【正文】 子對乳液的穩(wěn)定性能影響最大，平時化學試劑工藝水即可滿足生產(chǎn)需求。微溶于水，可溶于乙醇、乙醚。 我所在的水性聚氨酯車間所用的則是 HDI 和 H12MDI： 表 HDI 與 H12MDI 的物化性質(zhì) 異氰酸酯 外觀 NCO% 分子式 毒性 HDI 無色透明液體 ＜ 25% C23H38N3O3 類有毒品 H12MDI 無色透明液體 % C15H12N2O2 類有毒品 O C N N C O 六亞甲基二異氰酸酯（ HDI） O C N C H 2 N C O 二環(huán)己烷基甲烷二異氰酸酯 （ H12MDI） 擴鏈劑 DMPA 分子式： C5H10O4 分子量： 物化性能：白色結(jié)晶粉末，熔點 175－ 185℃ ，溶于丙酮、甲醇，不溶于苯、 甲苯 。不同品種的聚酯多元醇由于種類不同或制備工藝不一樣，性質(zhì)也不一樣，對于聚酯多元醇比較重要的幾個指標是羥值、酸值、水分、粘度、分子量、密度以及色度等。 原料介紹 制備水性聚氨酯的原料大致相同，其應用方向的改變多由原料的不同配比和不同的催化劑而決定，因為物料量和催化劑的理化性質(zhì)屬于保密范疇，所以對物料量及催化劑理化性質(zhì)不多做介紹。應用時，加熱可使預聚物端 NCO 基團解封， NCO 基團與擴鏈劑、交聯(lián)劑反應，形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的聚氨酯膠膜。 酮亞胺 酮連氮 亞胺 酮連氮法是指封閉二胺和封閉聯(lián)胺被用作潛在的擴鏈劑加到親水性 — NCO 官能封端預聚物中 ,二胺和聯(lián)胺與酮類反應分別得到酮亞胺和酮連氮。先合成帶有親水性離子基團和端NCO 基的聚氨酯聚合物，預聚物與尿素進行加聚反應得到含離子基團的端脲基聚氨酯低聚物。 特點：此法避免了有機溶劑的大量使用，工藝簡單，便于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。但該法需要耗 費大量低沸點丙酮，易造成環(huán)境污染，工藝復雜，成本高 。 丙酮法 首先合成含 NCO 端基的高粘度聚氨酯預聚體， 再以有機溶劑稀釋預聚體，然后再進行乳化的方法。 該法制備的聚氨酯乳液膠體穩(wěn)定性較差 ， 適于材料的表面處理 ， 如羊毛的不粘處理等 。 水性聚氨酯開始被越來越廣泛的使用。水性 PU 在紡織和印染助劑方面的應用越來越廣泛。聚氨酯 離子聚合物對天然和合成橡膠表面均具有很好粘接性，應用于鞋類的制造。 聚氨酯 乳液涂飾后的皮革，具有光澤度高、 手感好、耐磨耗、小易斷裂、彈性好、耐低溫性能和耐撓屈性能優(yōu)良等特點。 水性聚氨酯涂料 用途及優(yōu) 缺 點 水性聚氨酯涂料用途 隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平提高，各國對揮發(fā)性有機物及有毒物的限制越來越嚴格， 20 世紀 90 年代，國際上興起“綠色革命”，促進全球工業(yè)向“綠色”方向邁進。聚氨酯應用十分廣泛，作為涂料具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、 耐化學品性、硬度大、高彈性等優(yōu)點。日本、美國 1986 年水性涂料分別占涂料總銷售量的 18%和 22%，英國 1995 年水性涂料產(chǎn)量占全國涂料總產(chǎn)量的 %。 本文著重分析了 丙酮法 合成 水性聚氨酯涂料 工藝過程，結(jié)合自身工作崗位分析了 水性聚氨酯的 原料、設備及丙酮法操作 ， 對水性聚氨酯涂料所存在的問題進行了總結(jié) 并 提出了工藝改進措施。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 畢 業(yè) 設 計 （論文） 題目 水性聚氨酯涂料的生產(chǎn) 方法 姓 名 X X X 學 號 XXXXXXXX 所在系部 化學工程系 專業(yè)班級 應 化 XXXX 指導教師 X X X 2022 年 4 月 XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 Ⅰ 摘 要 水性聚氨酯涂料是以水代替有機溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系， 將乳液稀釋，原料水除了用作聚氨酯的溶劑或分散介質(zhì)，水還是重要的反應性原料，在聚氨酯預聚體分散于水的同時，水也參與擴鏈。 對于分散設備的要求是快速 ， 剪切力大 ， 可以調(diào)速 ?；谄鋵Νh(huán)境的相容性和保護性 ， 并具有節(jié)省資源、節(jié)約能源的優(yōu)點，水性涂料產(chǎn)品很快就被市場接受，并逐漸發(fā)展擴大。 聚氨酯是氨基甲酸酯樹脂的簡稱，其分子中含有特征單元結(jié)構(gòu)氨基甲酸酯（ NHCO）。 水性雙組分聚氨酯涂料的應用領(lǐng)域基本上與溶劑型涂料相當，既可用于熱敏材料（如木材、塑料）和不能烘烤的大型物件，也可用于諸如汽車類的烘烤物件 .通過對報道的實驗數(shù)據(jù)進行對比，表明，水性雙組分聚氨酯涂料除了干燥時間稍長和適用期稍短外，涂膜的裝飾性、機械性能、耐化學性和耐候性均可與溶劑型雙組分 PUD 涂料相媲美。然而水性聚氨酯在環(huán)保方面比它更有優(yōu)勢，而且隨著人們對水性聚氨酯的研究，目前水性 聚氨酯 分散體已在通用溶劑型 聚氨酯 所覆蓋的領(lǐng)域大量使用，成功地應用于輕紡、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造紙和膠粘劑等行業(yè)。 水性 PU 比有機溶劑型 PU 應用成本低、 無公害、易處理、粘合效果好，在膠粘劑及涂料行業(yè)有很好的發(fā)展前景。水性分散體主要用作金屬涂料，如陽離子型電沉積涂料被廣泛用于汽車底漆，以提高車體的抗腐蝕性能。此外，在聚氨酯主鏈上接枝多氟烷基，即可制作優(yōu)良的防水、防油、防污劑；在其主鏈 上接枝鹵素、磷等元素，也可制成優(yōu)良的阻燃整理劑 等 。 外乳化法將聚氨酯預聚物緩慢加入到含乳化劑的水中 ， 形成粗粒乳液 ， 再送入乳化器形成粒徑適當?shù)娜橐?。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 3 自乳化法分為 :丙酮法 、 預聚體法 、 熔融分散法 、 酮亞胺 酮連氮法 、 保護端基乳化法 。 特點：易于操作，重復性好，制得的水性聚氨酯分子量可變范圍寬粒粒徑的大小可控，產(chǎn)品質(zhì)量好，是目前生產(chǎn)水性聚氨酯的主要方法。 但 分散過程必須在低溫下進行 ,以降低 — NCO 與水反應活性 ； 須嚴格控制預聚體粘度，否則預聚體在水中分散將非常困難。 該法把異氰酸酯的加聚反應和氨基的縮聚反應緊密地結(jié)合起來。 但反應溫度高，生產(chǎn)水性聚氨酯分散體為支鏈 結(jié)構(gòu)，分子量較低。 保護端基乳化法 使用酚類、甲乙酮 亞胺、 吡 咯烷酮、亞硫酸氫鈉等封閉劑，將帶有親水性離子基團和NCO 封端的聚氨酯預聚物的端 NCO 基團保護起來，使 NCO 基團失去活性，制成一種封閉式的聚氨酯預聚體，加人擴鏈劑和交聯(lián)劑共同乳化后，制成水性聚氨酯分散液。% 。多元醇有乙二醇、丙二醇、一縮二乙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇 等。 由于脂肪族或脂環(huán)族二異氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二異氰酸酯制成的XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 6 聚氨酯好，水性聚氨酯產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性好，另外脂肪族二異氰酸酯耐黃變性比芳香族二異氰酸酯好得多，所以國外高品質(zhì)的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂環(huán)族二異氰酸酯制成。本產(chǎn)品在水性聚氨酯制造中既是擴鏈劑，又能使聚氨酯獲得自乳化性能，可制成穩(wěn)定性優(yōu)良的自乳化性水性聚氨酯；還用于制備聚氨酯水乳液型皮革涂飾劑，是傳統(tǒng)的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂飾劑的升級換代產(chǎn)品 三乙胺（中和劑 /成鹽劑） 三乙胺，有機化合物，是具有有強烈的氨臭的淡黃色透明液體，在空氣中微發(fā)煙?？紤]到成本、操作性等因素，最常用的是丙酮，一下是丙酮的相 關(guān)理化性質(zhì) ： XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 7 表 丙酮的理化性質(zhì) 名稱 性質(zhì) 相對密度（水 =1） 相對蒸氣密度（空氣 =1） 沸點 (℃ ) 分子式 C3H6O 飽和蒸氣壓 (kPa) （ ℃ ） 爆炸上限 %（ v/v） 爆炸下限 %(v/v) 溶解性 可與水、乙醇、乙醚等混溶 水 所謂水性聚氨酯即是以水代替有機溶劑，將乳液稀釋，原料水除了用作聚氨酯的溶劑或分散介質(zhì)，水還是重要的反應性原料，合成水性聚氨酯目前以預聚體混合法為主，在聚氨酯預聚體分散于水的同時，水也參與擴鏈。 圖 基本 工藝流程圖 圖 基本工藝流程方框圖 工藝流程講解 投料 公用工程準備好， 夾套冷凍水循環(huán)起來（給多元醇降溫） 。適宜溫度下加入多異氰酸酯。溫度要控制在反應溫度，不能超過反應溫度，否則副反應會增加，影響產(chǎn)品性能。 其中主 要反應為異氰酸酯與聚酯多元醇的反應，反應方程式： R?NCO+R′?OH→RNHCOOR′ 中和 擴鏈 預聚體轉(zhuǎn)至擴鏈釜后，啟動攪拌，適宜溫度下加入 中和劑或 擴鏈劑。 此階段一定要注意擴鏈時間，擴鏈時間太長會出現(xiàn)擴鏈過度，導致分散后粒徑過大。 分散開后，繼續(xù)攪拌一段時間，準備轉(zhuǎn)至脫丙酮釜。根 據(jù) 丙酮儲罐的丙酮量和加入的丙酮量比較，再由理論固含計算， 來估計脫丙酮結(jié)束時間，然后取樣測固體含量。 此階段主要是對真空度的控制，在逐漸提高系統(tǒng)真空度來降低丙酮的沸點，從而更有利于脫除。 要指出的是，反應釜容積的加大能降低投資和操作費用，并能提高勞動生產(chǎn)率。 表 反應器容積與熱交換比表面積變化的比較 反應器容積 / m179。 主要由罐體、夾套、傳動裝置、軸封裝置、 螺帶和框式復合式 攪拌、進、出料口、容器法蘭以及支座等構(gòu)成。 分散釜與預聚釜、中和擴鏈釜主要的區(qū)別在于：分散釜不是夾套，是半盤管；攪拌是帶鋸齒的分散盤，為分散提供強剪切力；釜壁帶有折流板，使混合效果更佳。 塔頂冷凝器 是一個列管式換熱器， 滿足在蒸餾過程中對蒸發(fā)丙酮氣冷凝 的能力，防止丙酮氣排放至大氣中去，污染大氣。水性漆的開發(fā)在世界范圍內(nèi)受到重視：在歐美發(fā)達國家，水性漆的普及率已達 80%以上。水性工業(yè)涂料在世界工業(yè)涂料中已占 30%，到 2022年將達到 50%以上。而水性聚氨 酯涂料具有經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保和安全的特點 ， 符合時代發(fā)展的要求 ，勢必得到大力的推廣和應用。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學院 13 參考文獻 [1]許戈文 . 水性聚氨酯材料 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 , 2022: 31226. 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However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may bee more fatigued after the holiday, due to battling the large crowds. During peak season, a dream about a place can turn to nightmare without careful planning, especially if you travel with children and older people. As most Chinese people will take the holiday to visit domestic tour