[发明专利]一种锥双制备硅酸钠溶胶的方法

说明书

本发明公开了一种用锥形双螺杆挤出机，挤出制备硅酸钠溶胶的方法。由固态泡花碱混合少量渗透剂、水，经锥形双螺杆挤出机挤出制备硅酸钠溶胶。突破用反应釜制备水玻璃的传统方法，用水极限从50%减少到10%，简化了传统制备方法的工艺及设备。产品应用之路径大幅度拓宽，生产设备简化，同产能投资成本降低。产品低成本，生产工艺低碳、环保之特征明显。

技术领域

硅酸钠溶胶、水玻璃、泡花碱。

背景技术

水玻璃的制备方法有固相、液相两种。固相法是将氧化硅，即石英砂与氧化钠或钠盐主要是碳酸钠、硫酸钠等按一定比例混合，煅烧到熔融状态，得到固体硅酸钠，也俗称固体泡花碱或固体水玻璃。固体硅酸钠再与水混合，在高压反应釜中溶解，俗称化胶。得到水溶硅酸钠，这种水溶硅酸钠俗称泡花碱或水玻璃。液相法是将石英砂与水碱，或是片碱与水混合，在反应釜中直接溶解得到。虽然液相法有明显的低碳特征，但液相法只能生产氧化钠与氧化硅摩尔比≤2.8以下的水玻璃。而摩尔比≥3的水玻璃，液相法目前无法胜任，只能固相法生产。水玻璃或泡花碱用途广泛，但包装、运输都很麻烦，而且价格高。运来运去成了水的搬运工，即不科学也不合理。硅酸钠溶胶，是低含水率水玻璃。突出的优点是包装便捷，袋装、盒装都行。应用时，现场加水稀释即可。目前，硅酸钠溶胶不仅可以作为速溶高模水玻璃，而且应用于其它市场，拓宽了水玻璃的传统应用领域。目前，硅酸钠溶胶可以在化胶时采用少加水的办法，也可采用水玻璃脱水得制备。显然，后者没有实质意义，因为水玻璃脱水之能耗，会吃掉产品升值的利润，经济上不划算。而前者明显更节能、更科学，成本也更低。然，反应釜化胶，少水却很难做到，卧式反应釜化胶时固含量极限是≤50％，再低，固体泡花碱相互粘连，不能流动，卧式反应釜翻转失去了意义，固体泡花碱无法全部溶解。立式反应釜当固含量≥50%时，搅拌桨扭矩大增，为获得更大的动力，电机、减速机尺寸变的很大，以至于和反应釜的尺寸接近，名副其实的头重脚轻，虽然勉强可以使用，但达到产业化，长期稳定生产则存在诸多问题。

发明内容

本案主旨：在少水即含水率≤35%的条件，制备硅酸钠溶胶，或速溶水玻璃溶胶。发明人研究了固体泡花碱的溶解反应，发明人认为中模数，也就是氧化钠与氧化硅的摩尔比在2.8~3.6之间，固体泡花碱与水反应的条件是145℃～182℃、0.5MPa以上，放热反应。反应速度、反应条件均与水量无关。锥双挤出机分为同向和逆向两种，都能在合流芯出口处提供≥30MPa以上的压力，对于300℃以下温度，挤出机都能分段进行控制，而且控制精度很高，延时比反应釜小，更重要的是价格不贵。理论上，锥双挤出机作为硅酸钠溶胶制备主机，主要工艺参数都绰绰有余，但，高压下粉体的密封能否达到平衡，蒸汽是否回冲，这是一个无人尝试的未知领域，找不到文字记录，也没有任何人可以咨询，因此，只能冒险尝试。危险是存在的，但经过论证，发明人认为危险是可控的，因此决定进行试验。首先对固体泡花碱进行精磨，过120目筛，再用高混将水与精磨的固体泡花碱混合均匀，匀速喂入锥双挤出机，压缩段温度控制在160℃，模口温度控制在80℃，硅酸钠溶胶顺利挤出。但产量不达标，发明人选择了多种渗透剂和不同的添加比例，产量逐渐提升。进一步，所述渗透剂是：CFC渗透剂15质量份升温到90℃加入任基酚聚氧乙烯醚1.25～3.65质量份，冷却到45℃加入快T渗透剂3~5质量份，缓慢搅拌均匀，冷却后得到。至此，试验圆满成功。

进一步，一种锥双制备硅酸钠溶胶的方法，固体泡花碱100质量份加水11～35质量份，渗透剂0.04～0.1质量份混合成均质中间料，上述均质中间料由喂料机均匀的喂入锥形双螺杆挤出机，经锥形双螺杆挤出机挤出，成硅酸钠溶胶。所述固体泡花碱是：精磨过120目筛的无水硅酸钠，其中氧化钠与氧化硅的摩尔比是1：2.2～3.6。所述渗透剂是：CFC渗透剂15质量份升温到90℃加入任基酚聚氧乙烯醚1.25～3.65质量份，冷却到45℃加入快T渗透剂3~5质量份，缓慢搅拌均匀，冷却后得到。所述锥双是：锥形双螺杆挤出机，电加温、水冷却，温控分4段，入料段50~80℃、引导段160~190℃、压缩段145~165℃、出料段50~80℃、合流芯及模口冷水冷却。

具体实施例1