技术领域
[0001] 本
发明涉及一种连续生产湿固化聚氨酯粘合剂的方法。技术背景
[0002] 近年来，聚氨酯粘合剂由于强度高、施工方便，在木器制造、车饰、织 物加工等领域有了长足的进展。聚氨酯粘合剂有两大类，即双组分粘合剂及 单组份粘合剂，其中单组份聚氨酯粘合剂使用更为方便，因此得到了更广泛 的应用。
[0003] 目前，单组份聚氨酯粘合剂主要为
溶剂型粘合剂，其易于存储，加工方 便，是市场供应的主要聚氨酯粘合剂品种。但是，随着人们环保意识的增强， 国家对环境保护要求日益严格，溶剂型聚氨酯粘合剂逐渐被无溶剂的湿固化 聚氨酯粘合剂(即PUR)所取代。
[0004] 目前，PUR的生产都是间歇釜式的生产方法，由于反应速度快，放热量 高，因此反应过程热传导不好解决。为防止局部
温度过高，厂家只好将单批 产量控制在2t以下，若要提高产量只能重复建多套装置，不仅造成增加人员、 设备、土地等的投资，而且操作条件难于重复。产品控制的一个重要指标是
粘度，由于操作条件难以重复，各公司给出的产品粘度指标达到±40％，给用 户使用造成很大困扰，甚至由于温度失控产生大量凝胶而不能使用。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种连续生产湿固化聚氨酯粘合剂的方法，以期改 变现有湿固化聚氨酯粘合剂间歇生产方式带来的产品
质量稳定性差、设备效 率低、生产线投资大、占地多等问题。
[0006] 本发明的一种连续生产湿固化聚氨酯粘合剂的方法，其特征在于，将准 确计量并脱
水后的多元醇送入一组可控温度的静态混合器组中，与异氰酸酯 混合并发生反应，通过控制不同静态混合器的温度来控制物料的反应
进程， 然后送入恒温反应器使物料熟化，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0007] 其中：所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或多种；所述 的异氰酸酯为4,4-二苯基亚甲基二异氰酸酯(4,4-MDI)、
液化MDI、
甲苯-2,4- 二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。更具体地，本发明的一种连续生产湿 固化聚氨酯粘合剂的方法，包括下列步骤进行生产：
[0008] (1)用计量
泵将准确计量后的多元醇送入静态混合器中混合均匀；然后 送入
蒸发器中，在150～200℃、
真空条件下脱去混合多元醇中的水份；当混 合多元醇的
含水量不大于200ppm后，降温至50～80℃；
[0009] (2)将步骤(1)得到的脱水混合多元醇送入一组可控温度的静态混合 器组中，与温度为35～50℃的异氰酸酯混合均匀并发生反应，分段控制静态 混合器组的温度，保证物料中的多元醇和异氰酸酯充分反应；
[0010] (3)反应后的物料送入恒温反应器中进行熟化，进一步使少量未反应的 多元醇继续反应，以便在存储过程粘度不会增加过多，即可得到湿固化聚氨 酯粘合剂产品。
[0011] 其中：所述的多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或多种；所述 的异氰酸酯为4,4-二苯基亚甲基二异氰酸酯(4,4-MDI)、液化MDI、甲苯-2,4- 二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。
[0012] 进一步地，步骤(1)中所述的真空条件为绝对压
力在5～15Pa范围内。
[0013] 进一步地，步骤(1)中所述的
蒸发器为刮板蒸发器、降膜蒸发器或分子 蒸发器中的一种。
[0014] 进一步地，步骤(2)中所述的静态混合器组，由3个或3个以上的静态 混合器
串联而成，串联静态混合器的数量多少视反应热的放热量大小而定， 当放热量大时串联静态混合器的数量可适当增加，优选为由3～5个静态混合 器组成，其中：混合多元醇和异氰酸酯在第1个静态混合器内混合均匀温度 控制在55～70℃，其余静态混合器为主反应段，物料温度分段控制在90～ 120℃。
[0015] 进一步地，步骤(3)中所述的熟化，是在控制恒温反应器温度在105～ 115℃下熟化2～6h。
[0016] 进一步地，本发明的一种连续生产湿固化聚氨酯粘合剂的方法，还包括 灌装和存储过程：将熟化后的物料送入氮气保护罐装机，按照客户要求的重 量灌装，产品桶送入15～25℃的冷库存储。
[0017] 所述的罐装机为连续液体灌装机，将分装后的产品快速降温存储，可以 保持粘度的稳定。
[0018] 本发明的连续生产湿固化聚氨酯粘合剂的方法，反应器采用静态混合器， 其直径仅有25～250mm，且静态混合器内的导
流体使反应器没有径向温差， 反应热可以及时转移，使得反应
温度控制的非常平稳。本方法中涉及的设备 都是可以在市场上采购到的，工艺设备，仪表，管线安装均属于正常化工设 备安装。
[0019] 采用本发明的方法连续生产湿固化聚氨酯粘合剂，连续工艺可以保证产 品在一个可重复的工艺条件下产生，可以保持产品的稳定性；因物料分布均 匀，各反应段温度控制精准，工艺重复性高，并大幅度提高了产品的稳定性， 产品粘度误差达到设定粘度的±15％；采用恒温反应器熟化使反应更彻底，一 个月粘度增加率不大于15％，存储粘度增加率低于25％，为用户使用提供了 方便；同时，连续生产的方式也大幅度提高了设备的生产能力，减少了人力、 设备和厂房投资。
具体实施方式
[0020] 下面通过
实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在 所述的实施例范围之中，实施例中未提及的部分按常识及通用技术处理。
[0021] 实施例1
[0022] 年产6000t湿固化聚氨酯粘合剂连续生产线(按年运行6000h设计)， 用于生产纺织品用布贴膜湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度4000cps(90℃)。
[0023] (1)用
计量泵将准确计量后的3种聚醚多元醇和2种聚酯多元醇送入直 径25mm、长度1m的静态混合器中混合均匀；然后送入刮板蒸发器中(面 积20㎡)，在185℃、绝对真空10Pa条件下脱去混合多元醇中的水份；当 混合多元醇的含水量不大于200ppm后，降温至55℃。
[0024] (2)将步骤(1)得到的温度为55℃的脱水混合多元醇送入一组可控温 度的静态混合器组中(由3个静态混合器依次串联组成)，在第1个静态混 合器(直径25mm、长度2m)中与温度为45℃异氰酸酯(4,4-MDI)混合均 匀并保持温度55℃，在第2和3个静态混合器(直径150mm、长度2m)中 多元醇和异氰酸酯发生反应，分别控制反应温度为100～105℃、105～
115℃。
[0025] (3)反应后的物料送入带有搅拌及控温夹套和内盘冷却管、体积为4m3的恒温反应器中115℃下熟化2h，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0026] 将熟化后的产品送入氮保护罐装机，按照客户要求的重量灌装(每桶 200KG)，产品桶送入15℃的冷库存储。
[0027] 实施例2
[0028] 年产10000t湿固化聚氨酯粘合剂连续生产线(按年运行6000h设计)， 用于生产纺织品用布贴膜湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度6000cps(90℃)。
[0029] (1)用计量泵将准确计量后的3种聚醚多元醇送入直径40mm、长度 1m的静态混合器中混合均匀；然后送入降膜蒸发器中(面积40㎡)，在150℃、 绝对真空5Pa条件下脱去混合多元醇中的水份；当混合多元醇的含水量不大 于200ppm后，降温至50℃。
[0030] (2)将步骤(1)得到的温度为50℃的脱水混合多元醇送入一组可控温 度的静态混合器组中(由4个静态混合器依次串联组成)，在第1个静态混 合器(直径65mm、长度2m)中与温度为40℃异氰酸酯(TDI)混合均匀并 保持温度65℃，在第2～4个静态混合器(直径200mm、长度2m)中多元醇 和异氰酸酯发生反应，分别控制反应温度为100～105℃、105～
115℃、115～ 120℃。
[0031] (3)反应后的物料送入带有搅拌及控温夹套和内盘冷却管、体积为8m3的恒温反应器中110℃下熟化4h，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0032] 将熟化后的产品送入氮保护罐装机，按照客户要求的重量灌装(每桶 200KG)，产品桶送入25℃的冷库存储。
[0033] 实施例3
[0034] 年产6000t湿固化聚氨酯粘合剂连续生产线(按年运行6000h设计)， 用于生产纺织品用布贴膜湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度4000cps(90℃)。
[0035] (1)用计量泵将准确计量后的2种聚醚多元醇送入直径25mm、长度 1m的静态混合器中混合均匀；然后送入刮板蒸发器中(面积20㎡)，在200℃、 绝对真空15Pa条件下脱去混合多元醇中的水份；当混合多元醇的含水量不大 于200ppm后，降温至80℃。
[0036] (2)将步骤(1)得到的温度为55℃的脱水混合多元醇送入一组可控温 度的静态混合器组中(由4个静态混合器依次串联组成)，在第1个静态混 合器(直径25mm、长度1m)中与温度为50℃异氰酸酯(液化MDI)混合 均匀并保持温度55℃，在第2～4个静态混合器(直径150mm、长度2m)中 多元醇和异氰酸酯发生反应，分别控制反应温度为100～105℃、105～
115℃、 115～118℃。
[0037] (3)反应后的物料送入带有搅拌及控温夹套和内盘冷却管、体积为4m3的恒温反应器105℃下熟化6h，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0038] 将熟化后的产品送入氮保护罐装机，按照客户要求的重量灌装(每桶 200KG)，产品桶送入20℃的冷库存储。
[0039] 实施例4
[0040] 年产12000t湿固化聚氨酯粘合剂连续生产线(按年运行6000h设计)， 用于生产纺织品用布贴海绵湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度12000cps(110℃)。
[0041] (1)用计量泵将准确计量后的3种聚醚多元醇和2种聚酯多元醇送入直 径80mm、长度1m的静态混合器中混合均匀；然后送入分子蒸发器中(面 积20㎡)，在200℃、绝对真空10Pa条件下脱去混合多元醇中的水份；当 混合多元醇的含水量不大于200ppm后，降温至80℃。
[0042] (2)将步骤(1)得到的温度为55℃的脱水混合多元醇送入一组可控温 度的静态混合器组中(由5个静态混合器依次串联组成)，在第1个静态混 合器(直径50mm、长度2m)中与温度为50℃异氰酸酯(液化MDI)混合 均匀并保持温度65℃，在第2～5个静态混合器(直径200mm、长度4m)中 多元醇和异氰酸酯发生反应，分别控制反应温度为90～95℃、95～105℃、 100～110℃、115～120℃。
[0043] (3)反应后的物料送入带有搅拌及控温夹套和内盘冷却管、体积为8m3的恒温反应器110℃下熟化3h，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0044] 将熟化后的产品送入氮保护罐装机，按照客户要求的重量灌装(每桶 200KG)，产品桶送入20℃的冷库存储。
[0045] 实施例5
[0046] 年产1000t湿固化聚氨酯粘合剂连续生产线(按年运行3000h设计)， 用于生产纺织品用布贴布湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度15000cps(120℃)。
[0047] (1)用计量泵将准确计量后的3种聚醚多元醇和2种聚酯多元醇送入直 径25mm、长度1m的静态混合器中混合均匀；然后送入降膜蒸发器中(面 积10㎡)，在200℃、绝对真空10Pa条件下脱去混合多元醇中的水份；当 混合多元醇的含水量不大于200ppm后，降温至80℃。
[0048] (2)将步骤(1)得到的温度为55℃的脱水混合多元醇送入一组可控温 度的静态混合器组中(由3个静态混合器依次串联组成)，在第1个静态混 合器(直径50mm、长度2m)中与温度为50℃异氰酸酯(液化MDI)混合 均匀并保持温度70℃，在第2、3个静态混合器(直径200mm、长度2m) 中多元醇和异氰酸酯发生反应，分别控制反应温度为105～110℃、110～
115℃。
[0049] (3)反应后的物料送入带有搅拌及控温夹套和内盘冷却管、体积为2m3的恒温反应器110℃下熟化3h，即可得到湿固化聚氨酯粘合剂产品。
[0050] 将熟化后的产品送入氮保护罐装机，按照客户要求的重量灌装(每桶 200KG)，产品桶送入20℃的冷库存储。
[0051] 对比例1
[0052] 年产6000t纺织品用湿固化聚氨酯粘合剂间歇生产装置(年运行6000h 设计)，本工艺用于生产纺物用布贴膜湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度4000cps (90℃)。
[0053] 将3种聚醚多元醇和2种聚酯多元醇按配方要求，计量后逐一加入聚合 反应釜中，将物料升温至120℃，抽真空至100Pa，2～3h脱水至小于0.02％。
[0054] 反应釜夹套通入
冷却水将物料温度降至70～72℃，然后定量加入 4.4-MDI，控制物料温度逐渐由70℃升至105℃，自始计时3h，温度控制在 105～115℃之间。
[0055] 反应釜夹套通入冷却水将物料温度降低至90℃，待
包装。
[0056] 对比例2
[0057] 年产10000t纺织品用湿固化聚氨酯粘合剂间歇生产装置(年运行6000h 设计)，本工艺用于生产纺物用布贴布湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度6000cps (90℃)。
[0058] 将3种聚醚多元醇按配方要求，计量后逐一加入聚合反应釜(3m3×10 台)中，将物料升温至120℃，抽真空至100Pa，2～3h脱水至小于0.02％。
[0059] 反应釜夹套通入冷却水将物料温度降至70～72℃，然后定量加入 4.4-MDI，控制物料温度逐渐由70℃升至105℃，自始计时3h，温度控制在 105～115℃之间。
[0060] 反应釜夹套通入冷却水将物料温度降低至90℃，待包装。
[0061] 对比例3
[0062] 年产12000t纺织品用湿固化聚氨酯粘合剂间歇生产装置(年运行6000h 设计)，本工艺用于生产纺物用布贴海绵湿固化聚氨酯粘合剂，目标粘度 12000cps(110℃)。
[0063] 将3种聚醚多元醇和2种聚酯多元醇按配方要求，计量后逐一加入聚合 反应釜(3m3×12台)中，将物料升温至120℃，抽真空至100Pa，2-3h脱水 至小于0.02％。
[0064] 反应釜夹套通入冷却水将物料温度降至70～72℃，然后定量加入 4.4-MDI，控制物料温度逐渐由70℃升至105℃，自始计时3h，温度控制在 105～115℃之间。
[0065] 反应釜夹套通入冷却水将物料温度降低至90℃，待包装。
[0066] 注：以上提及的各种设备均可在国内购得具体设备工作要求可以向设备 厂家定制。
[0067] 效果实施例
[0068] 分别按织物的布贴膜，布贴布，布贴海绵三个牌号产品进行连续法与间 歇法制备的湿固化聚氨酯粘合剂的粘度，粘度稳定性及设备台数，占地面积 进行比较。
[0069] 不同生产方法制备产品比较表
[0070]
[0071] 注：1.实施例1，2，4连续运行48h，每四小时取样测定其粘度范围[0072] 2.对比例1，2，3连续进行5釜，反应结束时测定其粘度范
[0073] 3.主要设备是指涉及反应器部分，不包括原料储罐。
[0074] 由对照表可以看出：
[0075] 连续法与间歇法生产湿固化聚氨酯粘合剂主要控制指标-粘度(聚合完成 时的粘度)，实施例1，2，4距目标值4000的偏差分别是-12％～+14.1％， -9.6％～+10.9％，-9.6％～+8％而对间歇法比例1，2，3的偏差分别是-10.5％～ +88.6％，-27.4％～+64％，-21％～+36.9％。间歇法的粘度偏差是连续法的4 倍，粘度偏差超过40％用户就无法正常使用了。
[0076] 24h粘度增加率(粘度增加率是存储24h后全部考核样品粘度增加％)， 实施例1，2，4平均值为8％而间歇法产品同期增加率为18％，24h粘度增加 率低说明反应进行的比较彻底，有利于生产终点的控制确保质量的稳定。
[0077] 一月后粘度增加率(指存储一个月后全部考核样品粘度增加％)比较， 实施例1，2，4分别是8.7％，6％，10.4％而对比例1，2，4的粘度增加率分 别是14.8％，10％，20.5％。
存储一个月的粘度增加率连续法制得产品的样品 明显低于间歇法制得的产品，有利于产品的较长时间存储。
[0078] 由表中可以看到相同的产能，连续生产湿固化聚氨酯粘合剂所需主要设 备的体积是间歇法的25％～35％，占地面积是间歇法的20％～25％。
