【正文】 k jhfMjWkhfNk] BA: ΔHfo=++3()+()= MMA:ΔHfo=++2()+()= KJ/mol AN: ΔHfo=++()= KJ/mol KJ/mol St: ΔHfo=++()= KJ/mol AA: ΔHfo=++()= KJ/mol 密度 : BA: = MMA: = kg/m3 AN: = kg/m3 St: 887 kg/m3 AA: = kg/m3 質(zhì)量進(jìn)料： BA: = MMA: = AN: = St: 887= AA: = 水： 103kg 178。 20 第 3 部分 工藝設(shè)計 本工藝采取種子乳液聚合法合成苯丙乳液，所選工藝流程： 物料混合 預(yù)乳化約 邊加料邊乳化約 3h調(diào) PH過濾。 影響攪拌器功率的因素 攪拌與槽內(nèi)流動狀態(tài)有關(guān)，因此，影響流動狀態(tài)的因素也會影響攪拌器的功率。 葉輪位置與標(biāo)準(zhǔn)攪拌槽 [30] 葉輪一般設(shè)在槽中心，葉輪到槽底的距離 c 約等于葉輪直徑 d，但對沉降速度較快的固俸顆粒，則應(yīng)降低安裝位置。 附件 攪拌槽附件包括檔板、 異流簡等 1 檔板 —— 其作用是防止?jié){體打漩，以免固體顆粒因離心力向槽壁聚集和吸入空氣；此外，檔板還可增大湍動程度。 攪拌器選型 [48] 攪拌器是根據(jù)不同攪拌目的的工藝要求而造型的。 6 高剪切式 —— 有鋸齒式，三角葉式等，適用于需高剪切的情況。 （一）依據(jù)葉輪的形狀來分有： 1 槳式 —— 有分平槳和折槳兩種。 第四種為全包覆式夾套。178。 夾套的高度決定于傳熱面積 F，而傳熱面積 F 是由 工藝要求確定。 3 攪拌設(shè)備的傳熱 [25] 傳熱方式 反應(yīng)器的加熱和冷卻有多種方式。 13 VR＝ VTη（ m3） （ 1— 1） 設(shè)計時應(yīng)合理地選用裝填系數(shù)η值，盡量提高設(shè)備利用率。同時長徑比越大，則傳熱表面距離罐體中心越近，物料的溫度梯度就越小，有利于提高傳熱效果。 178。罐體為一個提供化學(xué)反應(yīng)空間的容器。 圖 2 溫度對粘度的影響 反應(yīng)時間的選擇 [25] 固定乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%，引發(fā)劑用量質(zhì)量分?jǐn)?shù) %，反應(yīng)溫度 80℃時，溫度對黏度的影響如圖 13，由圖 13 可知，選擇反應(yīng)時間為 3 小時比較合適。 圖 1 乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對粘度影響 引發(fā)劑的用量 [23] 引發(fā)劑是聚合反應(yīng)的觸媒。 9 第二部分 工藝計算與選型依據(jù) 1 小試原料配比和工藝條件選擇的依據(jù) 單體用量 [23] 不同的單體具有不同的性能，一種單體均聚物一般不具備全面的性能 (表 1)，需選用多種單體進(jìn)行共聚合成。 由于乳液聚合體系粘度低，反應(yīng)中心乳膠粒直徑小，故容易散熱；乳液聚合反應(yīng)即可具有 高的聚合反應(yīng)速率，又可獲得高分子量的聚合物，再者進(jìn)行乳液聚合所用設(shè)備簡單，工藝流程較短，不要求高溫高壓的反應(yīng)條件，操作方便，技術(shù)容易掌握，生產(chǎn)靈活性大。 8 散性物質(zhì)和嵌段共聚物。納米復(fù)合高分子乳液中一相為有機(jī)聚合物相，另一相為無機(jī)相，這種復(fù)合材料與常規(guī)的聚合物／無機(jī)填料復(fù)合體系不同，不是有機(jī)相與無機(jī)相的簡單混合，而是兩相在納米尺寸范圍內(nèi)復(fù)合而成的。其聚合反應(yīng)速度很快，生成的聚合物粒子非常小，大約在20nm～ 40nm。與傳統(tǒng)乳液聚合相比，無皂乳液聚合的特點(diǎn)主要在于膠粒的形成機(jī)理及其穩(wěn)定的條件完全不同。 核殼乳液聚合生成具有異相結(jié)構(gòu)的膠粒，能很好地解決這問題。馬利等通過硅烷偶聯(lián)劑改性納米與丙烯酸丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸幾種單體共聚，合成納米二氧化硅苯丙乳液，以其為主要成膜物質(zhì)制備的乳膠漆耐老化性、耐洗刷性、耐水性等均得到很大改善。在苯丙乳液中引入適量的功能性單體丙烯 酸、丙烯酰胺、 N羥甲基丙烯酰胺、環(huán)氧樹酯及其他含氮單體進(jìn)行改性，不僅提高聚合物的綜合性能，而且還賦予乳液防銹性及穩(wěn)定性。為了提高核殼之間的相穩(wěn)定性，往往通過交聯(lián)的方法，防止微粒發(fā)生遷移或相反轉(zhuǎn)。清華大學(xué)的唐黎明、闞成友等對此作了進(jìn)一步的探討 ,開辟了一條可行的途徑。按固化溫度可分為兩類 [8]: (一 ) 高溫烘烤 ,在成膜過程中 ,溫度升到 130℃左右 ,使線型分子上的活性基團(tuán)之間發(fā)生交聯(lián) ,形成體型結(jié)構(gòu) ,從而得到不溶熔目的。發(fā)現(xiàn)用水溶性引發(fā)劑 K2SO3，得到 PMMA為核，聚苯乙烯 (PSt)為殼的復(fù)合聚合物粒子；用介于水溶性和油溶性之間的引發(fā)劑 4， 4’ 偶氮雙 (4氰墓戊酸 )(ABCVA)，得 到的是以 PMMA為殼，其中含有多個 PSt核的復(fù)合聚合物粒子：用油溶性引發(fā)劑偶氮二異丁腈 (AIBN)，得到的是 PMMA和 PSt的均相聚合物。當(dāng)引發(fā)劑濃度增大時，體系的轉(zhuǎn)化率、黏度、凝膠也會增加。反應(yīng)型乳化劑除了具有傳統(tǒng)178。單獨(dú)靠非離子乳化劑很容易破乳，單獨(dú)用陰離子乳化劑存在電解質(zhì)穩(wěn)定性差等弊端。具有代表性的研究是由歐盟資助、 Guyot A[3]等領(lǐng)導(dǎo)的由 8個學(xué)術(shù)和 5個工業(yè)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合進(jìn)行的系統(tǒng)研究?？膳渲聘吖鉂扇橐和苛?； 其成本要比純丙乳液涂料低。 苯乙烯和丙烯酸酯共聚物乳液涂料又稱苯 丙乳液涂料 ， 是一 種用苯乙烯改性的丙烯酸酯系共聚物乳液涂料 ， 它用苯乙烯部分或全部代替純丙乳液中的甲基丙烯酸甲酯。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位 論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 polymerizer. 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 40000噸 /年苯丙乳液聚合裝置工藝設(shè)計 （代飛 江漢大學(xué)） 摘要 ：本文以生產(chǎn)苯丙乳液為目的，闡述了苯丙乳液的研究現(xiàn)狀。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。由于在共聚物中引入了苯乙烯鏈段 ,可提高涂膜的耐水性、耐堿性、硬度、抗污性和抗粉化性。這種涂料可供水泥沙漿、灰泥沙漿、木材、混凝土底材的涂裝 ,也可以配制沙漿噴涂漆和水泥系涂料 ， 大量地用作外墻涂料。他們系統(tǒng)地研究了影響可聚合乳化劑應(yīng)用性能的諸多因素，同時探討了怎樣使可聚合乳化劑達(dá)到最佳使用效果。陰非復(fù)配乳化劑或由這兩類乳化劑化學(xué)合成的復(fù)合乳化劑比單獨(dú)用一種乳化劑效果要好。178。另外，自由基生成速率大，鏈終止速率亦增大，聚合物平均分子質(zhì)量降低，當(dāng)引發(fā)劑濃度太低時，聚合反應(yīng)速率低，體系轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)不完全。水溶性的引發(fā)劑不易進(jìn)入聚合物種了內(nèi)部，因而在種子外部引發(fā)聚合，油溶性的引發(fā)劑易進(jìn)人聚合物種子內(nèi)部，形成均相聚合物 [7]。它包括 (1)自交聯(lián)型乳液 ,自交聯(lián)也稱為內(nèi)交聯(lián) ,是在聚合物大分子上引入功能單體 ,此類單體除帶有雙鍵外 ,還帶有其它官能團(tuán) , 當(dāng)涂膜烘烤時，所帶官能團(tuán)之間發(fā)生交聯(lián)，常用交聯(lián)劑有： N羥甲基丙烯酰胺 (NMA)，N烷氧甲基丙烯酰胺。在有交聯(lián)單體參與 下聚合形成的乳液 ,加入交聯(lián)劑以后 ,即形成了室溫交聯(lián)型乳液。 178。在苯丙乳液中加人適量丙烯腈單體，不僅會使乳液聚合過程易于分散、傳熱、操作穩(wěn)定，而且能提高產(chǎn)物的耐溶劑性和耐磨性，改善施工性能。高敬民 [15]利用納米 TiO2膠體的表面與界面效應(yīng)，采用甲基丙烯酸酯、苯乙烯、反應(yīng) 性乳化劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑等成功合成常溫自交聯(lián)苯丙乳液，明顯提高了傳統(tǒng)材料178。制備核殼乳液最常用的方法就是種子聚合，首先用乳液聚合法將成核單體制成種子乳液，然后將殼單體加入到種子乳液中進(jìn)行聚合。在無皂 乳液聚合體系中沒有乳化劑存在，膠粒主要通過結(jié)合在聚合物鏈或其端基上的離子基團(tuán)、親水基團(tuán)等而得以穩(wěn)定的。微乳液聚合乳液及超微乳液聚合乳液由于其高穩(wěn)定性，粒徑大小均一以及速溶的特點(diǎn)，在克服常規(guī)聚合體系中存在的一些問題如控制相對分子質(zhì)量及其分布方面具有潛在的優(yōu)勢。有機(jī) 無機(jī)復(fù)合乳液聚合是把有機(jī)物和無機(jī)物的長處結(jié)合起來的一種新型乳液聚合技術(shù)。 3 苯丙乳液聚 合的方法 傳統(tǒng)乳液聚合方法得到的苯丙乳液。同時聚合物乳液以水為介質(zhì)，便宜，易得，不污染環(huán)境，不會對從事聚合物乳液生產(chǎn)和應(yīng)用的操作人員造成人體傷害，且聚合物乳液可以直接用作涂料、粘合劑等性能優(yōu)良的材料或工作物質(zhì)，所以，許多年來乳液聚合科學(xué)與技術(shù)一直保持長盛不衰，乳液聚合理論、聚合物乳液和乳液聚合物的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。丙烯酸丁酯玻璃化溫度較低，是一種軟單體。用量少則反應(yīng)不完全，用量大則反應(yīng)劇烈甚至爆聚。 圖 3 反應(yīng)時間對黏度的影響 產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標(biāo) 外觀：帶有藍(lán)色熒光的白色乳液 固含量： (40177。由于化學(xué)反應(yīng)一般都要吸收和放出熱量，因此在容器的內(nèi)部或外部設(shè)置加熱或者冷卻裝置。罐體長徑比對攪拌功率的影響 一定結(jié)構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與其裝配的攪拌罐罐體內(nèi)徑通常有一定的比例范圍。因此單從夾套傳熱角度考慮，一般希望長徑比取得大一些。通常η可取 ～。可在容器的外部或內(nèi)部設(shè)置供加熱或冷卻的換熱裝置，例如在容器外部設(shè)置夾套，在容器內(nèi)部設(shè)置蛇管換熱器等，一般用的最普遍的采用夾套傳熱的方式。但須注意的是夾套高度一般應(yīng)不低于料液的高度，應(yīng)該比器內(nèi)液面高出 50~100mm 左右，以保證充分傳熱。 15 確定傳熱方式 反應(yīng)釜一般需采用夾套，而夾套又有多種類型各種類型夾套的適用范圍見表 4。 整體夾套夾套的尺寸及連接型式 整體夾套和罐體有 2 種連接型式，即不可拆卸 式和可拆卸式。其槳寬和葉徑之比多為 ～ ，折槳角度為45176。 （二）依據(jù)葉輪所造成的槽內(nèi)液體循環(huán)流動途徑來分有（圖 17） 1 軸向流葉輪 —— 特點(diǎn)是直徑小，轉(zhuǎn)速高，循環(huán)量大，常用于互溶液混合、傳熱和固體懸浮，特別是沉降速度低、 無腐蝕的固體懸浮。 不同工藝過程對槽中流動的能量分配不同，攪拌槽中的混臺過程主要以混合是否均勻，即調(diào)勻度和以分散集中程度，即分隔尺寸等表示。檔板為垂直安裝在槽內(nèi)壁，其數(shù)量可用“充分檔板化” 條件確定，所謂“充分檔板化” 就是再增加檔板數(shù)而不再能改善攪拌效果的擋板數(shù)量，可用下式估算： m(w/d)= （ 1— 7） 式中 m—— “充分擋板化”的檔板數(shù)； w 和 d—— 檔板寬和葉輪直徑。 葉輪直徑與槽徑之比 d／ D 與所選擇的葉輪型式有關(guān)，常用的范圍為： 平槳式 d／ D=～ ； 滑輪式 d／ D=～ ； 螺槳式 d／ D=～ 。如 1 攪拌器的幾何參數(shù) 槳葉直徑 d，槳葉寬 w1，槳葉角 θ，轉(zhuǎn)速 n，時數(shù) m，槳葉片離槽底高 c 等； 2 攪拌槽的幾何參數(shù)：槽徑 D，槽高 H0(液深 )，擋板寬 w，檔板數(shù) m，導(dǎo)流筒尺寸等； 3 攪拌漿體物性參數(shù)：漿體密度ρ，粘度μ，顆粒粒徑 d，密度ρ s 等。由表 1，單體最佳用量丙烯酸丁酯%、苯乙烯 %，由圖 1，乳化劑選用十二烷基硫酸鈉為 %， op10 為 %。178。s （水， 80℃ ） 夾套：溫度 t2=20℃ ； 壓力 P2= 178。 由 圖 3，反應(yīng)時間取 3h更合適。178。其幾何尺寸如下： d／ D=1／ 3， H1=d， H／ D=1。 檔板雖能減少水平環(huán)流，提高懸浮效果， 但也會在檔板的背面形成滯流區(qū)，引起178。 一個好的選型方法最好具備兩個條件，一是選擇結(jié)果合理，一是選擇方法簡便，而著兩點(diǎn)卻往往難以同時具備 。以內(nèi)，可用于大容積的攪拌 槽，其標(biāo)準(zhǔn)形式是螺旋槳式葉輪。一般只有兩片槳葉，槳葉外沿圓周速度為 ～ ／ s，轉(zhuǎn)速為 1～ 100rpm，適用粘度在 2P 以下的液體，葉徑和槽徑之比為 ～ ，個別可達(dá) ，可安裝成單層式或多層式。 可拆卸式夾套的連接結(jié)構(gòu)，用在操作條件較差，以及要求定期檢查罐體外部表面或者要求定期清洗夾