CN105536673A - 一种制备油包水乳状液反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于乳状液制备技术领域，特别是涉及一种制备油包水乳状液反应器；其特征是该反应器有容器主体、夹套、主搅拌器和多孔剪切搅拌器组成，主搅拌器和多孔剪切搅拌器以同心轴形式安装，可以差异式旋转速度运行。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生流体动力，以斜桨角度流动，形成容器内流体不同方向的流动撞击，达到全混流的效果；多孔剪切搅拌器以四层桨叶与主搅拌器的桨叶错开安装，流体间产生对流撞击，在多孔处获得合适强度的剪切，使得油水混合液乳化优良；本发明制备的油包水(W/O)乳液粒径分布窄，尤其适合制备含水量宽范围的油包水(W/O)乳液。

Description

一种制备油包水乳状液反应器
技术领域
本发明属于新型乳状液制备技术领域，特别是涉及一种制备油包水乳状液反应器。
背景技术
油包水(W/O)乳状液是由油、水和乳化剂混合形成的。体系的形态是水以小液滴的形式分散于油中。水相是内相或分散相，油是外相或分散介质。乳化剂的加入，可以大大降低油/水界面的张力，并在界面吸附形成界面膜，从而在一定程度上保证了乳状液的稳定性。但是，从热力学观点来说，油包水乳状液是不稳定体系，它的稳定性只是相对的、暂时的。油包水乳状液的不稳定形式主要是水相液珠的沉降、聚集和凝并。使乳状液尽可能稳定的根本途径是在油、水界面上形成聚密膜，以大幅度降低界面张力，增加界面膜强度.防止水相液珠的聚并。通过合适的机械分散作用，可以保持高含水油包水乳状液较长时间的稳定。
油包水乳液制备技术被广泛用于科研、生产和日常生活中，例如，在油品，钻井液，护肤品等的研究和生产中。在含油脂的护肤品中，“油包水”更有利于锁水保湿，适合干燥的秋冬季节使用。
油包水的乳状液制备一直存在着乳液稳定性差、乳液的颗粒分布宽和可控性差等问题。现有的乳化装备通常采用常规搅拌反应釜，由于搅拌器的结构形式，适应不了油包水体系的乳化良好的要求，制备的乳状液粒径分布宽，产品不稳定。现有的均质机乳化设备，由于均质机剪切力太强，使得含水多的油包水乳状液极易打碎，变成水包油乳液，得不到满意的油包水乳液。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备油包水乳状液反应器，具有操作方便、结构简单，能有效制备宽范围含水量的油包水乳液，克服常规乳化设备的有关缺点。
按照本发明所提供设计方案，所述的一种制备油包水乳状液反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在多孔剪切搅拌器轴(4.5)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在多孔剪切搅拌器减速机(4.5)上。
所述的容器主体(1)包括直筒体(1.1)、下封头(1.2)、上封头(1.3)、进液管(1.4)、人孔(1.5)和出料管(1.6)。直筒体(1.1)与下封头(1.2)和上封头(1.3)连接成整体，进液管(1.4)和人孔(1.5)安装在上封头(1.2)上，出料管(1.6)安装在下封头(1.2)的底部。下封头(1.2)为标准椭圆形式。
所述的夹套(2)包括夹套筒体(2.1)、夹套封头(2.2)、夹套下部管(2.3)和夹套上部管(2.4)。夹套筒体(2.1)和夹套封头(2.2)连接成整体，它们与容器主体(1)连接。
所述的主搅拌器(3)包括下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)、上层搅拌桨(3.3)、主搅拌器轴(3.4)、主搅拌器减速机(3.5)和主搅拌器电机(3.6)。下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)和上层搅拌桨(3.3)与主搅拌器轴(3.4)相连，主搅拌器轴(3.4)与主搅拌器减速机(3.5)相连。下层搅拌桨(3.1)为四叶45°折桨，中间搅拌桨(3.2)二叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为二叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反。
所述的多孔剪切搅拌器(4)包括轴套(4.1)、多孔桨叶(4.2)、搅拌框(4.3)、横梁(4.4)、多孔剪切搅拌器轴(4.5)、多孔剪切搅拌器减速机(4.6)和电机(4.7)。多孔桨叶(4.2)安装在搅拌框(4.3)上，横梁(4.4)与搅拌框(4.3)和多孔剪切搅拌器轴(4.5)相连，多孔剪切搅拌器减速机(4.6)与多孔剪切搅拌器轴(4.5)相连，轴套(4.1)与主搅拌器轴(3.4)相连。
所述的多孔剪切搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其4层多孔桨叶(4.2)开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％。
本发明有益效果是主搅拌器和多孔剪切搅拌器以同心轴形式安装，可以差异式旋转速度运行。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生流体动力，以斜桨角度流动，形成容器内流体不同方向的流动撞击，达到全混流的效果；多孔剪切搅拌器以四层桨叶与主搅拌器的桨叶错开安装，主搅拌所推动的流体与多孔剪切搅拌器的桨叶形成对流撞击，在多孔处获得合适强度的剪切，使得油水混合液乳化优良，由于搅拌器的尺寸接近容器壁，以及桨叶数量多和面积大，确保主体混合优良；容器采用椭圆式封头，物料流动性好，放料方便；本发明制备的油包水(W/O)乳液粒径分布窄，尤其适合制备含水量宽范围的油包水(W/O)乳液。
附图说明
图1为一种制备油包水乳状液反应器结构示意图。
具体实施方式
图1所示为一种制备油包水乳状液反应器结构示意图，主要由容器主体1、夹套2、主搅拌器3和多孔剪切搅拌器4组成，其特征在于：容器主体1与夹套2相连，主搅拌器3和多孔剪切搅拌器4设置在容器主体1内，主搅拌器轴3.4在多孔剪切搅拌器轴4.4内，两者形成套轴，主搅拌器减速机3.5设在多孔剪切搅拌器减速机4.6上。
所述的容器主体1包括直筒体1.1、下封头1.2、上封头1.3、进液管1.4、人孔1.5和出料管1.6。直筒体1.1与下封头1.2和上封头1.3连接成整体，进液管1.4和人孔1.5安装在上封头1.2上，出料管1.6安装在下封头1.2的底部。容器密闭，可抽真空操作，消除气泡产生。油相物料的投料可在人孔1.5进行，水剂和乳化剂在进液管1.4进行，制备后的乳状液成品通过出料管1.6放出。下封头1.2为标准椭圆形式，使得乳液物料流动性好，放料方便。
所述的夹套2包括夹套筒体2.1、夹套封头2.2、夹套下部管2.3和夹套上部管2.4。夹套筒体2.1和夹套封头2.2连接成整体，它们与容器主体1连接。夹套可供乳状液制备工艺所需的加热或冷却，加热或冷却介质可通过夹套下部管2.3和夹套上部管2.4进出，满足工艺要求。
所述的主搅拌器3由下层搅拌桨3.1、中间搅拌桨3.2、上层搅拌桨3.3、主搅拌器轴3.4、主搅拌器减速机3.5和主搅拌器电机3.6组成。下层搅拌桨3.1、中间搅拌桨3.2和上层搅拌桨3.3与主搅拌器轴3.4相连，主搅拌器轴3.4与主搅拌器减速机3.5相连。下层搅拌桨3.1为四叶45°折桨，中间搅拌桨3.2二叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨3.3为二叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨3.2的折向相反。主搅拌旋转使得物料产生流场，由于主搅拌器由三层不同斜桨角度的桨叶，物料在桨叶作用下产生流体动力，以斜桨角度流动，形成容器内流体不同方向的流动撞击，达到全混流的效果。
所述的多孔剪切搅拌器4包括轴套4.1、多孔桨叶4.2、搅拌框4.3、横梁4.4、多孔剪切搅拌器轴4.5、多孔剪切搅拌器减速机4.6和电机4.7。多孔桨叶4.2安装在搅拌框4.3上，横梁4.4与搅拌框4.3和多孔剪切搅拌器轴4.5相连，多孔剪切搅拌器减速机4.6与多孔剪切搅拌器轴4.5相连，轴套4.1与主搅拌器轴3.4相连。多孔剪切搅拌器以4层桨叶与主搅拌器的桨叶错开安装，主搅拌所推动的流体与多孔剪切搅拌器的桨叶形成对流撞击，在多孔处获得合适强度的剪切，使得油水混合液乳化优良。多孔剪切搅拌器4沿容器主体1的内壁设置，其4层多孔桨叶4.2开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％，由于搅拌器的尺寸接近容器壁，以及桨叶数量多和面积大，确保主体混合优良，孔直径大小和数量(开孔率)可根据乳液含水量和剪切要求而定。
利用本发明的反应器进行5％质量分数的复配硅油和乳化剂与95％质量分数的水进行乳化，结果表明：在相同乳化剂和乳化配方下，利用本发明的反应器制得的乳状液比常规反应釜和均质机设备制得的乳液颗粒粒径分布窄、稳定性好、外观好。

Claims (6)

1.一种制备油包水乳状液反应器，包括反应器的容器主体(1)、夹套(2)、主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)，其特征在于：容器主体(1)与夹套(2)相连，主搅拌器(3)和多孔剪切搅拌器(4)设置在容器主体(1)内，主搅拌器轴(3.4)在多孔剪切搅拌器轴(4.5)内，两者形成套轴，主搅拌器减速机(3.5)设在多孔剪切搅拌器减速机(4.6)上。
2.根据权利要求1所述一种制备油包水乳状液反应器，其特征在于：所述反应器的容器主体(1)连接的封头(1.2)为标准椭圆形式。
3.根据权利要求1所述一种制备油包水乳状液反应器，其特征在于：所述的下层搅拌桨(3.1)为4叶45°折桨，中间搅拌桨(3.2)2叶45°折桨，两者折向相同，上层搅拌桨(3.3)为2叶45°折桨，其折向与中间搅拌桨(3.2)的折向相反。
4.据权利要求1所述一种制备油包水乳状液反应器，其特征在于：所述的多孔剪切搅拌器(4)沿容器主体(1)的内壁设置，其4层多孔桨叶(4.2)开有圆孔，圆孔的直径在5～20mm，开孔率在20～50％。
5.据权利要求1所述一种制备油包水乳状液反应器，其特征在于：所述的主搅拌器
(3)包括下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)、上层搅拌桨(3.3)、主搅拌器轴(3.4)、主搅拌器减速机(3.5)和主搅拌器电机(3.6)，下层搅拌桨(3.1)、中间搅拌桨(3.2)和上层搅拌桨(3.3)与主搅拌器轴(3.4)相连，主搅拌器轴(3.4)与主搅拌器减速机(3.5)相连，并与多孔剪切搅拌器(4)的轴套(4.1)相连。
6.据权利要求1所述一种制备油包水乳状液反应器，其特征在于：所述的多孔剪切搅拌器(4)包括轴套(4.1)、多孔桨叶(4.2)、搅拌框(4.3)、横梁(4.4)、多孔剪切搅拌器轴(4.5)、多孔剪切搅拌器减速机(4.6)和电机(4.7)，多孔桨叶(4.2)安装在搅拌框(4.3)上，横梁(4.4)与搅拌框(4.3)和多孔剪切搅拌器轴(4.5)相连，多孔剪切搅拌器减速机(4.6)与多孔剪切搅拌器轴(4.5)相连，轴套(4.1)与主搅拌器轴(3.4)相连。
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