张志军年产1000万米聚氨酯合成革生产工艺设计

张志军年产1000万米聚氨酯合成革生产工艺设计内容摘要：

中要使用的主要有二甲基甲酰胺（ DMF）、二苯基甲烷二异氰酸酯（ MDI）、甲苯二异氰酸 酯（ TDI）、丁酮（ MEK）、甲苯（ TOL）、 1， 4丁二醇（ BDO）、己二酸（ AA）、乙二醇（ EG）以及在合成革生产中的一些添加剂（如渗透剂、流平剂、填充剂、消泡剂、染色剂）等。 聚氨酯合成革的工业化生产方法主要有干法和湿法两大类。 （ 1）干法 年产 1000 万米聚氨酯合成革工业设计 7 把 PU树脂配制成具有一定固含量、一定黏度的溶胶，涂布在作为载体的离型纸上，通过烘箱，在一定的温度、压力下，使溶剂挥发形成柔软并且富有弹性的膜。 然后在上面涂布粘合层再与底布复合。 经过干燥、固化、冷却后进行卷取，经过一段时间的熟化之后将离型纸剥离。 再经过印刷处理等过程 ，便得到干法聚氨酯合成革。 干法生产工艺技术是聚氨酯合成革最早开发的工业生产方法，生产出的合成革强力优异，粘接牢固，但透气性能相对较差。 该类合成革主要用于制造鞋业、球类、箱包、家具装饰品等。 （ 2）湿法 将基布直接侵渍于已经调配好的 PU 树脂浆料中，该浆料是以 PU 树脂为成膜剂，以 DMF、 MEK、 TOL、 IPA 等溶剂稀释，再加入渗透剂、流平剂、消泡剂、填充剂等助剂。 然后通过辊涂，经过 25%的二甲基甲酰胺（ DMF）的溶液进行洗涤固化，再经过热水洗涤，通过烘箱进行干燥处理后，再经过必要的后处理工序（如帖膜、喷涂、辊 印），便得到湿法聚氨酯合成革。 湿法生产工艺技术是继干法之后发展起来的全新的合成方法，生产出的合成革具有良好的透湿、透气性能，手感柔软、丰满、轻盈，更富于天然皮革的风格和外观。 因此其市场空间巨大，发展速度惊人。 我国聚氨酯合成革工业的技术现状及发展方向 聚氨酯（ PU）合成革自从 80年代进入中国以来，因性能优良发展迅速。 90年代，我国的 PU合成革工业逐 渐形成完整的工业体系，干湿法生产线已有数百条，市场竞争空前激烈。 随着 PU革市场日趋成熟及我国经济的发展，对 PU革产品的品质、品种的要求也越来越高。 目前，对外技术交流频繁，国外许多先进技术和新颖的产品很快被吸入国内，产品开发已被生产厂家摆在很重要的位置。 但是其中还是有许多不足和限制有待我们去解决： 我国 PU 合成革行业的不足 聚氨酷是生产 PU革的主要原料之一，而合成聚氨醋树脂的基本原料是 MDI、 安徽建筑大学本科生毕业设计 8 己二酸（ AA）、 1， 4一丁二醇（ BOO）、二甲基甲酞胺（ DMF）和丁酮（ MEK）等，这些 基本原料我国都不完全自给，因此不得不依赖进口解决，这无疑制约了我国 PU革业的发展。 我国 PU革虽然其产量、销量大，但其 90%以上属中、低档产品，只有不足 10%的 PU 革属于具有国际竞争力的高档产品，不能满足国内市场对高档产品的需求，所以许多高档皮革不得不依赖进口。 据海关数据统计： 2020年进口总量达 万 t； 2020 年进 口总量达 万 t， 两年用汇 亿美元， 20202020 年出 口总量只有 万 t，创汇 亿美元，进出口差距较大。 PU合成革生 产是一个环境污染严重的行业，在生产过程中，大量使用了DMF、 MEK、 TOL 等有机溶剂，这些溶剂大多数没有回收（除湿式生产的大部分 DMF 能回收外）而直接排放于空气中，严重污染环境。 据估计 ,年耗 1万 t PU 革用树脂的合成革厂，排放的有机溶剂多达 5325t，因此加强和提高环保意识，是 PU合成革行业急需解决的问题。 我国 PU 合成革行业的发展方向 PU合成革行业是一个新兴的产业，很有发展潜力，但同样也面临许多困惑和挑战。 若要使 PU合成革行业长盛不衰，蓬勃发展，函待解决以下问题。 PU合成革行业基础工业薄弱，受制于人，不利于民族工业的发展。 近年来 ， PU 合成革行业发展迅猛，许多跨国公司也看好我国市场，纷纷来我国设厂，现扩建或拟建的 PU 原料厂家见表 5。 同时上下游原料发展也应及时跟进，原料本土化问题应逐步得以解决。 表 扩建或拟建 PU 原料厂家 厂名 产品名称 生 产 能 力 /万 t 生产地点 投产年份 BASF 亨斯迈 MDI 16 上海 2020 年产 1000 万米聚氨酯合成革工业设计 9 烟台万华 MDI 16 宁波 2020 上海石化总厂 BDO 2 上海 2020 江苏仪征化工 BDO 2 江苏 2020 福建三明化工总厂 BDO 2 福建 2020 山东胜利油 田 BDO 1 山东 2020 安徽淮化公 司 DMF 3 安徽 2020 淄博齐翔腾达 MEK 2 淄博 2020 辽化集团 AA 7 辽宁 2020 河南神马 AA 4 河南 2020 此外 ，还应建立离型纸生产基地，由于日本、意大利、美国等对我国进行技术封锁，我国至今尚无离型纸生产厂家，每年要花费上亿美元的外汇采购生产所需的离型纸，这成为制约我国 PU 革发展的瓶颈。 行业内以中低档 PU合成革产品为主的局面 ,加大新产品开发力 度 提高产品档次是企业发展的必由之路。 建议在以下几个方面加大研究开发力度： （ 1）开发 PU 束状超细纤维合成革 PU 束状超细纤维合成革核心技术包括束状超纤维的成形制造、高密度三维网状基材的制造以具有微孔和离型效果的 PU 树脂加工技术。 其可用于制鞋、箱包、仪器仪表外套，手机 、相机外套以及高级比赛用球，高级轿车座套，高档家具装饰和小型传送带等方面。 该产品通过显微镜观察，其断层剖面具有天然牛革等同的断层结构，并且在机械强度、耐化学性、耐温性、质量均一性、保型性、裁剪加工性等方面都优于天然皮革。 安徽建筑大学本科生毕业设计 10 目前，世界上只有 日本可乐丽公司、帝人公司以及我国烟台万华合成革集团具有该产品的生产开发能力，应在全国加大开发力度。 （ 2）开发功能化产品 目前 ,已开发成功的有湿式透气防水 PU 服装革、负离子服装革等。 现只有美国、日本和我国等少数几个国家拥有此项生产技术。 该产品具有弹性好、伸缩性大、真皮感强、透气、防水效果佳，耐寒冷、 20℃不变硬不发脆、洗涤方便、过水不变形等特点。 主要用于服装、手套及装饰品等的生产，前景十分广阔。 （ 3）智能化产品 智能化产品如形状记忆聚氨醋等，可通过纺丝赋予纱线记忆功能，又可作为织物涂层剂对织物做功能性涂 层处理，还可以作为整理剂对织物进行功能性整理和调温。 （ 4）产品性能多样化 开发高剥离强度的太空革：防菌、抗菌、耐磨、耐低温（ 70℃） 、抗老化、手感柔软等优良特性的箱包、家具、汽车座垫、服装、建筑装饰 、文化用品；耐水解、耐寒等其它独特性能服装和鞋类制品。 在 2020 年底国家对内墙涂料、溶剂型木漆、室内装饰装修材料胶粘剂等颁布了 10个强制性国家标准，对 VOC及其它有害物质做出了限制，这对 PU 革行业提出了非常严峻的挑战。 因为目前 PU 革行业中， 95%以上的 PU树脂产品和 TDI 固化剂是溶剂型和高含量游离 TDI 型，其生产车间的环境空气中，溶剂和 TDI 含量严重超标。 为了尽快与国际的环保标准接轨，改善生产工人的工作环境 ,确保其身心健康安全，必须解决干、湿式生产过程中干燥密封和溶剂回收问题。 同时 PU革用树脂行业也应加强开发水系的 PU树脂、 100％ 固含量的粉末喷涂树脂和低游离态 TDI 固化剂等新型环保型产品，以创造一个清新的 PU 合成革行业。 聚氨酯合成革前景展望 随着我国人民生活水平的不断提高， 人们对皮革制品的需求量将会越来越年产 1000 万米聚氨酯合成革工业设计 11 大， 而天然皮革的发展受到一定条件的限制，所以人 们对 PU 合成革的需求量将不断增长，然而我国 PU 合成革的生产量还较少，它将成为供不应求的畅销货，可以说我国的 PU合成革工业具有一定的发展前景。 聚氨酯合成革的发展方向 —— 环保型聚氨酯是当务之急 目前国内生产聚氨酯合成革基本是采用溶剂型聚氨酯作为原料。 溶剂占总量 70％ 以上，约 85％ 的溶剂被回收重新利用，大量的溶剂进入环境中其危害是： (1)对操作人员身体造成严重危害； (2)对安全构成威胁，易产生火灾和爆炸； (3)对环境造成极大危害。 在日本、意大利等合成革主要生产国已经采用环保型的 PU树脂浆料。 有 水系、湿气固化型、 TPU型等，但走在前面的是使用了“水性 PU树脂”的“水系”，代表商品为旭化成纤维的 LAMOUS，三菱人造丝的 GLORE麂皮型合成革。 而国内水性 PU的研究基本在低水平重复，达不到溶剂型的性能，应用范围很窄。 开发使用无毒、无污染、节能的水性 PU浆料成为我国合成革产业发展的当务之急。 扩大功能性聚氨酯材料在合成革的应用随着合成革使用范围的不断扩大，对 PU也提出更多的功能性能要求，近期发展很快的几类聚氨酯涂层有： (1)阻燃处理的 PU涂层； (2)形状记忆聚氨酯； (3)高透湿性聚氨酯； (4)防火、防水、 防油抗静电涂层聚氨酯四防涂层； (5)自洁性防水拒油整理聚氨酯涂层； (6)抗菌整理 PU涂层； (7)有机硅 PU涂层； (8)高耐久性聚碳酸酯型聚氨酯，具有独特的真皮触感和外观等性能及高档感。 聚氨酯合成革的展望 PU合成革发展的方向主要是：天然皮革的外观优美性及品位的再现化；高耐久性、防污性、抗菌等功能性的强化；追求天然皮革所没有的感性及功能；提高通气性、透湿性、轻量化、弹性等的穿着用舒适性能；生态学的应用 (非溶剂系加工、脱除有害物质、再生化、生物降解性 )。 加强相关纤维与化学品的研制刻不容缓，尤其是在 基础研究方面的高性能纤维和水性 PU方面。 环保、高效是 PU合成革功能性助剂发展的方向，清洁生产和技术创新是 PU合成革行业健康发展的保证。 当今社会，合成革代替真皮已成为势不可挡的潮流，合成革行业的发展前景 安徽建筑大学本科生毕业设计 12 广阔。 首先，日常生活中花色品种繁多的合成革制品随处可见，如室内装饰、沙发面料、汽车内饰、服装、鞋类、球类和箱包等等。 并且，由于合成革具有性能优良，可大规模生产等优势，其在国民经济各行业中的应用越来越广，应用领域不断扩大，行业发展潜力巨大。 其次，由于国内企业不断涌现，所以生产总量将快速扩张。 近几年来，我国合成革 行业在生产企业数和生产设备数上得到大幅提高，产品产量连年以超过 10%速度快速增长，使中国成为世界合成革第一生产大国，产量占到全球比重的 20%以上。 同时，出口贸易也逐年攀升。 聚氨酯合成革作为人造革、合成革中性能最为优异的品种， 应用 空间不断广阔 ，其发展前景可谓非常良好。 特别是超细纤维聚氨酯合成革， 将成为未来市场主导产品。 不过 由于新近超纤革的投资建设和异军突起，产能将持续扩大，市场供大于求的局面仍将持续 ，近几年内 将会形成类似目前普通革的市场局面，同质现象严重，价格竞争激烈；同时 ， 随着人们消费观念的转变和 下游制品业的要求提高，许多应用领域内的消费需求将随着合成革档次的提高和差异化功能性的增加而越来越大，如汽车革、家具革、球革等。 所以，企业必须只有不断 加强技术创新 ，只有这样才能不断提升竞争力。 总之，在大力发展聚氨酯合成革产业的同时，要注重环境保护可和资源回收利用，这样对于企业的健康发展和经济消息都有很好的帮助。 年产 1000 万米聚氨酯合成革工业设计 13 第二章 聚氨酯及聚氨酯合成革生产原料 聚氨酯合成革的主要生产原料是聚氨酯树脂和基布，生产中要使用的主要有二甲基甲酰胺（ DMF）、二苯基甲烷二异氰酸酯（ MDI）、甲苯二异氰 酸酯（ TDI）、丁酮（ MEK）、甲苯（ TOL）、 1,4丁二醇（ BDO）、己二酸（ AA）、乙二醇（ EG）以及在合成革生产中的一些添加剂（如渗透剂、流平剂、填充剂、消泡剂、染色剂）等。 聚氨酯（ PU）是含有氨基甲酸酯（ NHCOO）基团的聚合物，通常由异氰酸酯（含有－ NCO 基团）或其加成物与含活泼氢（主要是羟基中的活泼氢）的聚多元醇反应而成。 聚氨酯具有强度高、耐磨性、耐屈挠性、耐低温性和耐油、耐化学品性能优异等特点。 聚氨酯树脂制成的产品应用广泛，其产品与品种逐年递增，在材料工业中占有相当重 要的比例。 因此，各国都竞相发展聚氨酯树脂工业。 聚氨酯生产的主要原料 （ 1）异氰酸酯 依据产品的用途不同选用不同的异氰酸酯，如甲苯二异氰酸酯（ TDI），分为2,4 和 2,6 两种异构体，一般使用混合比例为 80/20（ TDI80）和 65/35（ TDI65）的两种，可用于软质到硬质泡沫制品；二苯基甲烷二异氰酸酯（ MDI），用于半硬和硬质泡沫制品。 异氰酸酯是一类反应性极强的化合物，因其含有 “ － N＝ C＝ O” 基团，性质非常活泼，不但可以与有活泼氢的化合物发生加成反应，而且还能在受热或催化剂作用下发生 自聚和脱羰等反应。 异氰酸酯具有毒性，能与人体的蛋白质反应，空气中的极限充。