水性环氧树脂高速高剪切乳化机

关于水性环氧树脂：

环氧树脂自身为热塑性的线型结构，受热后固态变为液态，高粘度变为低粘度，只有与固化剂配合使用才具有实用价值 （的单组分水性环氧体系也需加入潜伏型固化剂）。因此水性环氧体系应包含水性环氧树脂和水性环氧固化剂，同样，它们分别通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态。

树脂通过不同的水性化途径可形成三种水分散形态：①水溶性；②胶束分散型；③乳液。

不管选择何种形态的水性环氧树脂和水性环氧固化剂，***终具有实际应用价值的水性环氧体系是一种分散多相结构，由水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水等多相组成，其成膜机理不同于一般的聚合物乳液如丙烯酸乳液的成膜（凝结成膜，物理过程），同时与溶剂型环氧的成膜也不完全相同，在溶剂型环氧体系中，环氧树脂和固化剂均以分子形式溶解在有机溶剂中，形成的体系是均相的，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行得比较完全，所形成的固化物也是均相的。

水性环氧树脂高速高剪切乳化机工作原理：
在目前环氧树脂水性化的几种方法中，相反转法以其有效性而越来越受重视。认为，相反转法。未来将主导环氧树脂水性化的进程。水性环氧树脂乳液的制备方法环氧树脂本身不溶于水，不能直接加水进行乳化，要制备稳定的水性环氧树脂乳液，设法在其分子链中引入强亲水链段或者在体系中加入亲水亲油组分。根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下3种方法：

机械法、化学改性法和相反转法。据介绍，机械法就是将固体环氧树脂预先磨成微米级的环氧树脂粉末，在加热的条件下加入乳化剂水溶液，通过激烈的机械搅拌即可制得水性环氧树脂乳液，优点是工艺简单，所需乳化剂用量较少，但乳液中环氧树脂分散相微粒尺寸较大(约50μm左右)，粒子形状不规则且尺寸分布较宽，所配得的乳液稳定性差，粒子之间容易相互碰撞而发生凝结现象，并且该乳液的成膜性能也欠佳。而化学改性法是通过对环氧树脂分子进行改性，改性后的高聚物加水进行乳化时，疏水性高聚物分子链就会聚集成微粒，离子基团或极性基团分布在这些微粒的表面，只要满足一定的动力学条件就可形成稳定的水性环氧树脂乳液。用化学改性的方法制备的水性环氧树脂乳液中分散相粒子的尺寸很小(约为几十到几百个纳米)，但化学改性法的制备步骤不易控制，产品的成本也较高。

相反法一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法，几乎可将所有的高分子树脂借助于外乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液。中国环氧树脂行业协会介绍说，相反转原指多组分体系如油/水/乳化剂中的连续相在一定条件下相互转化的过程，如在油/水/乳化剂体系中，其连续相由水相向油相或从油相向水相的转变，在连续相转变区体系的界面张力很低，因而分散相的尺寸很小。 用相反转法制备水性环氧树脂乳液的具体过程是在高速剪切作用下先将外乳化剂和环氧树脂混合均匀，随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入蒸馏水，随着加水量地增加整个体系逐步由油包水向水包油转变，形成均匀稳定的水可稀释体系。在这过程中水性环氧树脂乳液的许多性质会发生突变，如体系的粘度、导电性和表面张力等，通过测定体系乳化过程中的电导率和粘度的变化就可判断相反转是否完全。中国环氧树脂行业在线称，该乳化过程可在室温环境下进行，对于固体环氧树脂，则需要借助于少量有机溶剂或进行加热来降低环氧树脂本体的粘度，然后再进行乳化。

水性环氧为多相体系，环氧树脂和固化剂以分散相形式分散在水相中，交联固化过程是在水分蒸发的过程中微粒之间的相互渗透内部扩散交联反应过程，因此水性环氧的固化程度取决于以下四个因素：

a)相容性：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的相容性越好，越有利于固化剂微粒与环氧树脂微粒相互内部扩散，有利于固化反应的进行；

b)粒径：粒径较小时，水性环氧树脂与水性环氧固化剂分散相粒子能够较充分地相互渗透到内核从而达到较完全的固化程度；

c)亲水亲油平衡值：水性环氧树脂与水性环氧固化剂的亲水亲油平衡值接近，在水相中达到一致的共存 稳定状态，如果差异较大，亲水性较强的组分会逐渐聚集于水相中，从而导致树脂相和固化剂相分离；

d)分散均匀程度：在多相分离的状态下，只有通过一定的机械搅拌作用， 才能将树脂相和固化剂相均匀分布于水相中； （环氧在应用中搅拌混合均匀非常重要）（有些朋友在使用油性环氧过程中认为只要简单搅拌甚至不搅拌也能成膜，其实这存在很大的误区，因为所使用的油性环氧是由固体环氧溶解而成如75%的E－20，即使不加固化剂，溶剂挥发后可形成很硬的干膜状态，但这种干膜是未经固化剂交联固化的，受热后变成液态，干膜毫无性能可言） 。

SGN管线式高剪切乳化机（分散机、均质机）与卧式乳化机比较：

转速和剪切力：

国内乳化机，3000/4700 RPM直联电机的转速决定转子转速

线速度：V=3.14X0.55X3000/60=9 M/SV=3.14X0.55X4700/60=14M/S

作用力：F=9/0.3X1000-=30000 S-1F=14/0.3X1000=42000 S-1

SGN高剪切乳化机，9000/14000RPM通过皮带加速

线速度：V= 3.14X0.055X90000/60=26 M/SV=3.14X0.055X14000/60=44 M/S

作用力：F=23/0.2X1000=115000S-1F=40/0.2/X1000=200000S-1

这是乳化和均质的重要因素，相当于后者是前者的4-5倍

设备设计构造：

国内乳化机，卧室直联结构，运行时间长，容易造成轴的偏心，运转不正常，需要的人员拆开内部结构更换。而且需要更换损害的乳化头及轴

SGN高剪切乳化机，立式分体结构，运行时间长，不易造成轴的偏心，容易更换，而且只要更换相应的皮带，一般的人员可以操作。

密封：

国内乳化机，填料密封或骨架密封，单机械密封或轴封，泄漏故障率高，产品泄漏进入马达，造成马达烧毁

SGN高剪切乳化机，双机械密封，易于清洗，将泄漏降至***低，可24小时不停运转，特殊德国PDFE轴封，可以运行10000小时，可选择德国机械密封，在一般的情况下，我们的机械密封可以承受16bar 压力，根据机械密封的压力一般要密封腔体的压力2-3bar ,这就决定我们的入口压力可以达到12-13 bar .

产品效果：

国内乳化机，粒径细度有限，10微米以下较困难，重复性差，产品粒径分布不均匀

SGN高剪切乳化机，可实现0.1-1微米的颗粒加工，粒径分布均匀，纳米级分散乳化

传统的批次乳化机用于研发，效果或许可以达到要求，但是摸索出来的设备参数完全不可用，批次的乳化机无法线性放大，所以后期工业化生产就需要重新摸索参数，这样会导致效率低、风险大。