一种有机硅烷助剂的生产设备及方法

技术领域

本发明涉及助剂制备技术领域，尤其涉及一种有机硅烷助剂的生产设备及方法。

背景技术

有机硅烷助剂即为硅烷偶联剂，硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，主要用于玻璃纤维增强塑料，作玻璃纤维的表面处理剂，使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得到很大的提高，在玻璃钢工业中的重要性早已得到公认，通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。

现有有机硅烷偶联剂的生产大多通过反应釜生产，最后产物通过蒸馏纯化得到有机硅烷偶联剂，此种生产方式由于反应釜体积固定，不能满足连续式生产的需要，产量有限。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种有机硅烷助剂的生产设备，该设备采用环形筒式的连续式生产方式，能够自动化完成注液、一次反应、置换、二次反应以及出液过程，六个腔室独立生产，独立控温，同步进行，大大提高生产效率。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种有机硅烷助剂的生产设备，包括底座，所述底座上吊装有环形筒，所述环形筒内周向等间距设有适配环形筒的六个活塞板，所述六个活塞板将环形筒内分隔成六个腔室，所述底座上顺时针依次设有对应六个腔室的注液位、第一反应位、置换位、第二反应位、出液位和冲洗位，所述底座上转动连接有转环，所述转环的顶部固定连接有套设在环形筒上的六个半圆形套，所述六个半圆形套的两侧以及底部均嵌设有磁片，所述活塞板的底部以及两侧内均设有与对应半圆形套上磁片磁吸的第一磁块，所述环形筒的顶部对应注液位处安装有两个注液筒和第一滴液管，对应第一反应位和第二反应位处均安装有搅拌机构，对应第二反应位处还设有第二滴液管，对应置换位处安装有氯化氢气体排出机构，对应出液位处安装有泵液机构，对应冲洗位处安装有冲洗机构。

优选地，所述转环的侧壁固定有外齿圈，所述底座上安装有第一电机，所述第一电机的输出端固定连接有与外齿圈啮合的第一齿轮。

优选地，所述环形筒的顶部固定连接有支架，所述支架上安装有竖直设置的气缸，所述气缸的伸缩端固定连接有多根连接臂，所述多根连接臂的末端共同固定连接有环形抵板，所述环形抵板的周向下端固定连接有多根长短适配的抵杆，多根所述抵杆分别对应两个注液筒、两个搅拌机构、氯化氢气体排出机构、泵液机构和冲洗机构。

优选地，所述注液筒内设有活塞，对应位置的所述抵杆延伸至注液筒内并与其固定连接，所述注液筒的底部连接有抽液管和出液管，所述抽液管和出液管内均安装有单向阀，所述出液管的末端与环形筒顶部连通。

优选地，所述搅拌机构包括固定连接在环形筒顶部对应第一反应位和第二反应位处的筒体，所述筒体的筒口与环形筒顶部连通，对应位置的所述抵杆延伸至对应筒体内并转动连接有转头，所述转头上固定安装有搅拌叶，所述转环上安装有可带动转头带动的驱动机构。

优选地，所述驱动机构包括周向转动连接在转环上的六个驱动轴，所述驱动轴位于相邻两个半圆形套之间，所述驱动轴的上端固定连接有第二磁块，所述转头的下端固定连接有与第二磁块磁吸的第三磁块，所述底座上设有供驱动轴下端延伸入的环形通道，所述驱动轴的延伸端固定有第二齿轮，所述环形通道的内壁设有环形槽，所述环形槽内转动连接有与第二齿轮啮合的双边齿圈，所述环形槽内安装有第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有与双边齿圈啮合的第三齿轮。

优选地，所述氯化氢气体排出机构包括固定连接在环形筒顶部对应置换位处的第一方形罩，对应位置的所述抵杆的下端延伸至第一方形罩内并固定连接有匚型氮气管，所述匚型氮气管的底部设有多个出气孔，所述抵杆内设有与其底部连通的吸气管，所述泵液机构包括固定连接在环形筒顶部对应出液位处的第二方形罩，对应位置的所述抵杆的下端延伸至第二方形罩内并固定连接有吸液管，所述冲洗机构包括固定连接在环形筒顶部对应冲洗位处的第三方形罩，对应位置的所述抵杆的下端延伸至第三方形罩内并固定连接有匚型吸污管，所述抵杆的下端固定安装有冲洗管，所述吸液管和匚型吸污管的底部均设有多个弧形孔。

优选地，所述第一滴定管和第二滴定管内均安装有电磁阀。

优选地，所述环形筒上对应六个活塞板处均通过环形隔热板隔断设置，所述环形筒的底部内壁内对应六个腔室处均设有弧形加热隔层，所述弧形加热隔层的底部连接有加热气体进管。

本发明还公开了一种有机硅烷助剂的生产方法，包括以下具体步骤：

S1、在注液位处，通过两个注液筒分别向对应腔室内泵入甲基二氯硅烷和甲苯，再通过第一滴液管向此腔室内滴加甲醇，得到混合液；

S2、混合液转至第一反应位处，搅拌机构对混合液进行搅拌，加快反应速度，反应结束后转至置换位，匚型氮气管降至环形筒底部，向腔室内的反应液中通入氮气，将一次反应产生的氯化氢气体通过吸气管置换出；

S3、继续转至第二反应位，通过第二滴液管向反应液中滴加甲苯混合液，再次进行搅拌反应；

S4、二次反应后转至出液位，吸液管降入环形筒内，即可将最终制备得到的反应液泵出，进行下一步的蒸馏纯化过程，得到有机硅烷助剂。

本发明的有益效果为：

1.通过安装环形筒、六个活塞板、转环以及六个对应的半圆形套，六个活塞板可将环形筒分隔成六个独立腔室，通过转环可带动六个半圆形套转动，进而在磁吸作用下带动六个活塞板转动，使得六个腔室自动转至注液位、第一反应位、置换位、第二反应位、出液位和冲洗位，六个腔室独立生产，同步进行，最终制得机硅烷偶联剂的前产物，实现连续式生产，大大提高生产效率。

2.通过安装两个注液筒和第一滴定管，抵杆带动活塞上下移动，可将甲基二氯硅烷和甲苯加注至环形筒内，随后第一滴定管可在电磁阀的控制下向混合液中滴加甲醇。

3.通过安装搅拌机构，在一次反应和二次反应的过程中，可通过抵杆降下转头，使其贴近环形筒底部，此时启动第二电机带动第三齿轮转动，再通过双边齿圈带动第二齿轮转动，进而带动驱动轴转动，在第二磁块和第三磁块磁吸力作用下带动转头转动，进而带动搅拌叶转动，实现反应过程中的搅拌过程，提高反应速度。

4.通过安装氯化氢气体排出机构、泵液机构和冲洗机构，转至置换位时，可通过抵杆带动匚型氮气管降至环形筒底部，向内部通入氮气，可将一次反应产生的氯化氢气体通过吸气管置换出，提高产率；二次反应后转至出液位，此时只需通过抵杆将吸液管降入环形筒内，即可将最终制备的反应液通过弧形孔吸出，进行下一步的蒸馏纯化过程；出液后转至冲洗位，此时通过抵杆带动匚型吸污管以及冲洗管降至环形筒内，冲洗管向内喷洒冲洗液，通过匚型吸污管底部的弧形孔将废液吸出，避免影响下一次的生产过程。

5.通过安装气缸、环形抵板以及多根抵杆，可在六个腔室转至对应的生产位后，启动气缸，通过连接臂以及环形抵板带动多根长短适配的抵杆下降，可同时进行注液、搅拌、置换、出液以及冲洗过程，生产效率高。

6.通过设置六个环形隔热板和弧形加热隔层，可将六个腔室隔开，通过加热气体进管向六个弧形加热隔层内通入不同温度的气体，可实现六个区域的独立控温过程，实现注液、一次反应、二次反应中不同温度的匹配过程。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明提出的环形筒俯视图；

图3为本发明提出的环形筒剖视图；

图4为本发明提出的转环俯视图；

图5为本发明提出的环形槽剖视图；

图6为本发明提出的注液筒剖视图；

图7为本发明提出的筒体剖视图；

图8为本发明提出的第一方形罩剖视图；

图9为本发明提出的第二方形罩剖视图；

图10为本发明提出的第三方形罩剖视图。

图中：1底座、2支架、3环形筒、4半圆形套、5磁片、6注液筒、7筒体、8环形抵板、9第一方形罩、10第三方形罩、11第二方形罩、12注液位、13第一反应位、14置换位、15第二反应位、16出液位、17冲洗位、18第一滴液管、19第二滴液管、20抵杆、21环形隔热板、22弧形加热隔层、23活塞板、24第一磁块、25外齿圈、26驱动轴、27第二磁块、28转环、29第一齿轮、30环形通道、31环形槽、32第二齿轮、33双边齿圈、34第三齿轮、35吸气管、36匚型氮气管、37弧形孔、38冲洗管、39匚型吸污管、40活塞、41吸液管、42出液管、43转头、44第三磁块、45搅拌叶、46气缸、47吸液管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”，“水平的”，“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参照图1-10，一种有机硅烷助剂的生产设备，包括底座1，底座1上吊装有环形筒3，环形筒3内周向等间距设有适配环形筒3的六个活塞板23，六个活塞板23将环形筒3内分隔成六个腔室，底座1上顺时针依次设有对应六个腔室的注液位12、第一反应位13、置换位14、第二反应位15、出液位16和冲洗位17。

底座1上转动连接有转环28，转环28的侧壁固定有外齿圈25，底座1上安装有第一电机，第一电机的输出端固定连接有与外齿圈25啮合的第一齿轮29，转环28的顶部固定连接有套设在环形筒3上的六个半圆形套4，六个半圆形套4的两侧以及底部均嵌设有磁片5，活塞板23的底部以及两侧内均设有与对应半圆形套4上磁片5磁吸的第一磁块24，启动第一电机，通过第一齿轮29和外齿圈25带动转环28转动，进而带动六个半圆形套4转动，在磁片5和第二磁块24的磁吸力作用下，半圆形套4带动活塞板23在环形筒3内移动，使得六个腔室自动转至注液位、第一反应位、置换位、第二反应位、出液位和冲洗位，六个腔室独立生产，同步进行，最终制得机硅烷偶联剂的前产物，实现连续式生产，大大提高生产效率。

环形筒3的顶部对应注液位12处安装有两个注液筒6和第一滴液管18，注液筒6内设有活塞40，对应位置的抵杆20延伸至注液筒6内并与其固定连接，注液筒6的底部连接有抽液管41和出液管42，抽液管41和出液管42内均安装有单向阀，出液管42的末端与环形筒3顶部连通，在注液位12处的两根抵杆20同时带动对应注液筒6内的活塞40下移，两个注液筒6通过抽液管41分别抽吸甲基二氯硅烷和甲苯，再通过出液管42挤入环形管3对应注液位12的腔室内，随后通过第一滴液管18向此腔室内滴加甲醇。

对应第一反应位13和第二反应位15处均安装有搅拌机构，搅拌机构包括固定连接在环形筒3顶部对应第一反应位13和第二反应位15处的筒体7，筒体7的筒口与环形筒3顶部连通，对应位置的抵杆20延伸至对应筒体7内并转动连接有转头43，转头43上固定安装有搅拌叶45，转环28上安装有可带动转头43带动的驱动机构。

具体的，驱动机构包括周向转动连接在转环28上的六个驱动轴26，驱动轴26位于相邻两个半圆形套4之间，驱动轴27的上端固定连接有第二磁块27，转头43的下端固定连接有与第二磁块27磁吸的第三磁块44，底座1上设有供驱动轴26下端延伸入的环形通道30，驱动轴26的延伸端固定有第二齿轮32，环形通道30的内壁设有环形槽31，环形槽31内转动连接有与第二齿轮32啮合的双边齿圈33，环形槽31内安装有第二电机，第二电机的输出端固定连接有与双边齿圈33啮合的第三齿轮34，抵杆20带动转头43下降，使其贴近环形筒3底部，贴临驱动轴26的上端，此时启动第二电机带动第三齿轮34转动，再通过双边齿圈33带动第二齿轮32转动，进而带动驱动轴26转动，在第二磁块26和第三磁块44磁吸力作用下带动转头43转动，进而带动搅拌叶45转动。

对应第二反应位15处还设有第二滴液管19，对应置换位14处安装有氯化氢气体排出机构，对应出液位16处安装有泵液机构，对应冲洗位17处安装有冲洗机构。

进一步的，第一滴定管18和第二滴定管19内均安装有电磁阀，可控制滴加量和速度。

进一步的，氯化氢气体排出机构包括固定连接在环形筒3顶部对应置换位14处的第一方形罩9，对应位置的抵杆20的下端延伸至第一方形罩9内并固定连接有匚型氮气管36，匚型氮气管36的底部设有多个出气孔，抵杆20内设有与其底部连通的吸气管35，泵液机构包括固定连接在环形筒3顶部对应出液位16处的第二方形罩11，对应位置的抵杆20的下端延伸至第二方形罩11内并固定连接有吸液管47，冲洗机构包括固定连接在环形筒3顶部对应冲洗位17处的第三方形罩10，对应位置的抵杆20的下端延伸至第三方形罩10内并固定连接有匚型吸污管39，抵杆20的下端固定安装有冲洗管38，吸液管47和匚型吸污管39的底部均设有多个弧形孔37，当吸液管47和匚型吸污管39的底部抵触环形筒3底部时，弧形孔37抵触筒底，进而可保证液体被全部吸出。

进一步的，环形筒3的顶部固定连接有支架2，支架2上安装有竖直设置的气缸46，气缸46的伸缩端固定连接有多根连接臂，多根连接臂的末端共同固定连接有环形抵板8，环形抵板8的周向下端固定连接有多根长短适配的抵杆20，多根抵杆20分别对应两个注液筒6、两个搅拌机构、氯化氢气体排出机构、泵液机构和冲洗机构，可在六个腔室转至对应的生产位后，启动气缸，通过连接臂以及环形抵板带动多根长短适配的抵杆下降，可同时进行注液、搅拌、置换、出液以及冲洗过程，生产效率高。

此外，环形筒3上对应六个活塞板23处均通过环形隔热板21隔断设置，环形筒3的底部内壁内对应六个腔室处均设有弧形加热隔层22，弧形加热隔层22的底部连接有加热气体进管，通过加热气体进管向六个弧形加热隔层22内通入不同温度的气体，可实现六个腔室的独立控温过程，与注液、一次反应、二次反应中不同的需温度相匹配。

本发明还公开了一种有机硅烷助剂的生产方法，包括以下具体步骤：

S1、在注液位12处，通过两个注液筒6分别向对应腔室内泵入甲基二氯硅烷和甲苯，再通过第一滴液管18向此腔室内滴加甲醇，得到混合液；

S2、混合液转至第一反应位13处，搅拌机构对混合液进行搅拌，加快反应速度，反应结束后转至置换位14，匚型氮气管36降至环形筒3底部，向腔室内的反应液中通入氮气，将一次反应产生的氯化氢气体通过吸气管35置换出；

S3、继续转至第二反应位15，通过第二滴液管19向反应液中滴加甲苯混合液，再次进行搅拌反应；

S4、二次反应后转至出液位16，吸液管47降入环形筒3内，即可将最终制备得到的反应液泵出，进行下一步的蒸馏纯化过程，得到有机硅烷助剂。

启动气缸46，通过连接臂以及环形抵板8同时带动多根抵杆20下移，进而在注液位12处的两根抵杆20同时带动对应注液筒6内的活塞40下移，两个注液筒6通过抽液管41分别抽吸甲基二氯硅烷和甲苯，再通过出液管42挤入环形管3对应注液位12的腔室内，随后通过第一滴液管18向此腔室内滴加甲醇，启动第一电机，通过第一齿轮29和外齿圈25带动转环28转动，进而带动六个半圆形套4转动，在磁片5和第二磁块24的磁吸力作用下，半圆形套4带动活塞板23在环形筒3内移动，进而将混合液推至第一反应位13，此时抵杆20带动转头43下降，使其贴近环形筒3底部，此时启动第二电机带动第三齿轮34转动，再通过双边齿圈33带动第二齿轮32转动，进而带动驱动轴26转动，在第二磁块26和第三磁块44磁吸力作用下带动转头43转动，进而带动搅拌叶45转动，加快反应速度。

转至置换位14时，可通过抵杆20带动匚型氮气管36降至环形筒3底部，向腔室内的反应液中通入氮气，将一次反应产生的氯化氢气体通过吸气管35置换出，提高产率。

继续转至第二反应位15，通过第二滴液管19向反应液中滴加甲苯混合液(含乙烯基环氧环己烷，甲醇和含氯铂酸的异丙醇溶液)中，同一次反应中再次进行搅拌反应，二次反应后转至出液位16，此时只需通过抵杆20将吸液管47降入环形筒3内，即可将最终制备得到的反应液通过弧形孔37吸出，进行下一步的蒸馏纯化过程。

出液后转至冲洗位17，此时通过抵杆20带动匚型吸污管39以及冲洗管38降至环形筒3内，冲洗管38向内喷洒冲洗液，通过匚型吸污管39底部的弧形孔37将废液吸出，避免影响下一次的生产过程。

六个环形隔热板21将六个腔室隔开，通过加热气体进管向六个弧形加热隔层22内通入不同温度的气体，可实现六个腔室的独立控温过程，与注液、一次反应、二次反应中不同的所需温度相匹配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。