【文章內(nèi)容簡介】 ................................................................... 42 產(chǎn)品品種 ....................................................................................................... 42 ABS 生產(chǎn)的環(huán)保問題 .................................................................................... 42 對國內(nèi) ABS 樹脂生產(chǎn)的建議 ................................................................................ 42 擴(kuò)大 ABS 生產(chǎn)能力 ....................................................................................... 42 開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù) ........................................................... 42 致謝 ..................................................................................................................................... 43 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 44 附 錄 ................................................................................................................................. 45 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 概 述 ABS樹脂，從組成上來看，可以從 3個(gè)層次表述：它由碳、氫、氮三種元素組成；它是由丙烯腈，苯乙烯，丁二烯三種單體共聚得到的接枝共聚物；它 是由苯乙烯丙烯腈在聚丁二烯乳膠上接枝得到的接枝橡膠，與游離的苯乙烯和丙烯腈的共聚物 SAN或AS樹脂，通過摻混擠壓造粒而制得的產(chǎn)品。 其英文名 Acrylonitrilebutadinestyrene。它綜合了丙烯腈 ( A) 、丁二烯 ( B) 和苯乙烯 ( S) 各自聚合物的優(yōu)良性能 , 具有抗沖擊性能、耐低溫性能、絕緣性能 , 而且表面光澤性、著色性能良好。 丙烯腈使得 ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度，丁二烯使 ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性能，其比例為苯乙烯一般在 50%以上，丁二烯占 20%左右，剩余的是 丙烯腈的含量。 ABS有幾好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性及電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對 ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。 ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任意顏色、期缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70℃左右，熱變性溫度約為 93℃左右。耐氣候差，在 紫外線作用下易變硬而發(fā)脆。由于 ABS中三種組分之間的比例不同，其性質(zhì)也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、地沖擊型和耐熱型等。 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。 ABS 樹脂生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大 , 各種性能以及專用料的開發(fā)日趨成熟。目前工業(yè)化的 ABS 樹脂生產(chǎn)技術(shù)有 : 乳液接枝聚合法 。 乳液接枝摻混法和連續(xù)本體聚合法。其中乳液接枝摻混法又分為 : 乳液接枝 乳液 SAN 摻混法 。 乳液接枝 懸浮SAN 摻混法 。 乳液接枝 本體 SAN 摻混法。這 三 種 ABS 樹脂工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)綜合評價(jià)見表 1。 乳液接枝 本體 SAN 摻混生產(chǎn)技術(shù)該技術(shù)由于生產(chǎn)技術(shù)成熟 , 產(chǎn)品牌號多 ,產(chǎn)品力學(xué)性能、外觀著色性能、加工性能均良好 , 所以是目前 ABS 樹脂生產(chǎn)的主要方法 , 有近 80 %的 ABS 樹脂生產(chǎn)廠采用該方法乳液接枝 本體 SAN 摻混法由于本體 SAN 生產(chǎn)成本比較低 , 所以近幾年開發(fā)的重點(diǎn)是生產(chǎn)高性能 ABS 粉料。目前 ABS 高膠粉的主要研究方向是提高膠乳中橡膠相 ( 乳液聚丁二烯主干 或乳液丁苯膠乳主干 ) 的含量 , 努力縮短聚丁二烯主干膠乳的聚合反應(yīng)時(shí)間和苯乙烯 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 表 1 ABS 樹脂工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)綜合評價(jià) 和丙烯腈在 PB 膠乳上接枝的聚合反應(yīng)時(shí)間 , 嚴(yán)格控制膠乳粒徑和粒徑分布 , 提高 ABS 樹脂的沖擊性能和改善外觀光澤度。 ABS 接枝主干 PB 膠乳有聚丁二烯膠乳、丁苯膠乳和丁腈膠乳 , 不同 PB 膠 乳對 ABS 樹脂性能有一定影響 , 聚丁二烯 PB 膠乳可使樹脂有較好的耐寒性 。 丁苯 PB 膠乳可改善 ABS 樹脂的加工流變性 。 丁腈 PB 膠乳可以提高樹脂的耐油性。 PB 膠乳粒徑、粒徑分布、凝膠含量對 ABS 樹脂影響比較大 , 為了保證 ABS 有足夠的沖擊強(qiáng)度 ,要求 PB 膠乳的平均粒徑要達(dá)到 250～ 300 nm, 凝膠含量控制在 60 %～ 80 %。粒徑分布控制在一定范圍內(nèi)有利于 ABS 樹脂加工流動(dòng)性和外著色性能 PB 膠乳大粒徑合成有 2 種方法 : 1 種方法是在聚合過程中直接合成大粒徑膠乳 , 稱 1 步法 。 另 1 種方法是先合成小粒徑膠乳 , 再將小粒徑附聚成大粒徑 , 故稱 2 步法。由于 1 步法直接合成大粒徑膠乳的時(shí)間長 , 一般為 25～ 40 h, 設(shè)備利用率低、裝置生產(chǎn)能力小 , 所以目前 PB 膠乳聚合工藝的發(fā)展重點(diǎn)是 2 步法。生產(chǎn) 80～100 nm 小粒徑 PB 膠乳反應(yīng)速度快 ,一般在 8～ 12 h 內(nèi)完成。小粒徑 PB 膠乳附聚增大粒徑有冷凍附聚、壓力附聚和強(qiáng)力攪拌附聚等物理附聚法在乳液接枝 本體 SAN 摻混法生產(chǎn) ABS 技術(shù)中 , 由于 ABS 接枝粉生產(chǎn)工藝復(fù)雜 , 成本高 , 所以在與本體 SAN 摻混生產(chǎn) ABS 過程中都努 力在不降低 ABS 樹脂性能的基礎(chǔ)上 , 降低 ABS 接枝粉的摻混比例。因此開發(fā)生產(chǎn)高膠含量 ABS 接枝粉成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要使 ABS 接枝粉有較高的質(zhì)量 , 就要控制 ABS 接枝聚合的接枝度和接枝效率 , 通過選用合適的引發(fā)劑 ( 如 BZ2O2) 項(xiàng)目 乳液接枝聚合法 乳液接枝摻混法 連續(xù)本體聚合法 乳液 SAN 摻混 懸浮 SAN 摻混 本體 SAN 摻混 技術(shù)水平 已落后 , 仍生產(chǎn) 效益差 , 仍生產(chǎn) 廣泛采用 大力發(fā)展 尚不完善 投資 中等 較高 較高 中等 最低 反應(yīng)控制 較容易 容易 容易 容易 困難 設(shè)備要求 聚合簡單 聚合簡單 后處理復(fù)雜 后處理復(fù)雜 簡單 熱交換 容易 容易 容易 較容易 困難 后處理 復(fù)雜 復(fù)雜 復(fù)雜 復(fù)雜 簡單 環(huán)保 差 差 較差 中 最好 發(fā)展趨勢 淘汰 無發(fā)展空間 仍有發(fā)展空間 主要方法 景廣闊 , 有待完善 品種變化 品種可調(diào) 品種靈活 品種靈活 品種靈活 品種少 產(chǎn)品質(zhì)量 含雜質(zhì)較多 含雜質(zhì)較多 含一定量雜質(zhì) 含雜質(zhì)較少 產(chǎn)品純凈 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 即可保證接枝反應(yīng)有較高的反應(yīng)速率和最終轉(zhuǎn)化率 , 又能保證聚合反應(yīng)有較高的接枝效率。 在國際，日本帝人公司開發(fā)出無鹵阻燃 PC/ABS 合金 MultilonTN 7000 系列新產(chǎn)品 , 與以前的無鹵阻燃合金 TN 3800 系列產(chǎn)品比 , 成型時(shí)放出氣體少 ,附著模具殘余量大為減少 , 阻燃性有所提高 , 并具有良好的流動(dòng)性 , 特別適用于大型辦公室自動(dòng)化設(shè)備機(jī)架、臺板等的薄壁化設(shè)計(jì)。日本帝人公司的 Multilon RN 3120 是 PC/ABS合金 , 適用于掌上電腦等袖珍設(shè)備的薄層外殼。三菱工程塑料公司 (MEP)已將一系列非溴化物型阻燃牌號 PC/ABS 合金 IupilonMB1800、 MB1700、 MB8300 和 MB1600 投放市場 , 適用于筆記本電腦、掌上電腦和辦公室設(shè)備。 我國 ABS 樹脂主要應(yīng)用于汽車、通訊器材、計(jì)算機(jī)、日用品、體育用品等 , ABS 樹脂產(chǎn)品的出口量不斷增 加 , 為了保證 ABS 樹脂產(chǎn)品適應(yīng)歐美國家對環(huán)保方面的要求 , 國內(nèi) ABS 樹脂廠家要努力開發(fā)專用料 , 滿足不同領(lǐng)域需求 , 提高產(chǎn)品競爭力。國內(nèi)需求數(shù)量比較大的專用料有阻燃、冰箱板材、耐熱級、透明級、高光澤、抗靜電、電鍍級以及 PA/ABS、 PC/ABS、 PVC/ABS 等各種 ABS 合金樹脂。 隨著國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 , 合成 ABS的原料都存在不同程度的短缺。目前國際上 ABS 樹脂都向著高性能專用料、塑料“合金”方向發(fā)展 , 國內(nèi)市場由于改性 PP、高沖 PP 的發(fā)展 , 對 ABS 市場產(chǎn)生較大的影響。我國的主要 ABS 生產(chǎn)企業(yè)多生產(chǎn)通用牌號產(chǎn)品 , 產(chǎn)品價(jià)格低 , 盈利能力低。因此 , 提高產(chǎn)品品質(zhì) , ABS 生產(chǎn)企業(yè)加快開發(fā)專用牌號、共混合金牌號是我國 ABS 樹脂發(fā)展的重點(diǎn)。國內(nèi)一些民營廠家 ABS 樹脂改性發(fā)展很快。這些廠家近靠市場 , 以聚丙烯、 ABS、聚苯乙烯共混改性為主 , 部分滿足了國內(nèi) ABS 市場專用料的需求。但這些樹脂改性廠家的主要問題是缺少高膠 ABS接枝粉 , 技術(shù)力量、檢測手段還有一定的局限性。 本裝置系引進(jìn)日本合成橡膠株式會社的工藝技術(shù)，為乳液接枝 — 本體 SAN 摻混法，具有技術(shù)成熟可靠，工藝流程短，設(shè)備臺數(shù)少， 產(chǎn)品質(zhì)量好，可生產(chǎn)的 ABS 品種多，廢物排放少的優(yōu)點(diǎn)、是目前世界上比較先進(jìn)的工藝技術(shù)。本 ABS 項(xiàng)目有日本窒素工程總承包，由日本株式會社提夠外匯貸款。 本初步設(shè)計(jì)所采用的圖紙、資料、數(shù)據(jù)以合同附件和總圖會議書為基礎(chǔ)。鑒于賣方的工藝包、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尚未完成、所給的數(shù)據(jù)僅是初步的，所以隨著賣方工作的深入，部分內(nèi)容將會有修改。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 第二章 生產(chǎn)配方及 原料 、輔助原料的技術(shù)規(guī)格 生產(chǎn) ABS 粉料的配方及工藝條件 生產(chǎn)聚丁二烯乳膠的配方及工藝條件 物料名稱 質(zhì)量分?jǐn)?shù)％ 丁二烯 氫氧化鈉 歧化松香酸鉀皂 氫氧化鉀 脂肪酸皂 叔十二碳硫醇 磷酸鉀 過硫酸鉀 過硫酸鈉 表面活性劑 軟水 100 變量 23 變量 32 120190 工藝條件 聚合溫度 /℃ 低溫聚合 高溫聚合 5177。 1 5080 聚合時(shí)間 810 814 單體轉(zhuǎn)化率 /% 95 95 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 ABS接枝聚合的配方（質(zhì)量份） 生產(chǎn) ABS粉料的主要設(shè)備 聚丁二烯膠乳生產(chǎn)單元 聚合釜，夾套，設(shè)計(jì)溫度 120℃，壓力 。 乳膠排放槽，設(shè)計(jì)溫度 ℃，壓力 。 回收丁二烯壓縮機(jī)，水循式真空泵，防爆型。 乳液接枝單元 接枝聚合釜，搪瓷，設(shè)計(jì)溫度 160℃，壓力 。 凝聚槽，三級，襯瓷磚，設(shè)計(jì)溫度 120℃，常壓。 離心機(jī)，注意排量、轉(zhuǎn)速、電機(jī)功率等參數(shù)。 干燥器，（對萬噸裝置而言）沸騰床干燥器，排量為 550700kg/h，氣流干燥器與之串聯(lián)使用，排量也為 550700kg/h。 物 料 名 稱 配 比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 聚丁二烯乳膠 丙烯腈 苯乙烯 叔 12碳硫醇 歧化松香酸鉀 焦磷酸鈉 葡萄糖 硫酸亞鐵 過氧化氫異丙苯 工藝水 100 30 10 01 5 280 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 原料規(guī)格 丁二烯（ BD）（執(zhí)行 GB1329191技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)） 苯乙烯（ ST） 丙烯腈（ AN） 氫氧化鈉（ SODA） 氫氧化鉀（ POTASH） 控制項(xiàng)目 單位 技術(shù)指標(biāo) 外觀 無色透明無懸浮物 純度 % ≥ 丁二烯二聚物 PPm 10 月 ~5 月 ≤1000 ； 6 月 ~9 月≤