年产6万吨环氧树脂车间工艺设计—毕业设计论文

年产6万吨环氧树脂车间工艺设计—毕业设计论文内容摘要：

固化。 但是它的使用价值没有被揭示。 1930 年 ,瑞士的 Pierre Castan 和美国的 //.enlee 进一步进行研究 ,用有机多元胺使上述树脂固化 ,显示出很高粘接强度 ,这才引起了人们的重视。 广泛地讲 ,环氧树脂可以从含有链烯基的母体化合物合成 ,也可以从含有活性氢原子 的母体化合物合成。 20 世纪初首先报导了烯烃的环氧化 ,但直到 20 世纪40 年代中期 ,Swern 和他在美国农业部的合作伙伴开始研究聚不饱和天然油的环氧化时 ,此项技术也仅应用于高相对分子质量单环氧化合物的生产并引起广泛的工业化规模开发的兴趣。 10 年之后才应用于环氧树脂合成技术之中。 大约在 20世纪 20 年代中期已经报导了双酚 A 与环氧氯丙烷反应产物 ,15 年后首创了不稳定的环氧化脂肪胺中间产物的生产技术。 1933 年德国的 Schlack[1]研究现代双酚 A 环氧树脂同双酚 A 的分离技术。 尽管一年之后 Schlack 报导了双环氧化合 物同有机酸、无机酸、胺和硫醇的反应 ,但确定双酚 A 环氧树脂的工业价值的还是瑞士 De Trey Freres 公司的 Castan 和美国 Devoeamp。 Rayno1ds 公司的 Greenlee。 1936 年 ,Castan 生产了琥珀色环氧氯丙烷一双酚 A 树脂 ,并同邻苯二甲酸酐反应生产出用于浇铸和模塑制品的具有工业意义的热固性制品。 1939 年年初Greenlee 也独自生产出了高分子质量双酚 A 环氧氯丙烷树脂并用于高级热固性涂料。 1937 年到 1939 年欧洲曾尝试用环氧树脂补牙 ,但没有成功。 除此之外 ,在第二次世界大战前 ,没有全面开发环 氧树脂技术。 战后不久 Devoeamp。 Rayno1ds 开始试生产涂料树脂 ,而 CIBA 公司得到 De Trey Freres 许可 ,开始进一步发展液体涂料、层压材料和粘接剂用液体环氧树脂。 1943 年 Castan 的基本专利授权。 然而环氧树脂第一次具有工业价值的制造是在 1947年由美国的 DevoeRaynolds公司完成的 ,它开辟了环氧氯丙烷一双酚 A 树脂的技术历史 ,环氧树脂开始了工业化开发 ,且被认为是优于老的酚醛树脂和聚酯树脂的一种技术进步。 这种树脂几乎能与大多数其他热固性塑料的性能相媲美 ,在一些特种应用领域其性能优于酚 醛和聚酪。 不久瑞士的 CIBA 汽巴公司、美国的 Shell 壳脾和 Dow道公司开始了环氧树脂的工业化生产和应用开发工作。 20 世纪 50 年代后期 ,美国的两个主要公司 ,汽巴和 DevoeRaynolds 继续研究缩水甘油醚型环氧树脂 ,壳牌化学公司只提供环氧氯丙烷 ,联合碳化物塑料公司首先制造酚醛树脂和双酚 A,欧洲汽巴和壳牌集中开发了环氧树脂。 1955 年夏季 ,四种基本环氧树脂在美国获得生产制造许可证 ,Dow Chemical Reichho1d 化合物公司建立了环氧树脂生产线。 在普通双酚 A环氧树脂生产应用的同时 ,一些新型的环氧树脂相继问世。 如 1956 年美国联合碳化物公司开始出售脂环族环氧树脂 ,1959 年 Dow 化学公司生产酚醛环氧树脂。 大约在 1960年 ,Koppers, ,1965年初 ,汽巴开始生产和经销该种树脂。 在 1955~1965 年期间 ,环氧树脂质量明显提高 ,双酚 A环氧树脂已有所有的平均相对分子质量等级的牌号。 酚醛环氧确立了明显的耐高温应用的优级性能。 壳牌化学品公司和联碳塑料生产多官团能酚缩水甘油醚等特种耐温树脂 ,制造商还提供了脂肪族多元醇一环氧氯丙烷树脂。 Unio Carbide 开发了对 氨基苯酚三缩水甘油醚树脂。 1957 年有关环氧树脂的合成工艺的专利问世 ,是由 Shell Developmet ,该专利研究了固化剂和填加剂的应用工艺方法 ,揭示了环氧树脂固化物的应用。 过醋酸法合成的环氧树脂最初是 1956 年由美国联合碳化物公司推出 ,1964 年转卖给联碳塑料。 在欧洲 ,工业化脂环族环氧树脂于 20 世纪 60 年代初问世 ,1963 年通过汽巴公司引入美国 ,1965 年汽巴引进联碳塑料的许多多官能团环氧的品种 ,大约 1960 年 FMC。 70 年代中期 ,美国、加拿大、 英国、瑞士、西德、比利时、阿根廷、墨西哥、波兰、捷克斯洛伐克和苏联都开始制造双酚 A 环氧树脂和一些新型环氧树脂。 70 年代开始了低氯含量的电子级应用 ,相继五元环海因环氧、氢化双酚 A 环氧等耐老化树脂和四溴双酚 A 环氧、含溴环氧化合物等阻燃型环氧树脂得到发展。 80 年代开发了复合胺、酚醛结构的新型多官能团环氧树脂以满足复合材料工业需要。 最近又开发了水性环氧树脂和稠环耐温耐湿环氧树脂。 由于环氧树脂品种的增加和应用技术的开发 ,环氧树脂在电气绝缘、防腐涂料、金属结构粘接等领域的应用有了突破 :于是环氧树脂作为一个行业蓬勃地发展 起来。 目前它的品种、应用开发仍很活跃 ,从 1960 年以来 ,已有数百种环氧树脂完成工业化开发 ,已有 40~50 种不同结构的环氧可商品化制造或由中间试验厂提供 ,同时与之相适用的 100 多种工业化固化剂和许许多多的改性剂和稀释剂与之配套 ,正谓方兴未艾。 中国研制环氧树脂始于 1956 年 ,在沈阳、上海两地首先获得了成功。 1958年上海、无锡开始了工业化生产。 20 世纪 60年代中期开始研究一些新型的脂环族环氧 :酚醛环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂等 ,到 70 年代末期中国已形成了从单体、树脂 、辅助材料 ,从科研、生产到应用的完整的工业体系。 环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能 ,可以作为涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用的形式渗透到从日常生活用品到高新技术领域的国民经济的各个方面。 例如 :飞机、航天器中的复合材料、大规模集成电路的封装材料、发电机的绝缘材料、钢铁和木材的涂料、机械土木建筑用的胶粘剂、乃至食品罐头内壁涂层和金属抗蚀电泳涂装等都大量使用环氧树脂。 它已成为国民经济发展中不可缺少的材料。 它的产量和应用水平也可以从一个侧面反映一个国家的工 业技术的发达程度。 2生产工艺设计 工艺选择 双酚 A 即二酚基丙烷型环氧树脂 ,在环氧树脂中它原材料易得 ,成本最低 ,是环氧树脂家族中产量最大、用途最为普遍的一大品种。 双酚 A型环氧树脂具有粘接、防腐蚀、成型性和热稳定性能 ,在机械、电气和耐化学药品性方面的性能非常优越。 由于有这些性能 ,它可以作为涂料、胶粘剂和成型材料 ,并在电气、电子、光学机械、工程技术、土木建筑及文体用品制造等领域中得到了广泛的应用。 环氧树脂的应用领域十分广泛 ,以直接或间接使用形式几乎遍及所有工业领域。 目前国外生 产的环氧树脂的品种多而且杂 ,但最主要的还是双酚 A 型环氧树脂 ,约占总产量的 90%。 它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性收缩率和吸水率小 ,机械强度好。 45%55%用作涂料 ,其次是电绝缘材料、增强材料和粘接剂等。 根据其相对分子质量的高、低可分为低相对分子质量环氧树脂 (M≤ 400)、中等相对分子质量环氧树脂 (M=4001 400)、高相对分子质量环氧树脂 (M=1 4008 000)和超高分子量树脂 (M=10 万 45万 )。 双酚 A(BPA)型环氧树脂的理化性能 ,随分子量而呈现规律性的变化 ,其变化规律如下 : 分子量↑软化点↑环氧值↓环氧当量↑羟基含量↑ 固化物柔韧性↑固化物硬度↓固化温度↑ 合成原理 双酚 A 型坏氧树脂是由二酚基丙烷双酚 A 和环氧氯丙烷在碱性催化剂通常用 NaoH 作用下缩聚而成。 其反应历程的说法不一 ,尚无定论 ,本书不作探讨。 但是 ,大体上说来 ,在合成过程中主要的反应可能如下 : 1 在碱催化下 ,双酚 A 的羟基与环氧氯丙烷的环氧基反应 ,生成端基为氯化羟基的化合物 .开环反应。 2 氯化羟 基与 Na0H 反应 ,脱 HCl 再形成环氧基 .闭环反应。 3 新生成的环氧基与双酚 A的羟基反应生成端羟基化合物 .丌环反应。 4 端羟基化合物与环氧氯丙烷反应生成端氯化羟基化合物 .开环反应。 5 生成的氯化羟基与 NaOH 反应 ,脱 HCl 再生成环氧基 .闭环反应。 在环氧氯丙烷过量情况下 ,继续不断地进行上述开环 .开环一闭环反应 ,最终即可得到二端基为环氧基的双酚 A型环氧树脂。 上述反应是缩聚过程中的主要反应。 此外还可能有一些不希望有的副反应 ,如环氧基的水解反映、酚羟基与环氧基的反常加成。