【文章內(nèi)容簡介】 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(jī)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(yīng)性原料，合成水性聚氨酯目前以預(yù)聚體混合法為主，在聚氨酯預(yù)聚體分散于水的同時(shí)，水也參與擴(kuò)鏈。所以對(duì)所使用的原料水必須是嚴(yán)格控制的，其中重要的控制指標(biāo)是水的溫度、電導(dǎo)率及 PH 值等，其中水中的鈣、鎂離子對(duì)乳液的穩(wěn)定性能影響最大，平時(shí)化學(xué)試 劑工藝水即可滿足生產(chǎn)需求。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 工藝原理流程簡圖及 方框圖 我在的車間生產(chǎn)主要是 多元醇和異氰酸酯經(jīng)催化劑聚合反應(yīng)之后，加入大量丙酮稀釋，再加擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈，后加水經(jīng)強(qiáng)剪切力作用下分散，生成成品粗乳液，在將乳液中的水和丙酮分離出來生產(chǎn)出合格的成品乳液。 主要反應(yīng)方程式： R?NCO+R′?OH→RNHCOOR′ 主要分為投料、預(yù)聚反應(yīng)、中和擴(kuò)鏈、分散、脫溶劑（脫丙酮）五大部分。 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(zhǔn)備好， 夾套冷凍水循環(huán)起來（給多元醇降溫） 。 把生產(chǎn)某種產(chǎn)品的 聚酯多元醇 （一般加熱到 100 度左右）加入預(yù)聚釜中 ，加入到 能鉤到攪拌的 量時(shí)啟動(dòng)攪拌。然后加入小分子多元醇。加入其它散稱物料，如 DMPA。適宜溫度下加入多異氰酸酯。如 HDI、HMDI 然后少量丙酮稀釋。適宜溫度下加入催化劑。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 9 預(yù)聚反應(yīng) 加入催化劑后， 等待反應(yīng)自然升溫 ，然后多次小量 蒸汽加熱 ，直至目標(biāo)溫度 。溫度要控制在反應(yīng)溫度，不能超過反應(yīng)溫度，否則副反應(yīng)會(huì)增加，影響產(chǎn)品性能。 然后取樣分析NCO﹪ 。 NCO﹪ 合格后，降溫，加入大量丙酮稀 釋 （丙酮會(huì)影響分散后乳液的粒徑和黏度，所以加入丙酮量要準(zhǔn)）。 轉(zhuǎn)至擴(kuò)鏈釜。 其中主要反應(yīng)為異氰酸酯與聚酯多元醇的反應(yīng)，反應(yīng)方程式： R?NCO+R′?OH→RNHCOOR′ 中和 擴(kuò)鏈 預(yù)聚體轉(zhuǎn)至擴(kuò)鏈釜后，啟動(dòng)攪拌，適宜溫度下加入 中和劑或 擴(kuò)鏈劑。 中和的作用是與預(yù)聚體中羧基反應(yīng)，中和成鹽，是預(yù)聚體更具有親水性。有些預(yù)聚體的分子鏈不符合要求，就要加入擴(kuò)鏈劑進(jìn)行擴(kuò)鏈（鏈增長反應(yīng)），使之在分散后粒徑符合要求。 反應(yīng)一段時(shí)間后，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)至分散釜。 此階段一定要注意擴(kuò)鏈時(shí)間，擴(kuò)鏈時(shí)間太長會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)鏈過度，導(dǎo)致分散后粒徑過 大。轉(zhuǎn)至分散釜。 分散 轉(zhuǎn)到分散釜后 ，開始加水分散，控制攪拌轉(zhuǎn)速和加水的流量。 分散就是把預(yù)聚體由油包水（水是親水基團(tuán)）的狀態(tài)，然后親水基團(tuán)吸水，通過相轉(zhuǎn)變（在相轉(zhuǎn)變的這個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果突然中斷加水，會(huì)出現(xiàn)凝膠），形成水包油的現(xiàn)象。 分散開后，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，準(zhǔn)備轉(zhuǎn)至脫丙酮釜。 注意加水流量和時(shí)間的控制，加水過快可能導(dǎo)致分散不均勻；加水過慢可能出現(xiàn)凝膠。 脫丙酮 分散好的粗乳液轉(zhuǎn)至脫丙酮釜后，啟動(dòng)攪拌，加入 消泡劑（防止脫丙酮過程起沫嚴(yán)重） ，然后開始啟動(dòng)真空機(jī)組，然后逐步提真空，直至全真空。 每 隔 一小時(shí)取樣測粒徑，并觀察釜內(nèi)狀況， 是否 起沫 ，如起沫嚴(yán)重，就要補(bǔ)加消泡劑 。根據(jù) 丙酮儲(chǔ)罐的丙酮量和加入的丙酮量比較，再由理論固含計(jì)算， 來估計(jì)脫丙酮結(jié)束時(shí)間，然后取樣測固體含量。合格后，停真空。然后加入其它助劑和殺菌劑，并根據(jù)固含（一般高于理論值）補(bǔ)加工藝水。攪拌一段時(shí)間，開始包裝。 此階段主要是對(duì)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(diǎn)，從而更有利于脫除。注意在逐漸提高系統(tǒng)真空度的時(shí)候要注意脫丙酮反應(yīng)釜內(nèi)的乳液狀態(tài)，防止乳液起沫過于嚴(yán)重，從而影響脫丙酮的效率。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 3 生產(chǎn)所需設(shè)備 預(yù)聚 釜 水性聚氨酯 的反應(yīng)器一般為立式反應(yīng)釜，帶攪拌裝置的罐式立式反應(yīng)釜是間歇法合成聚氨酯乳液時(shí)應(yīng)用最廣泛的。 我所在的崗位是容積 3 立方米的 反應(yīng)釜 ， 主要由罐體、夾套、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、 螺帶和框式復(fù)合式 攪拌、進(jìn)、出料口、容器法蘭以及支座等構(gòu)成 ，由蒸汽加熱，冷凍水降溫 。 要指出的是，反應(yīng)釜容積的加大能降低投資和操作費(fèi)用，并能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。例如，裝置一臺(tái)容積大一倍的反應(yīng)釜比裝置兩臺(tái)同容積的反應(yīng)釜可降低投資 20%30%，并顯著減少操作費(fèi)用，還可以使產(chǎn)品穩(wěn)定性提高。 但對(duì)于水性聚氨酯的制備，反應(yīng)器容積增大會(huì)帶來另一個(gè)問 題，在反應(yīng)物料體積增大時(shí)，反應(yīng)器容積與物料體積放大倍數(shù)的立方成正比，而夾套的面積與放大倍數(shù)的平方近似成正比，即用于熱交換的面積變化跟不上反應(yīng)器容積的變化。 而且預(yù)聚反應(yīng)是很復(fù)雜的反應(yīng)，往往溫度高會(huì)帶來更多的副反應(yīng)，所以為了加大換熱面積，只會(huì)把預(yù)聚釜做長，但由于裝置限制，也不能做的太長。 表 反應(yīng)器容積與熱交換比表面積變化的比較 反應(yīng)器容積 / m179。 熱交換比表面積 / (㎡ /m179。 ) 1 5 10 16 25 有些預(yù)聚釜為了更好的換熱，采用夾套加熱 ，內(nèi)盤管降溫兩套控溫系統(tǒng)，更利于控制溫度變化。 中和擴(kuò)鏈釜 聚合完的預(yù)聚體是在中和擴(kuò)鏈釜完成中和與擴(kuò)鏈反應(yīng)。 主要由罐體、夾套、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、 螺帶和框式復(fù)合式 攪拌、進(jìn)、出料口、容器法蘭以及支座等構(gòu)成。 加熱方式與預(yù)聚釜不同，用熱水加熱，由冷凍水降溫。 分散釜 聚氨酯的乳化是在 分散釜 中完成的，油溶性的聚氨酯樹脂即便是引入了親水基團(tuán)，它在水中的溶解也不是輕易實(shí)現(xiàn)的，必須借助劇烈攪拌等外力才能夠完成。在水性聚氨酯乳液的生產(chǎn)過程中，對(duì)所選乳化設(shè)備的主要要求是： 1，攪拌速度快，即能給樹脂以強(qiáng)剪 切力，以便使聚氨酯樹脂均勻地分散在水中； 2，轉(zhuǎn)速可調(diào) ,，以便乳化過程中進(jìn)行必要的反XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 應(yīng)。 分散釜與預(yù)聚釜、中和擴(kuò)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(qiáng)剪切力；釜壁帶有折流板，使混合效果更佳。 脫溶劑釜 給脫丙酮提供足夠的空間，攪拌是 反向雙攪拌，大攪拌為框式攪拌，小攪拌為平葉推進(jìn)式攪拌，帶有夾套。 精餾塔 我所在的崗位精餾塔是 填料 塔， 米左右，我們主要目的是脫除丙酮，不需要給丙酮精餾。使用回流的方法，為塔頂和塔底有 57℃ 的溫度差提空?qǐng)鏊?，更容易的脫?丙酮。 塔頂冷凝器 是一個(gè)列管式換熱器， 滿足在蒸餾過程中對(duì)蒸發(fā)丙酮?dú)饫淠哪芰?，防止丙酮?dú)馀欧胖链髿庵腥?，污染大氣? 真空泵 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要考慮的因素有乳液的溫度不得超過 50℃ ，并且丙酮的沸點(diǎn)在常壓下為 ℃ ，所以在常壓下將丙酮加熱分離出來務(wù)必會(huì)嚴(yán)重影 響產(chǎn)品的質(zhì)量。 所以要在負(fù)壓條件下加熱，將丙酮與 PU 乳液分離出來，并達(dá)到固體含量值在要求范圍之內(nèi)。 真空度最高可達(dá)到 即可，并且在 0 至 范圍內(nèi)可調(diào)壓力，水環(huán)真空泵即可滿足要求 XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 4 總 結(jié) 水性涂料的發(fā)展趨勢 隨著科技進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)日趨增強(qiáng)、對(duì)健康的要求越來越高， 環(huán)保法規(guī)也日趨完善，節(jié)資節(jié)能，保護(hù)環(huán)境，已成為全球涂料界面臨的主要問題。水性漆的開發(fā)在世界范圍內(nèi)受到重視：在歐美發(fā)達(dá)國家，水性漆的普及率已達(dá) 80%以上。涂料工業(yè)大致可分為三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，而水性涂料在最大的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中占有相當(dāng)?shù)谋壤?。在建筑涂料領(lǐng)域里，水性涂料在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中占絕對(duì)優(yōu)勢，比如在德國占到 93%，即使在西歐發(fā)展最慢的挪威也有 60%份額。在工業(yè)涂料領(lǐng)域里，歐洲的水性工業(yè)涂料已超過 100 萬噸， 2021 年將達(dá)到 200 萬噸。水性工業(yè)涂料在世界工業(yè)涂料中已占 30%，到 2021年將達(dá)到 50%以上?，F(xiàn)在歐洲水性工業(yè)涂料已占到 40%；在專用涂料領(lǐng)域，目前水性涂料正在以前所未有的速度向汽車修補(bǔ)涂料、防 腐蝕涂料、道路標(biāo)示涂料等所占比重較大的領(lǐng)域發(fā)展。 水性聚氨酯涂料的發(fā)展前景 目前 ， 國內(nèi)外生產(chǎn)的水性聚氨酯涂料幾乎都是單組分的 ， 而單組分體系的抗拉伸強(qiáng)度提高的程度很有限 ， 對(duì)于高強(qiáng)度的涂膜 ,必須采用雙組分體系 ， 其綜合性能與傳統(tǒng)的溶劑型雙組分聚氨酯產(chǎn)品相當(dāng) ， 這正是當(dāng)前國內(nèi)外的發(fā)展方向之一 。 由于溶劑型聚 氨酯涂料對(duì)于人類自身和生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重威脅日益明顯 ， 綠色涂料替代溶劑型涂料成為必然。而水性聚氨 酯涂料具有經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保和安全的特點(diǎn) ， 符合時(shí)代發(fā)展的要求 ，勢必得到大力的推廣和應(yīng)用。 綠色涂料的開發(fā)和推廣成為 21 世紀(jì)涂料的主要方向。 聚氨酯涂料在我國的推廣和應(yīng)用取得了可喜的成績 ， 但是也存在一些空白 ， 這都是有待提高的空間。相信隨著市場的發(fā)展和中國科研力量的不斷加強(qiáng)以 及科研隊(duì)伍的壯大 ， 新的適合消費(fèi)者需求的具有更高質(zhì)量的聚氨酯涂料會(huì)不斷得到開發(fā)和推廣應(yīng)用 。 XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 參考文獻(xiàn) [1]許戈文 . 水性聚氨酯材料 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2021: 31226. 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XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 致謝 首先感謝指導(dǎo)老師 XXX 老師 百忙之中抽出時(shí)間來 對(duì)我的論文提出實(shí)踐性的建議，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 在大學(xué)的三年里，我學(xué)到了很多，也懂得了很多，感謝母校，感謝老師，感謝同學(xué)們對(duì)我的關(guān)心和愛護(hù)。是大家的幫助使我走到了今天，是大家給了我一切，讓我從一個(gè)什么都不懂的學(xué)生逐漸成熟起來，學(xué)會(huì)了去追尋和實(shí)現(xiàn)自己的夢想，你們的關(guān)心和幫助我會(huì)永遠(yuǎn)銘記，也會(huì)成為我今生永遠(yuǎn)前進(jìn)的動(dòng)力。同時(shí)，也要感謝我的企業(yè)指導(dǎo)老師 XXX 師傅，他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度 ，做事認(rèn)真的工作作風(fēng)，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，扎實(shí)的理論功底，嫻熟的操作技能使我受益匪淺，是我學(xué)習(xí)的榜樣，并且每次都是很細(xì)心地指導(dǎo)我，即使我犯過那么多錯(cuò)誤，他都是那樣不厭其煩地耐心教導(dǎo)我，在此對(duì)他表示衷心的感謝！ 由于時(shí)間倉促，加之能力有限，我的論文中依然存在很多不足之處，希望各位老師同學(xué)給予批評(píng)與指正。 感謝我的學(xué)校和我的老師對(duì)我的培養(yǎng)！ 請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容， O(∩ _∩ )O謝謝！??！ Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the sevenday Chinese 請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容， O(∩ _∩ )O 謝謝?。?！ National Day holiday could be the best XX 化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 occasion to enjoy a destination. 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 ta ke the holiday to visit domestic tourist destinations, crowds and busy