【正文】 化，但是不利于 ECH 的存在，在堿性條件下， 60 C? 以上 ECH 容易水解。樹脂母液經(jīng)過濾后脫溶劑，脫去溶劑的樹脂經(jīng)冷卻成型進(jìn)入包裝崗位包裝成袋。本體聚合法是將低分子量的環(huán)氧樹脂和雙酚 A 加熱溶解后，再在 200℃ 高溫下反應(yīng) 2h 即得產(chǎn)品。 溶劑萃取法與水洗法基本相同，只是在后處理時(shí)在除去上層堿水后，不是先用沸水洗滌，而是先用溶劑將樹脂萃取出來，再經(jīng)水洗、過濾和脫除溶劑得產(chǎn)品。 設(shè)計(jì)所需技術(shù)參數(shù) 耗損（工藝耗損和機(jī)械耗損）分配如下：（以 噸 100%雙酚 A 為基準(zhǔn)計(jì)算收率和耗損） 溶解釜損耗： %；反應(yīng)釜損失： %；精制釜損失： %； 脫溶劑損失： %；廢聚物處理損失： %；包裝及掃地?fù)p失： % 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 6 雙酚 A型環(huán)氧樹脂的合成 合成原理 雙酚 A 型環(huán)氧樹脂 [2]又稱雙酚 A 縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，因原料來 源方便、成本低，所以在環(huán)氧樹脂中應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大，約占環(huán)氧樹脂總量的 85%以上，雙酚 A型環(huán)氧樹脂是由雙酚 A 和環(huán)氧氯丙烷和在氫氧化鈉催化下反應(yīng)制得的，雙酚 A 和環(huán)氧氯丙烷都是二官能度化合物，所以合成所得的樹脂是線型結(jié)構(gòu)。 環(huán)氧樹脂類甲板漆由底漆 、中間漆和面漆三組涂料組成，底漆為環(huán)氧樹脂富鋅底漆，中間漆為環(huán)氧樹脂云母氧化鐵底漆，面漆為環(huán)氧樹脂甲板漆。 船舶用涂料主要是指船只、艦艇，以及海上石油鉆采平臺(tái)、碼頭的鋼柱及鋼鐵結(jié)構(gòu)件免受海水腐蝕的專用涂料，主要有車間底漆、船底防銹漆、船殼漆、甲板漆以及壓載水艙漆、飲水艙漆、油艙漆等。電氣絕緣涂料必須具有較好的綜合性能，如一般涂料的機(jī)械性能、防腐蝕性能，以及優(yōu)異的絕緣性能。金屬的腐蝕在國民經(jīng)濟(jì)中造成了大量的資源和能源浪費(fèi)，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約在 10 000 億美元，為 火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震造成損失的總和。對反應(yīng)性樹脂而言，官能團(tuán)數(shù)的影響是非常重要的。 ① 縮水甘油醚類 縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂是指分子中含縮水甘油醚的化合物，常見的主要有以下幾種： 雙酚 A 型環(huán)氧樹脂（簡稱 DGEBA 樹脂）：是目前應(yīng)用最廣的環(huán)氧樹脂，約占實(shí)際使用的環(huán)氧樹脂中的 85%以上。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆，又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 2 油類等的浸漬，大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機(jī)的整體油箱內(nèi)壁襯里等。 （ 5）電絕緣性優(yōu)良 環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。 環(huán)氧樹脂及其固化物的性能特點(diǎn) （ 1）力學(xué)性能高 環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，材料結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用性樹脂。 通過物料衡算得到物料平衡圖，物料首先由溶解釜到反應(yīng)釜，再到精制釜，最后到脫溶劑系統(tǒng)、廢聚物處理和包裝；在各個(gè)流程中都存在工藝上的損耗和機(jī)械損耗，比如在溶解釜的損失為 %，反應(yīng)釜的損失為 %和精制釜的損失為 %，脫溶劑損失為%，廢聚物處理損失為 %和包裝及掃地?fù)p失 %；最后通過物料衡算和熱量衡算的數(shù)據(jù)繪制工藝流程圖和車間平面布置圖。 2．如果設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)量大，可在任務(wù)書后另設(shè)附表列出。 Material balance。所以固化后體積變化不大。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。 一、按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 按化學(xué)結(jié)構(gòu)差異，環(huán)氧樹脂可分為縮水甘油類環(huán)氧樹脂和非縮水甘油類環(huán)氧樹脂 2 大類。主要是指脂肪族環(huán)氧樹脂、環(huán)氧烯烴類和一些新型環(huán)氧樹脂。固態(tài)樹脂是相對分子質(zhì)量較大的環(huán)氧樹脂，是一種 熱塑性的固態(tài)低聚物，可用于粉末涂料和固態(tài)成型材料等。主要有以下幾種。環(huán)氧浸漬絕緣漆是浸漬漆中的一大品種。室溫固化環(huán)氧 聚酰胺涂料固化后能得到堅(jiān)韌、附著力強(qiáng)、耐水、耐磨的涂層，所以能作為長效的船殼漆。主要有環(huán)氧樹脂 /酚醛樹脂涂料，環(huán)氧樹脂 /甲酚甲醛樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 /氨基樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 /聚酰胺樹脂涂料等。國產(chǎn)的 E E1 E14 和 E44 等環(huán)氧樹脂均是采用一步法生產(chǎn)的。到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)后加入大量的溶劑進(jìn)行萃取，之后進(jìn)行水洗、過濾，脫除溶劑后即得產(chǎn)品。二步法具有工藝簡單、操作方便、投資少，以及工時(shí)短、無三廢、產(chǎn)品質(zhì)量易控制和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)， 因而目前受到重視。 影響因素 原料配比的影響： ECH/BPA：比值越大，環(huán)氧當(dāng)量越低，相應(yīng)的黏度、軟化點(diǎn)也越低；比值越小，環(huán)氧當(dāng)量越高，當(dāng)比值過小時(shí)，樹脂會(huì)發(fā)生凝膠化，俗稱 “硬鍋 ”。 工藝流程 工藝流程簡圖 LA TI蒸汽RCW1CW1R1111溶解釜LATI蒸汽RCW1CW1R1121溶解釜K 1 2 0 3 結(jié)片機(jī)K 1 2 0 4 袋式包裝機(jī)LATIF1142樹脂溶液過濾器PLILILILILI LILITIT1102燒堿進(jìn)料罐T1101新E C H進(jìn)料罐T1104溶劑罐D(zhuǎn)1142廢聚物接受罐T1144回收水罐T1145廢水罐T1146樹脂溶劑罐T1147回收水罐R1104精制釜W1111雙酚A料斗稱鋅粉氮?dú)夥趴誅1125ECH中間罐FIQ1103FIQ1102PPWFIWQLAPPWFIPI冷凝液FIQ1103FIQ1151D1153溶劑中間罐FIQ1152CHWK1151第二蒸發(fā)器TILIE1151第一蒸發(fā)器D1152緩沖罐E 1 1 5 4 冷凝器 E 1 1 5 5 冷凝器E 1 1 5 2 冷凝器E 1 1 5 3 冷凝器E 1 1 2 1 溶劑冷凝器V1156真空泵蒸汽磷酸氮?dú)釬IQ1103氫氧化鈉管V1157真空泵BRLRBRLRCHWCHWRCWCWIRBRHBRHP暗溝T1151樹脂溶液罐一脫二脫簽字 時(shí)間設(shè)計(jì)制圖校核職責(zé)審核武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院年產(chǎn) 5 0 0 0 噸環(huán)氧樹脂工廠設(shè)計(jì)流程圖專業(yè)班級共 1 張第 1 張11 高分子材料與工程 03 班圖 21 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)工藝 流程圖 工藝流程簡述 在溶解釜 R1111 中，首先將 PPW 通過 FIQ1103 準(zhǔn)確計(jì)量加入其內(nèi)，然后通過FIQ1102 將 NaOH 準(zhǔn)確計(jì)量加入，配成一定堿溶液，然后在一定溫度下加入一定量的BPA 溶解。 確定計(jì)算任務(wù) 環(huán)氧樹脂反應(yīng)屬于間歇操作，需要建立時(shí)間平衡。熱量衡算以物料衡算為基礎(chǔ)，而它又是設(shè)備計(jì)算的基礎(chǔ)。 反應(yīng)釜是生產(chǎn)雙酚 A 型環(huán)氧樹脂最關(guān)鍵的設(shè)備，其是否先進(jìn)對環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)起決定作用，他不但關(guān)系到裝置能否進(jìn)行正常運(yùn)行，而且影響裝置的生產(chǎn)能力、傳熱、傳質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和裝置的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 5～ 15 C? ，取進(jìn)口水 T=75 C? 、出口水 T=70 C? ； 5～ 10 C? ，取進(jìn)口水 T=30 C? 、出口水 T=40 C? ； ，溫差在 7～ 17 C? 之間。 繪制物料流程簡圖 圖 生產(chǎn)流程簡圖 數(shù)據(jù)收集 1. 生產(chǎn)規(guī)模： 5000 噸 2. 生產(chǎn) 時(shí)間： 年工作時(shí)數(shù) 8000 小時(shí) 全裝置總收率按 91%計(jì)，損耗（包括工藝損耗和機(jī)械損耗）為 9%。得到的樹脂液放入 T1146 中，然后通過 F1142 樹脂溶液過濾器過濾， 濾去微小雜質(zhì)后送入脫溶劑工序，在 E1151 利用高溫低壓條件，脫去大量溶劑后送到 K1151 中，利用更高溫度，更低壓力的條件徹底的脫出溶劑，得到的熔融樹脂經(jīng) K1203 冷卻成型后包裝成袋，脫去的溶劑經(jīng)冷卻后回收重新利用。 配堿溶度的影響：溶解崗位中堿 (NaOH)的配比溶度對反應(yīng)速度有很大的影響，配堿溶度過低時(shí) (5%)，將引起樹脂生成困難，過高時(shí)，樹脂黏度偏高，廢聚物增多。 首先將水和燒堿在溶解釜中混合配成一定濃度 (8~12%)的溶液，再加入定量的雙酚A，使 BPA 充分溶解，然后送入反應(yīng)釜，在一定的溫度下快速加入計(jì)量好的 ECH，并維持在一定溫度 (90~98 C? )下反應(yīng) 60～ 90min，反應(yīng)完后加溶劑 (甲苯 )溶解，溶解好后送入精制釜，除去鹽、廢聚物、堿及其他雜質(zhì)。 ⑵ 二步法 二步法又有本體聚合法和催化聚合兩種。 水洗法是先將雙酚 A 溶于 10%的 NaOH 水溶液中，在一定溫度下一次性加入環(huán)氧氯丙烷，使之進(jìn) 行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后靜置，除去上層堿液，然后用沸水洗滌十幾次，除去樹脂中殘存的堿和鹽類，最后脫水即得產(chǎn)品。燒堿 3160kg(濃度 30%）；環(huán)氧氯丙烷 20xxkg；甲苯 7100kg；鋅粉少量。 甲板漆除要求有耐水、耐曬、耐磨、耐洗刷外，還要求耐石油、機(jī)油及具有防滑作用。 （ 3）汽車、船舶等交通工具用環(huán)氧樹脂涂料 汽車車身用環(huán)氧樹脂涂料主要是離子電泳涂料，它一般是以水作分散劑的水性環(huán)氧樹酯涂料，多采用電沉積法進(jìn)行涂裝，其腐蝕性能非常優(yōu)越，專門用于大型生產(chǎn)如汽車車身等的鋼鐵制品的底漆涂料。電氣絕緣涂 料是絕緣材料中的重要組成部分，主要包括漆包線絕緣漆、浸漬絕緣漆、覆蓋絕緣漆、硅鋼片絕緣漆、黏合絕緣漆等。 環(huán)氧樹脂的應(yīng)用 （ 1） 防腐蝕環(huán)氧涂料 金屬的腐蝕主要是由金屬與接觸的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的，它使金屬結(jié)構(gòu)受到破壞，造成設(shè)備報(bào)廢。 二、按官能團(tuán)的數(shù)量分類 按分子中官能團(tuán)的數(shù)量，環(huán)氧樹脂可分為雙官能團(tuán)環(huán)氧樹脂和多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂。主要有縮水甘油醚類、縮水甘油酯類和縮水甘油胺類 3 種。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。 The reaction kettle 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 緒論 環(huán)氧樹脂 環(huán)氧樹脂的定義 環(huán)氧樹脂 [1]是指分子結(jié)構(gòu)中含有 2 個(gè)或 2 個(gè)以上環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下能形成三維網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。 （共 3 頁） 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 目錄 摘要 ............................................................................................................................................. I Abstract....................................................................................................................................... II 第一章 緒論 ............................................................................................................................ 1 環(huán)氧樹脂 ................................................................................................................... 1 課程設(shè)計(jì)任務(wù) ........................................................................................................... 5 雙酚 A 型環(huán)氧樹脂的合成 ...................................................................................... 6 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 8 生產(chǎn)原理 ................................................................................................................... 8 工藝流程 ....................................................................................................