年產(chǎn)噸增韌環(huán)氧樹(shù)脂配方及車間工藝設(shè)計(jì)

1、-范文最新推薦- 年產(chǎn)1200噸增韌環(huán)氧樹(shù)脂配方及車間工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總說(shuō)明環(huán)氧樹(shù)脂是一種重要的熱固性樹(shù)脂品種。它具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕性能、耐熱及粘接性能， 然而環(huán)氧樹(shù)脂在韌性等方面還存在不足，因此需要改性來(lái)增強(qiáng)其韌性。本設(shè)計(jì)中，用聚氨酯來(lái)改性環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)增強(qiáng)韌性，因?yàn)榫郯滨ゾ哂腥嵝缘拇蠓肿渔?，高彈性及很好的耐振耐磨性能，用?lái)增韌環(huán)氧樹(shù)脂可獲得性能優(yōu)異環(huán)氧樹(shù)脂基體，而環(huán)氧樹(shù)脂增韌最常用的方法是利用彈性體改性，因此本設(shè)計(jì)選用了聚氨酯作為環(huán)氧樹(shù)脂的增韌劑，同時(shí)聚氨酯的引入也使體系的強(qiáng)度有了很大的提高。5805根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了年產(chǎn)1200噸聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂車間工藝

2、設(shè)計(jì)。通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料和認(rèn)知實(shí)習(xí)，對(duì)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行了科學(xué)論證和設(shè)計(jì)。針對(duì)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂后產(chǎn)品在技術(shù)上的嚴(yán)格要求，本設(shè)計(jì)選擇了相應(yīng)的配方和生產(chǎn)工藝條件。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果，改變環(huán)氧樹(shù)脂與聚氨酯兩組分的質(zhì)量比，改性環(huán)氧樹(shù)脂的硬度、拉伸性能、沖擊性能、斷裂伸長(zhǎng)率、維卡軟化點(diǎn)和Tg都發(fā)生了變化。隨著聚氨酯加入量的增加，拉伸強(qiáng)度逐漸增大，但聚氨酯加入量大于20后，拉伸強(qiáng)度急劇下降，表明80/20時(shí)性能最佳，因此本設(shè)計(jì)中，環(huán)氧樹(shù)脂與聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量配比取80/20。因此，本設(shè)計(jì)中聚氨酯預(yù)聚體與環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為1:4。聚氨酯預(yù)聚體的合成方法有一步法、預(yù)聚體法（二

3、步法）、半預(yù)聚體法，一般現(xiàn)在的企業(yè)中以一步法，二步法為主。本設(shè)計(jì)中選用一步法合成聚氨酯預(yù)聚體，一步法是把聚醚二元醇和TDI(甲苯二異氰酸酯)在有機(jī)錫催化劑作用下進(jìn)行合成；聚氨酯與環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合有反應(yīng)型和非反應(yīng)型，本設(shè)計(jì)中選用反應(yīng)型的方法，通過(guò)反應(yīng)加強(qiáng)兩組份的結(jié)合能力，增強(qiáng)改性效果。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所下達(dá)的任務(wù)，順利完成對(duì)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂車間工藝的設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)聚氨酯預(yù)聚體生產(chǎn)以及其與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合的流程有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，并根據(jù)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，結(jié)合自己在認(rèn)知實(shí)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)，靈活應(yīng)用，為今后從事相關(guān)的生產(chǎn)管理工作打下了一定的基礎(chǔ)。由于聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂車間工藝設(shè)計(jì)的知識(shí)面很廣，而我的知識(shí)

4、和經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)批閱老師批評(píng)指正。IllustrationEpoxy is a very important varieties of thermosetting resins. It has excellent mechanical properties, electrical insulation properties, corrosion-resistant chemical, and heat-resistant adhesive properties. However, epoxy resin still exist deficiency in toughness

5、, so it needs to be modified to enhance its toughness. In this design, epoxy resin is modified by polyurethane to enhance the toughness, because polyurethane has a flexible macromolecular chains, high flexibility and good resistance of abrasionvibration. Being modified epoxy can obtain high performa

6、nce epoxy resin matrix, and the most commonly used method oftoughening epoxy resin is to use elasticity to modify. Therefore, the design uses polyurethane as the toughening of epoxy resin, in the mean time, the introduction of polyurethane also makes the strength of the system greatly improved.Accor

7、ding to the task, an annual output of 1200 tons of the polyurethane-modified epoxy resin workshop is designed in this task. Through access to a large number of literature and cognitive training, the production technology of polyurethane-modified epoxy resin and production equipment are scientific pr

8、oofed and designed.For the technical requirements of the production of polyurethane-modified epoxy resin, the design in accordance with the polyurethane-modified epoxy resin enterprise quality standards, the corresponding formulation and production process are selected. In the design, the kettle bod

9、y, covered kettle, stirring device, transmission device of the polyurethane prepolymer reactor was designed. As amount ofdehydration polyether account for 7.8% in process operations, the design has been focused on the type shaft, the length of the design and calculation of the required shaft power,

10、so that motor power can be calculated; it is calculated that the distance from the mixing shaft to the end of reactor vessel is 0.035m;In the process of polyether glycol dehydration, vacuum devices and dehydration unit are used, which can guarantee that the removal percentage of water content is bel

11、ow 0.5%.Combining the producing craft and the products, the balance of materials and energy have been calculated. Originally, the annual output of the polyurethane-modified epoxy resin year designing is 1000 tons. According to calculations, there are two classes in the daily in the frequency of cont

12、inuous production, so each class of the production plan for 3075.66 kg.The entire production process is advanced in the same reactor .According to an annual output of 1200 tons of the polyurethane-modified epoxy resin workshop, a workshop is designed. The workshop adopts rectangular and double layer

13、. The size of workshop is 35m×17m×16m. During the design of workshop, the rectangular workshop is advantaged to design the whole workshop, and advantage to arrange equipments and save areas, and advantaged to adopt the light and ventilate well, and also advantage to arrange transport ,ex

14、port and import.This design also gives full consideration to the safety and environmental protection issues. In the production process, request that the personnel obey strictly the regulation to operate, and usually attend the related training to know about the relevant information.According to the

15、task issued by the design, the polyurethane-modified epoxy resin workshop design is successful accomplish. Throughout the design process, I have a comprehensive understanding of production processes of polyurethane prepolymer and processes of composition of polyurethane prepolymer and epoxy resin. A

16、nd according to the basis of expertise, combining my knowledge of the internship experience and flexible application, there is a certain foundation for me to engage in work related to production management for the future. 3.1 工藝選擇213.1.1 聚氨酯合成方法比較213.2 工藝流程223.2.1 工藝流程圖223.2.2 生產(chǎn)過(guò)程233.3 生產(chǎn)工藝243.3.1

17、脫水243.3.2 聚合243.3.3 合成243.3.4 脫泡253.4 生產(chǎn)設(shè)備254 設(shè)備介紹254.1 反應(yīng)釜254.1.1 反應(yīng)釜的種類254.1.2反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)274.1.3 反應(yīng)釜的傳熱結(jié)構(gòu)274.2 反應(yīng)釜的攪拌裝置294.2.1 反應(yīng)釜常用的攪拌器294.2.3 攪拌器的傳動(dòng)324.2.4 反應(yīng)釜的軸封334.3 高位槽374.4 真空泵384.5 冷凝器404.6 加熱設(shè)備414.7 氮?dú)怃撈?14.8 設(shè)備一覽425 物料衡算435.1 工作日435.1.1 工作時(shí)間安排435.2 年產(chǎn)量的確定435.3 損耗435.4 生產(chǎn)配方455.5 生產(chǎn)計(jì)劃456 熱量衡算456

18、.1 反應(yīng)釜熱量計(jì)算466.1.1 反應(yīng)釜中物料熱量466.1.2反應(yīng)釜設(shè)備熱量466.1.2 反應(yīng)釜熱量損失476.2 反應(yīng)釜所需蒸汽量477 非工藝設(shè)計(jì)487.1車間人員表487.2 勞動(dòng)保護(hù)與安全注意事項(xiàng)497.3 環(huán)境管理措施49 1.2.2 發(fā)展和市場(chǎng)情況2在19世紀(jì)末和20 世紀(jì)初兩個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)明的帷幕。遠(yuǎn)在1891年德國(guó)的Lindmann就用對(duì)苯二酚和環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)生成了樹(shù)脂狀產(chǎn)物。1909年俄國(guó)化學(xué)家Prileschajew發(fā)現(xiàn)用過(guò)氧化苯甲醚和烯烴反應(yīng)可生成環(huán)氧化合物。這兩種化學(xué)反應(yīng)至今仍是環(huán)氧樹(shù)脂合成中的主要途徑。1938年之后的幾年間，瑞士的Pierre c

19、astan及美國(guó)的S.O.Greenlee所發(fā)表的多項(xiàng)專利都揭示了雙酚A 和環(huán)氧氯丙烷經(jīng)縮聚反應(yīng)能制得環(huán)氧樹(shù)脂；用有機(jī)多元胺類或鄰苯二甲酸酐均可使樹(shù)脂固化，并具有優(yōu)良的粘接性。不久，瑞士的CIBA公司、美國(guó)的Shell公司以及Dow Chemical公司都開(kāi)始了環(huán)氧樹(shù)脂的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作。進(jìn)入20世紀(jì)50年代，在普通雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)應(yīng)用的同時(shí)，一些新型的環(huán)氧樹(shù)脂相繼問(wèn)世。如1956年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開(kāi)始出售脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂，1959年Dow化學(xué)公司生產(chǎn)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。由于環(huán)氧樹(shù)脂品種的增加和應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)，環(huán)氧樹(shù)脂在電氣絕緣、防腐涂料、金屬結(jié)構(gòu)的粘接等領(lǐng)域的應(yīng)用有了突破，于是環(huán)氧樹(shù)脂作

20、為一個(gè)行業(yè)蓬勃地發(fā)展起來(lái)。目前它的品種及應(yīng)用開(kāi)發(fā)仍很活躍，正可謂方興未艾。我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂主要從美國(guó)、西歐以及亞洲其他國(guó)家和地區(qū)進(jìn)口，2011年在我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)口中占前5位的國(guó)家和地區(qū)為中國(guó)臺(tái)灣、美國(guó)、韓國(guó)、日本和德國(guó)，2011年的進(jìn)口量為19.6萬(wàn)噸，占進(jìn)口總量的84%；而我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂的出口涉及90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，2011年出口占前5位的國(guó)家和地區(qū)為美國(guó)、中國(guó)香港、泰國(guó)、俄羅斯聯(lián)邦和巴西，出口量為3.8萬(wàn)噸，占出口總量的45%。從表1進(jìn)出口單價(jià)來(lái)看，整體呈上升趨勢(shì)，但進(jìn)口單價(jià)明顯高于出口單價(jià)，這是因?yàn)?，雖然近年來(lái)我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，但專用及特種環(huán)氧樹(shù)脂仍需進(jìn)口，主要進(jìn)口品種包括電工澆鑄專用

21、環(huán)氧樹(shù)脂、電子元器件封裝用環(huán)氧樹(shù)脂、粉末涂料和汽車電泳涂料用環(huán)氧樹(shù)脂等，而出口則以通用型環(huán)氧樹(shù)脂為主。 (8)易于改性，用途廣泛。環(huán)氧樹(shù)脂與很多橡膠彈性體及熱塑性樹(shù)脂相容性好，甚至發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；與填料分散性好，可以在很大范圍內(nèi)改變環(huán)氧樹(shù)脂的性能提高強(qiáng)度、耐熱性、韌性、阻燃性、耐磨性等，配制品種繁多、性能特殊的環(huán)氧樹(shù)脂涂料，適宜諸多方面的應(yīng)用。性能缺點(diǎn)：（1）為改性和增韌時(shí)，韌性不佳，脆性較大。環(huán)氧樹(shù)脂含有很多的苯環(huán)或雜環(huán)，分子鏈柔性小，加之固化后的交聯(lián)結(jié)構(gòu)不易變形，致使未增韌的環(huán)氧樹(shù)脂韌性較差，剝離強(qiáng)度低，不耐沖擊。（2）耐熱性較差。因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中的碳碳鍵、醚鍵的鍵能較小，高溫下容易降解，

22、所以一般的環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性較差。1.3.2 環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用領(lǐng)域1環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的粘結(jié)、防腐蝕、成型性和熱穩(wěn)定性等性能，在力學(xué)、熱、電氣等耐化學(xué)藥品性方面的性能非常優(yōu)越。由于有這些機(jī)能和性能，它可以作為涂料、膠黏劑和成型材料，并在電氣、電子、光學(xué)機(jī)械、工程技術(shù)、土木建筑及文體用品制造等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)將幾種應(yīng)用形式列于表2。從表中可見(jiàn)，環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，以直接或間接的使用形式幾乎遍及所有工業(yè)領(lǐng)域。表2 環(huán)氧樹(shù)脂的各種應(yīng)用應(yīng)用形式應(yīng)用領(lǐng)域使用內(nèi)容涂料汽車車身底漆；部件涂裝容器食品罐內(nèi)外涂裝；圓筒罐內(nèi)襯里工廠設(shè)備車間防腐涂裝；鋼管內(nèi)外防腐涂裝；貯罐內(nèi)涂裝，石油槽內(nèi)涂裝土木建筑橋梁

23、防腐涂裝；鐵架涂裝；鐵筋防腐涂裝；金屬房根涂裝；水泥貯水槽內(nèi)襯；地基襯涂 工具鈑金成型工具；塑料成型工具；鑄造用工具；模型原型及其輔助工具1.4 產(chǎn)品改性1.4.1 改性環(huán)氧樹(shù)脂的意義3環(huán)氧樹(shù)脂(EP)是一種重要的熱固性樹(shù)脂，具有優(yōu)異的粘結(jié)性能、機(jī)械性能和耐腐蝕性能，并兼有易加工成型、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、涂料、膠粘劑和封裝材料等領(lǐng)域。但是環(huán)氧樹(shù)脂固化后交聯(lián)密度高，存在內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆，耐沖擊性、耐開(kāi)裂性和耐濕熱性較差等缺點(diǎn)，在很大程度上限制了它在某些高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。未增韌環(huán)氧樹(shù)脂因固化物脆性較大而難以用于某些高新技術(shù)領(lǐng)域： 用作膠粘劑時(shí)，粘接強(qiáng)度較低；用作涂料時(shí)，成膜性較差，膜

24、層發(fā)脆；用作絕緣灌封材料時(shí)，固化物會(huì)產(chǎn)生裂紋。在結(jié)構(gòu)粘接材料、封裝材料、纖維增強(qiáng)材料、層壓板等方面要求環(huán)氧樹(shù)脂材料應(yīng)具有更好的綜合性能，如韌性好、耐疲勞性強(qiáng)、抗沖擊性強(qiáng)、低開(kāi)裂性、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等，所以對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌改性已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。1.4.2 改性環(huán)氧樹(shù)脂的方法4增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用于傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用領(lǐng)域，可使產(chǎn)品性能大大提高。在電工絕緣方面，增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂用于電工絕緣澆注料，有助于解決長(zhǎng)期困擾變壓器、互感器、電抗器、開(kāi)關(guān)等電氣產(chǎn)品制造過(guò)程中的開(kāi)裂與局放問(wèn)題，提高產(chǎn)品的合格率。涂料領(lǐng)域采用增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂，可提高涂膜的附著力，增加抗沖強(qiáng)度。在以往的環(huán)氧樹(shù)脂涂料配方設(shè)計(jì)中，為了增加涂膜的韌性，不得不使用高分子量環(huán)氧樹(shù)脂，但這種環(huán)氧樹(shù)脂粘度高，加工工藝性差，做成涂料必須加入大量溶劑，不僅使成本增加而且造成環(huán)境污染。如采用脂肪族縮水甘油醚型增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂，不僅可提高韌性，而且其本身粘度低，可與低分子量雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂一起使用，做成無(wú)溶劑環(huán)氧涂料。在建筑領(lǐng)域，如粘貼瓷磚，建筑物裂縫修補(bǔ)，屋面防漏，彈性地坪材料等方面，增韌改性