【正文】 流程的比較與選擇前面，對(duì)蒙脫土/PA6復(fù)合物的幾種生產(chǎn)工藝進(jìn)行了介紹。第七章：進(jìn)行效益分析。第五章：各車間布局平面圖（包括第一，二車間），以及其設(shè)計(jì)的思想。第三章：介紹了以VK聚合管式兩段連續(xù)聚合的生產(chǎn)過(guò)程以及廢料回收的方法和對(duì)蒙脫土/尼龍6納米復(fù)合材料強(qiáng)度效核，并得出結(jié)論。本文的只要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)如下：第一章：綜述納米材料的內(nèi)涵，結(jié)構(gòu)和特征，原位聚合方法，蒙脫土結(jié)構(gòu)特征及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，提出本文的研究思路和內(nèi)容。由于納米分散相大的比表面和強(qiáng)的界面相互作用，納米復(fù)合材料表現(xiàn)出不同與一般宏觀復(fù)合材料的力學(xué)，電，磁和光學(xué)性能，不僅如此，納米復(fù)合材料還可能具有原組分不具備的特殊性能或功能，為設(shè)計(jì)和制備高性能新材料提供新的機(jī)遇，用常規(guī)熔融，溶液分散共混方法制備聚合物基納米復(fù)合材料由于無(wú)機(jī)納米粉自身的團(tuán)聚，在高黏度聚合物基體中難以均勻分散以及無(wú)機(jī)分散相與有機(jī)聚合物基體間的界面結(jié)合弱等技術(shù)難題，很難得到有應(yīng)用前景的納米復(fù)合材料，自1987年日本報(bào)道，用插層聚合方法制備尼龍6/黏土納米共混材料以來(lái)實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)納米相均勻的分散，無(wú)機(jī)/有機(jī)強(qiáng)界面結(jié)合，自組裝和具有較常規(guī)聚合物/無(wú)機(jī)填料復(fù)合材料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)（如優(yōu)異的力學(xué)，熱學(xué)性能和氣體阻隔性能等），因此此類聚合物/層狀硅酸鹽（PLS）納米復(fù)合材料備受關(guān)注，國(guó)內(nèi)外PLS納米復(fù)合材料的研究異?；钴S，美國(guó)康奈爾大學(xué)，密歇根大學(xué)，日本豐田研究發(fā)展中心和中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所等制備出nylon6,PS,PET,PBT/黏土等PLS納米復(fù)合材料[7]，并在其基礎(chǔ)理論和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方向取得一系列重要進(jìn)展。%，%，熱變形溫度提高60℃，與插層聚合的PA6／MMT納米復(fù)合材料的性能相當(dāng)。劉立敏等通過(guò)熔融插層成功地制備了PA6／MMT納米復(fù)合材料。Kato、Wang、Pinnavaia、Messermith、Usuki、蔡榮欣、馬繼盛、陳光明等人對(duì)聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯、聚氨酯等其它聚合物進(jìn)行了研究原位聚合、熔融插層以及復(fù)合材料的表征和應(yīng)用方面取得了一定的成果。喬放等人研究了聚酰胺／粘土納米復(fù)合材料，由于粘土以納米尺度均勻地分散在聚酰胺基體中以及粘土與基體間強(qiáng)的化學(xué)結(jié)合，較常規(guī)填充增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料具有優(yōu)異的強(qiáng)度、模量、耐熱、氣體阻隔等性能。在這方面開(kāi)展研究的還有華南理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、湖北工業(yè)大學(xué)等許多高校與科研機(jī)構(gòu)。我國(guó)中科院化學(xué)研究所率先開(kāi)展高聚物/蒙脫土納米復(fù)合材料的研究，如單體插層縮聚法制備尼龍PET、PBT的蒙脫土納米復(fù)合材料等，提高了材料的熱性能和阻隔性，并使結(jié)晶速率提高。但由于不易找到像尼龍6單體己內(nèi)酰胺那樣容易插入粘土層間的單體，所以目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究大多集中在聚合物的插入制備法上，原位聚合法制備此類材料的報(bào)道反而逐漸減少。隨后日本豐田中央研究所、美國(guó)Cornell和Michigan大學(xué)都對(duì)插層制備聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料做了廣泛的研究，合成了尼龍聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠、聚已內(nèi)酯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的蒙脫土納米復(fù)合材料。此法主要是將納米材料溶解到單體溶液中，是納米材料在攪拌作用下均勻地分散在溶液中，單體進(jìn)行聚合反應(yīng)生成聚合物后，納米材料在聚合物中實(shí)現(xiàn)均勻的分散，這種方法的關(guān)鍵在于保持膠體溶液的穩(wěn)定性，膠體粒子不發(fā)生團(tuán)聚，表面修飾后的納米材料，具有形成穩(wěn)定膠體的性質(zhì)。聚酰胺[5](PA6，俗稱尼龍6)居五大通用工程塑料之首，具有力學(xué)強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、耐磨、耐油和一般溶劑、耐熱性能優(yōu)良等特點(diǎn)。兩者結(jié)合較松弛。由于硅氧四面體中的部分Si4+和鋁氧八面體中的部分被Mg2+ 所同晶置換，因此在這些1nm厚的片層表面產(chǎn)生了過(guò)剩的負(fù)電荷．為了保持電中性，這些過(guò)剩的負(fù)電荷通過(guò)層問(wèn)吸附的陽(yáng)離子(蒙脫土片層間通常吸附有Na +、K+ 、Ca2 +、Mg2+ 等水合陽(yáng)離子)來(lái)補(bǔ)償，由于這些負(fù)電荷大部分分布在層狀硅酸鹽的層面上，結(jié)構(gòu)層內(nèi)的鋁氧八面體層內(nèi)晶格轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的負(fù)電荷與礦物層面上吸附的陽(yáng)離子之間的距離較遠(yuǎn)。每層的厚度為l nm。nH 2O，屬2：l型層狀硅酸鹽。表面原子與總原子數(shù)之比隨粒徑的減少而增大，產(chǎn)生許多懸空鍵，即存在很多不飽和活性中心，使納米材料的化學(xué)反應(yīng)，塑性變形，磁性等方面表現(xiàn)出一般材料不具有的特性。(3)表面及界面效應(yīng)。(2)結(jié)構(gòu)效應(yīng)，優(yōu)異的分散性。(1)尺寸小，能產(chǎn)生體積效應(yīng)。(3)強(qiáng)度大，摸量，加入兩很少（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％5％），即可使聚合物的強(qiáng)度，剛度，韌性及阻隔性能獲得明顯的提高，不論使拉伸強(qiáng)度或是彎曲強(qiáng)度，還是拉伸摸量或是彎曲摸量均具有一致的變化率。由無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料與有機(jī)聚合物而成的納米復(fù)合材料具有無(wú)機(jī)材料，無(wú)機(jī)納米材料，有機(jī)聚合物材料，無(wú)機(jī)填料增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料，碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合所不具備的一些性能，主要表現(xiàn)如下：(1)同步增韌增強(qiáng)效應(yīng)[3].無(wú)機(jī)材料具有剛性，有機(jī)材料具有韌性，無(wú)機(jī)材料對(duì)有機(jī)材料的復(fù)合改性，會(huì)提高有機(jī)材料的剛性，但會(huì)降低有機(jī)材料的韌性，而納米材料對(duì)有機(jī)聚合物的復(fù)合改性，卻在發(fā)揮無(wú)機(jī)材料的增強(qiáng)效果同時(shí)，又能起到增韌的效果，這是納米材料對(duì)有機(jī)聚合物復(fù)合改性最顯著的效果之一。廣義的說(shuō)，納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，按維數(shù)來(lái)分，納米材料的基本單元可分為三類：(1)零維，指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米尺度顆粒，原子團(tuán)簇[2]等；(2)一維，只在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲，納米棒，納米管等；(3)兩維，指在三維空間中有一維在納米尺度，如超薄膜，多層膜和朝晶等。它的基本含義是指在納米尺寸（1010107m）范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，并且通過(guò)直接操縱和安排原子，分子，從而創(chuàng)造新物質(zhì)。由于納米分散相大的比表面和強(qiáng)的界面相互作用，納米復(fù)合材料與傳統(tǒng)的復(fù)合材料相比，有更為優(yōu)異的力學(xué)，熱學(xué)，氣體阻隔性能等性能，不僅如此，納米復(fù)合材料還可以具有原組分不具有的特殊性能或功能，從而為設(shè)計(jì)和制備多功能新材料提供了新的機(jī)遇，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得復(fù)合化成為材料發(fā)展的必然規(guī)律，因此，納米復(fù)合材料是近年來(lái)發(fā)展較為迅速的一種新興復(fù)合材料。蒙脫土尼龍?jiān)痪酆瞎に噧?yōu)化的研究及設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 概述 1 納米復(fù)合材料的簡(jiǎn)介 1 蒙脫土/尼龍6復(fù)合材料的簡(jiǎn)介 3 本文研究的思路和內(nèi)容 5第2章 生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程 7 工藝流程的比較與選擇 7 間歇水解聚合 7 常壓連續(xù)水解聚合 7 兩段連續(xù)水解聚合 8 固相后縮聚法 9 各種聚合方法工藝熱點(diǎn)的比較 9 世界主要幾大公司聚合管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10 瑞士 Inventa公司 10 意大利NOY公司 11 德國(guó)Kart Fischer公司 11 各公司生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn) 11 蒙脫土/尼龍6納米復(fù)合材料生產(chǎn)工藝流程圖 13第3章 蒙脫土/PA6復(fù)合物連續(xù)聚合生產(chǎn)過(guò)程 14 聚合工藝 14 萃取工藝 15 連續(xù)干燥工藝 16 萃取水回收單體 16 廢料回收單體 17 蒙脫土/尼龍6復(fù)合物的強(qiáng)度效核 18 技術(shù)關(guān)鍵 19 特點(diǎn)說(shuō)明 19第4章 工廠設(shè)計(jì) 20 工廠布置 20 工廠布置影響的因素和應(yīng)遵循的原則 20 工廠布置應(yīng)考慮的因素 20 工廠布置的原則 20 總平面圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 21 概述 21 廠址的選擇 21 工廠平面布局圖 22 工廠布局的效核 22第5章 車間布局設(shè)計(jì) 23 設(shè)備布置設(shè)計(jì)原則 23 要滿足生產(chǎn)工藝要求 23 符合安全技術(shù)要求 23 便于安裝與檢修 24 保證良好的操作條件 24 符合建筑要求 24 車間設(shè)備平面布局圖 24 第一車間（含聚合，萃取，干燥三個(gè)過(guò)程） 25 第一車間平面布局圖 25 設(shè)備的布局設(shè)計(jì) 25 第二車間（回收過(guò)程） 25 第二車間平面布局圖 25 車間的設(shè)備布置設(shè)計(jì) 25 設(shè)備一覽表 25無(wú)錫市大浮藥化裝備廠 27無(wú)錫市大浮藥化裝備廠 27第6章 設(shè)備設(shè)計(jì) 28 VK聚合管 28. 聚合反映器結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 28 列管換熱器 29 換熱器系列 29 基本參數(shù) 30 結(jié)構(gòu)形式 31 貯槽 31 貯槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 31 產(chǎn)品規(guī)格 32 臥式系列貯罐示意圖表: 32 立式貯罐系列圖表: 32 聯(lián)苯鍋爐 33 熱油型聯(lián)苯鍋爐 33 主要技術(shù)參數(shù) 34 安全操作規(guī)程 34 薄膜蒸發(fā)器 35 薄膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu) 35 技術(shù)參數(shù) 35 高速離心機(jī) 36 過(guò)濾離心機(jī) 36 產(chǎn)品特點(diǎn) 36 技術(shù)參數(shù) 37 詳細(xì)介紹 37 高速離心機(jī) 37 產(chǎn)品特點(diǎn) 38 詳細(xì)介紹 38 技術(shù)參數(shù) 38第7章 市場(chǎng)前景及效益分析 40 市場(chǎng)前景及成果推廣 40 經(jīng)濟(jì)效益分析 41 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的意義 41 衡量經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo) 42 社會(huì)效益分析 43總結(jié)全文 44致 謝 45參考文獻(xiàn) 46附件一 第一車間平面布局圖 49附件二 第二車間A平面布局圖 49附件三 第二車間B平面布局圖 5050第1章 緒論 概述納米科學(xué)與技術(shù)[1]是近幾十年來(lái)各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，而在納米科技領(lǐng)域中，納米材料和科學(xué)是富有活力，研究?jī)?nèi)容十分豐富的一個(gè)科學(xué)分支。當(dāng)粒子尺寸進(jìn)入納米量級(jí)（1100nm）時(shí)，其本身具有量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因此，展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化，濾光，光吸收，醫(yī)藥，磁介質(zhì)及新材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。 納米復(fù)合材料的簡(jiǎn)介納米科學(xué)與技術(shù)（Nanometer science and technology）是二十世紀(jì)八十年代末期誕生并正在崛起的新科技。納米科學(xué)和技術(shù)是一個(gè)融科學(xué)前沿和高科技為一體的高度交叉的綜合性科學(xué)，包括物理，化學(xué)，生物學(xué)，材料科學(xué)[1]和電子學(xué)等。所謂納米復(fù)合材料（Nanocoposites）是80年代由ROY等人提出來(lái)的，與單一的納米材料和納米相材料不同，它是由兩種或是兩種以上的吉布斯固相至少在一個(gè)方向上以納米級(jí)大?。? nm 100 nm）復(fù)合而成的材料。(2)，納米材料以納米級(jí)水平均勻分散在復(fù)合材料之中，沒(méi)有所謂的官能團(tuán)，但可直接或是間接的達(dá)到具體功能的目的，諸如光電轉(zhuǎn)換，高效催化，紫外光屏蔽等。(4)，由于聚合物分子鏈進(jìn)入到層狀無(wú)機(jī)納米材料片層之間，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)受到限制，而顯著提高了復(fù)合材料的耐熱性及尺寸的穩(wěn)定性；層狀無(wú)機(jī)納米材料在二維方法上阻礙各種氣體的滲透，從而達(dá)到良好的阻燃，氣密的作用。當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波的波長(zhǎng)，傳導(dǎo)電子的德布羅波長(zhǎng)及超導(dǎo)態(tài)的長(zhǎng)度與透射深度等物理尺寸相當(dāng)時(shí)，周邊性條件將被破環(huán)，其磁性，光吸收性，熱阻，化學(xué)活性等都發(fā)生了很大的變化。具有層狀結(jié)構(gòu)的納米硅酸鹽，經(jīng)離子交換處理后，具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，高分子可以插入層狀結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的高分散體系。由于納米材料粒徑很小，其表面原子既具有無(wú)長(zhǎng)程序又有無(wú)程序的非晶層。 蒙脫土/尼龍6復(fù)合材料的簡(jiǎn)介1. 蒙脫土的組成和結(jié)構(gòu) 2：1型層狀硅酸鹽的結(jié)構(gòu)蒙脫土的主要成分為蒙脫土，是由Si—O四面體晶片和AI—O八面體晶片所構(gòu)成的層狀硅酸鹽晶體．蒙脫土[4]的化學(xué)組為：()Si8O20 (OH)4即每個(gè)單位晶胞由兩個(gè)硅氧四面體晶片中間夾帶一個(gè)鋁氧八面體晶片構(gòu)成三明治狀結(jié)構(gòu)，二者之間靠共用氧原子連接．這種四面體和八面體的緊密堆積結(jié)構(gòu)使其具有高度有序的晶格排列。具有很高的剛度，層間不易滑。吸附的陽(yáng)離子與晶層間常被水分子所隔。陽(yáng)離子脫離和吸附所需能量較低、也較自由，因此這些被吸附的陽(yáng)離子可以被交換，這就是蒙脫土具有陽(yáng)離子交換的本質(zhì)。但由于PA的酰胺基和水分子之間能夠形成氫鍵，因此和聚烯烴等疏水性聚合物相比，具有較大的吸水性，造成產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性差、干態(tài)或低溫下沖擊強(qiáng)度低、不透明、溶解性差等缺點(diǎn)從而限制了其更廣泛的應(yīng)用。從1987年日本豐田中央研究所的Y．Fukushima等首次報(bào)道采用原位插層聚合方法成功的合成制備尼龍6/粘土納米復(fù)合材料以來(lái)，有機(jī)／無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料已經(jīng)成為新世紀(jì)前后材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。隨著研究的深入，納米蒙脫土的制備技術(shù)和在尼龍/納米蒙脫土復(fù)合材料的制備和應(yīng)用技術(shù)已趨成熟。Fukushima等報(bào)道的尼龍6的原位插層聚合，以及許多研究單位進(jìn)行的相關(guān)研究，采用的是己內(nèi)酰胺的水解開(kāi)環(huán)聚合法。他們還通過(guò)聚合物溶液插層法及熔融插層法分別制備硅橡膠和聚苯乙烯的蒙脫土納米復(fù)合材料，各項(xiàng)性能均有一定提高。漆宗能等采用一步原位插層聚合法，將蒙脫土陽(yáng)離子交換反應(yīng)與聚酰胺的單體插層及插層后的蒙脫土與單體原位聚合在反應(yīng)器中一次完成，使蒙脫土通過(guò)庫(kù)侖力與聚酰胺基體結(jié)合和以納米尺度均勻分布在聚酰胺基體中，產(chǎn)品具有較高的力學(xué)性能和熱學(xué)性能和有較好的透明度。郝向陽(yáng)等將PA6和PA66分別與有機(jī)化改性蒙脫土、阻燃劑共混制成納米塑料，發(fā)現(xiàn)PA／蒙脫土納米塑料有抗熔滴等阻燃特點(diǎn)，能同時(shí)提高塑料的力學(xué)和阻燃性能[6]。對(duì)于尼龍6/粘土納米復(fù)合材料的應(yīng)用，Jeffrey等研究發(fā)現(xiàn)，這種復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻燃性能，聲稱這對(duì)于聚合物的阻燃而言具有“革命性”的意義。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)熔融插層可使PA6基體插層于MMT中，MMT在PA6基體中達(dá)到了納米尺度的分散，該復(fù)合材料(％)的性能較PA6有很大提高。納米復(fù)合材料是指分散相尺度至少有一維小于102nm復(fù)合材料。 本文研究的思路和內(nèi)容本文主要是研究蒙脫土/尼龍6納米復(fù)合材料，根據(jù)其原料的特性，以及工業(yè)生產(chǎn)中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)或科學(xué)研究中的新成果，然后，通過(guò)原位聚合方法制備蒙脫土/尼龍6納米復(fù)合材料，設(shè)計(jì)以VK聚合管兩段連續(xù)聚合的工藝流程，選擇正確的工藝條件和設(shè)備，并進(jìn)行合理的設(shè)備配置；設(shè)計(jì)使用的廠房結(jié)構(gòu)，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行。第二章：國(guó)內(nèi)外個(gè)工藝流程