【正文】 ................32 ...................................................34 物料衡算 .............................................34 反應(yīng)釜的計(jì)算 .........................................39 參考文獻(xiàn) .....................................................41 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 1 環(huán)氧涂料的配方和制備工藝設(shè)計(jì) 言 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外 1999 年全球環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)能力已達(dá)到 150 萬(wàn)噸。 2021 年可達(dá)到 160萬(wàn)噸左右， 2021 年超過(guò) 170 萬(wàn)噸。目前生產(chǎn)能力主要集中在美國(guó)、西歐和日本三大地區(qū)或國(guó)家。其中三大著名跨國(guó)公司－－汽巴精化公司、陶氏化學(xué)和殼牌公司是三大生產(chǎn)廠(chǎng)家。目前環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)能力主要集中在美國(guó)、西歐和東亞三大地區(qū)或國(guó)家。 美國(guó)陶氏化學(xué)公司已經(jīng)從韓國(guó)新韓工業(yè)公司手中購(gòu)買(mǎi)了韓國(guó)太平洋環(huán)氧公司 80％的股份。新韓工業(yè)公司則擁有太平洋環(huán)氧公司剩余 的20％的股份。但陶氏化學(xué)公司和新韓工業(yè)公司均未透露這筆交易的具體細(xì)節(jié)內(nèi)容。太平洋環(huán)氧公司目前在韓國(guó)擁有一座年產(chǎn)能為 萬(wàn)噸的加工環(huán)氧樹(shù)脂工廠(chǎng)。 目前國(guó)外大集團(tuán)公司既注重產(chǎn)品質(zhì)量，又注重新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，使之系列化、功能化。首先，在產(chǎn)品質(zhì)量方面，國(guó)外環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品質(zhì)量普遍比較好，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是樹(shù)脂色澤淺，液態(tài)樹(shù)脂無(wú)色透明，固態(tài)樹(shù)脂為純白色；二是環(huán)氧當(dāng)量變化幅度??；三是分子量比較集中；四是揮發(fā)物雜質(zhì)含量低；五是水解率及 Na 含量低。其次，遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 2 在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，跨國(guó)公司根據(jù)市場(chǎng)需求的變化，及時(shí)改變生產(chǎn)策略。 近年來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用的特種樹(shù)脂品種主要有溴代環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚 F 環(huán)氧樹(shù)脂、鄰甲酚酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂及新型液晶環(huán)氧樹(shù)脂等。 國(guó)內(nèi) 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)健發(fā)展，我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)也得到了長(zhǎng)足進(jìn)步，近年來(lái)基本上以 20%左右速度增長(zhǎng)， 2021 年我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)量達(dá) 33 萬(wàn)噸， 2021 年產(chǎn)量達(dá) 50 萬(wàn)噸，表觀(guān)消費(fèi)量達(dá) 70 萬(wàn)噸，成為全球主要生產(chǎn)國(guó)和重要消費(fèi)國(guó)，整個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)格局發(fā)生了根本性變化。 國(guó)有企業(yè)的發(fā)展壯大，主要以藍(lán)星無(wú)錫樹(shù)脂廠(chǎng)和巴陵石化為代表，這些企業(yè)通過(guò)國(guó)家投資和合資合作等形式，通過(guò)自主 研發(fā)、引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，得到了長(zhǎng)足發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能上規(guī)模，技術(shù)上臺(tái)階，品質(zhì)上檔次。 由于大陸經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，激發(fā)環(huán)氧樹(shù)脂消費(fèi)的巨大需求，外資、臺(tái)資、港資紛紛進(jìn)入，包括環(huán)氧樹(shù)脂業(yè)界資深企業(yè)如： Dow化學(xué)，臺(tái)塑集團(tuán)、韓國(guó)國(guó)都等等，還有以前從未涉足環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)的企業(yè)如建滔集團(tuán)也加入了環(huán)氧樹(shù)脂這個(gè)行業(yè)，這些企業(yè)由于在進(jìn)入大陸市場(chǎng)之前已經(jīng)在大陸市場(chǎng)有一定市場(chǎng)份額，因看好大陸市場(chǎng)，選擇了在大陸投資辦廠(chǎng)，辦廠(chǎng)的規(guī)模也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其市場(chǎng)流通量，最后絕大部分產(chǎn)品遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 3 還是在大陸市場(chǎng)消費(fèi)。目前這部分外資企業(yè)環(huán)氧樹(shù)脂總產(chǎn)能已超過(guò)了國(guó)有資本和 民營(yíng)資本的總和，使整個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂業(yè)界資本構(gòu)成發(fā)生了根本性變化。也就是說(shuō)，中國(guó)的環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)，有一半是由外資（含臺(tái)、港資）掌控的。 雖然中國(guó)大陸是全球環(huán)氧樹(shù)脂主要消費(fèi)地區(qū)中惟一一個(gè)產(chǎn)能小于消費(fèi)量的地區(qū)，消費(fèi)量和生產(chǎn)量均呈雙位數(shù)增長(zhǎng)，但由于環(huán)氧樹(shù)脂全球產(chǎn)能大于需求，貿(mào)易的全球化，進(jìn)口量也雙位數(shù)增長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。激烈的競(jìng)爭(zhēng)也促進(jìn)了我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂行業(yè)快速發(fā)展，具體體現(xiàn)在生產(chǎn)集中化、裝置規(guī)模化、產(chǎn)品質(zhì)量的上臺(tái)階、價(jià)格的透明化，在某種程度上也促進(jìn)了下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2021年初，美國(guó)陶氏化學(xué)公司將在未來(lái) 5年，在華投入 2億 多美元，大幅提升其環(huán)氧樹(shù)脂和中間產(chǎn)品的產(chǎn)能，包括新建 2座工廠(chǎng)、擴(kuò)建 1座工廠(chǎng)、成立 1個(gè)研究中心，其中計(jì)劃到 2021年在位于張家港的揚(yáng)子江國(guó)際化學(xué)工業(yè)園內(nèi)興建 10萬(wàn)噸 /年液體環(huán)氧樹(shù)脂廠(chǎng)、 2021年在中國(guó)其它地方興建 15萬(wàn)噸 /年環(huán)氧氯丙烷廠(chǎng) 。 隨著新上環(huán)氧樹(shù)脂項(xiàng)目全面投產(chǎn)后， 2021年國(guó)內(nèi)產(chǎn)能將大于消費(fèi)量，可能有 15%的環(huán)氧樹(shù)脂要外銷(xiāo)到國(guó)外市場(chǎng)去。目前環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)展的總體趨勢(shì)是產(chǎn)能迅速增長(zhǎng)，生產(chǎn)趨向集中；產(chǎn)品向系列化、功能化發(fā)展，質(zhì)量普遍提高；適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)需求變化，強(qiáng)化特種樹(shù)脂和配套助劑的開(kāi)發(fā)。環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品發(fā)展機(jī)會(huì) 好，而發(fā)展的關(guān)鍵是看中國(guó)大陸，主要產(chǎn)能增加則要看環(huán)氧樹(shù)脂的特種產(chǎn)品和新品開(kāi)發(fā)。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 4 目的和意義 涂料是一種多組分的體系，是一種配方產(chǎn)品，不能夠單獨(dú)作為材料使用，必須涂于基材表面或者是與被涂物件一起使用，并且要根據(jù)底材的種類(lèi)、使用的環(huán)境及使用目的等很多因素而對(duì)涂料提出不同的要求，而涂料的諸多性能都是由涂料的配方?jīng)Q定的，配方中不同的組分及不同含量都會(huì)對(duì)涂料的性能產(chǎn)生很大影響，這就需要我們來(lái)對(duì)涂料的配方設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，研究不同組分及不同含量在涂料配方中的作用效果。而此設(shè)計(jì)方案是以涂料生產(chǎn)為依據(jù)，經(jīng)大量查閱資料，設(shè) 計(jì)出了環(huán)氧涂料的配方，又根據(jù)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)出一條生產(chǎn)制備環(huán)氧涂料的工藝方案。其生產(chǎn)出工藝的特點(diǎn)為通過(guò)選擇了的獨(dú)特的方式，同時(shí)選擇合適的生產(chǎn)方法，來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種優(yōu)良的附著力、抗化學(xué)品性能優(yōu)良、韌性好、具有優(yōu)良的電絕緣性質(zhì)、防腐蝕性強(qiáng)的環(huán)氧涂料。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 5 （制備）工藝 以雙酚 A 型環(huán)氧樹(shù)脂、線(xiàn)性酚醛樹(shù)脂改性環(huán)氧脂和脂肪族樹(shù)脂為主體，在一定溫度下混煉，冷卻后粉碎而成 。 環(huán)氧樹(shù)脂的合成 、多元醇、多元酸或多元胺等化合物與環(huán)氧氯丙烷等含環(huán)氧基的化合物經(jīng)縮聚而得。 酸經(jīng)環(huán)氧化而成。 雙酚 A 型環(huán)氧樹(shù)脂的合成原理 ，雙酚 A的酚羥基與環(huán)氧氯丙烷的環(huán)氧基反應(yīng)，生成遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 6 端基為氯化羥基的化合物 ——開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 NaOH反應(yīng)，脫 HCl再形成環(huán)氧基 ——閉環(huán)反應(yīng) 。 的環(huán)氧 基與 雙酚 A 的酚羥 基反 應(yīng)生成 端羥 基化 合物 ——開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 7 ——開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 NaOH反應(yīng)，脫 HCl再生成環(huán)氧基 ——閉環(huán)反應(yīng) 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 8 雙酚 A 型環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn) 從上述化學(xué)結(jié)構(gòu)中可 以看出，雙酚 A型環(huán)氧樹(shù)脂的大分子結(jié)構(gòu)具有以下特征： ① 大分子的兩端是反應(yīng)能力很強(qiáng)的環(huán)氧基； ② 分子主鏈上有許多醚鍵，是一種線(xiàn)型聚醚結(jié)構(gòu)； ③ n值較大的樹(shù)脂分 子鏈上有規(guī)律 地、相距較遠(yuǎn) 地出現(xiàn)許多 仲羥基，可以看成是一種長(zhǎng)鏈多元醇； ④ 主鏈上還有大量苯環(huán)、次甲基和異丙基 。 工藝流程簡(jiǎn)介 按表 21 配方各組分的比例投入到物料缸中用分散機(jī)分散均勻，然后用砂磨機(jī)研磨到要求的細(xì)度，然后再用分散機(jī)進(jìn)行調(diào)色，送檢，檢驗(yàn)達(dá)到達(dá)到要求，停機(jī)，過(guò)濾出料，包裝。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 9 表 21 序號(hào) 原材料半成品 比重（ %） (名稱(chēng)規(guī)格 ) 1 E20 樹(shù)脂液 50% 2 LF300 助劑 3 沉淀硫酸鋇 400 目 4 E20 防沉漿 5 滑石粉 400 目 6 立德粉 7 云母氧化鐵灰 400 目 8 41 溶劑 前期原材料的制備 環(huán)氧樹(shù)脂液的生產(chǎn)：見(jiàn)表 211 表 211 序號(hào) 原材料半成品 比重（ %） 1 E20 環(huán)氧樹(shù)脂 50 2 二甲苯 40 3 正丁醇 10 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 10 將各組分按比例投入反應(yīng)釜中攪拌 小時(shí)。 E—20 環(huán)氧樹(shù)脂液的生產(chǎn)設(shè)備主要是反應(yīng)釜。 反應(yīng)釜按主體材質(zhì)分類(lèi)有碳鋼反應(yīng)釜、不銹鋼復(fù)合鋼板、不銹鋼反應(yīng)釜和搪玻璃反應(yīng)釜四類(lèi)。主要采用搪玻璃反應(yīng)釜。它是將含有二氧化硅的玻璃質(zhì)釉涂于低碳鋼制成的容器表面，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。形成的搪 玻璃 襯里 耐腐 蝕性能 好， 能耐 一般 無(wú)機(jī) 酸、 有機(jī)酸 、弱 堿液（ t≦ 60℃ ， PH≦ 12）、有機(jī)溶劑等介質(zhì)的腐蝕，但不耐氫氟酸、高濃度強(qiáng)堿及溫度高于 180℃ 的濃磷酸的腐蝕。此外，搪玻璃襯里表面光滑，不易粘附物料，便于清洗。因此，搪玻璃反應(yīng)釜可以用作樹(shù)脂生產(chǎn)的反應(yīng)釜。但它是用兩種不同物理性能的材料復(fù)合而成， 且玻璃釉質(zhì)脆性大，故在耐壓、耐溫和抗機(jī)械沖擊等反面還有許多不足之處。所以搪玻璃反應(yīng)釜主要適用于較低溫度下反應(yīng)的樹(shù)脂生產(chǎn)。搪玻璃反應(yīng)釜的組成包括：釜體、攪拌器、溫度計(jì)套管、電機(jī)、減速器、軸封裝置和放料閥。 防沉漿的生產(chǎn) 表 212 序號(hào) 原材料半成品 比重（ %） 1 E20 樹(shù)脂液 50% 85 2 YH908 有機(jī)膨潤(rùn)土 10 3 %無(wú)水乙醇 4 蒸餾水 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 11 將各組分按比例投入物料缸中用分散機(jī)攪拌均勻即可。 E20 防沉漿的制備的主要設(shè)備是分散 機(jī)和物料缸。選擇合適的物料缸，按配方比例投入到物料缸中，然后用分散機(jī)攪拌均勻。 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 12 （制備）原料 環(huán)氧涂料是指以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成膜物質(zhì)制備的涂料，其固化方式主要是以化學(xué)反應(yīng)方式成膜的，涂料中的環(huán)氧樹(shù)脂及其改性聚合物可通過(guò)自動(dòng)氧化聚合、自由基引發(fā)聚合、能量引發(fā)聚合（輻射固化）、縮聚固化、氫轉(zhuǎn)移聚合和催化聚合 6 種化學(xué)反應(yīng)方式進(jìn)行交聯(lián)固化成膜 。 環(huán)氧涂料配方設(shè)計(jì)在同系涂料中采用 2 種或 2 種以上固化機(jī)理替代單一的固化機(jī)理，很好地設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的環(huán)氧涂料品種，成膜方式的多樣化為環(huán)氧 涂料的品種的創(chuàng)新及涂料性能預(yù)測(cè)的深入研究奠定了一定的基礎(chǔ)，目前，設(shè)計(jì)者正在研究不同固化反應(yīng)機(jī)理的協(xié)同融合條件，不斷提高成膜效率和涂膜品質(zhì)，用固化成膜機(jī)理來(lái)對(duì)環(huán)氧涂料的配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，展示出配方設(shè)計(jì)的概括性、理論指導(dǎo)性及實(shí)踐的可操作性。 此設(shè)計(jì)原料主要有環(huán)氧樹(shù)脂及云母氧化鐵灰。詳見(jiàn)表 31 遼寧石油化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 13 表 31 序號(hào) 原材料半成品 比重（ %） 1 E20 樹(shù)脂液 50% 2 LF300 助劑 3 沉淀硫酸鋇 400 目 4 E20 防沉漿 5 滑石粉 400 目 6