本科毕业论文-水性聚氨酯涂料的生产方法.docVIP

XXXX 化工职业技术学院化工职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 题目题目 水性聚氨酯涂料的生产方法水性聚氨酯涂料的生产方法 姓姓 名名 X X X X X X 学学 号号 XXXXXXXXXXXXXXXX 所在系部所在系部 化学工程系化学工程系 专业班级专业班级 应应 化化 XXXXXXXX 指导教师指导教师 X X X X X X 20142014 年年 4 4 月月 XX 化工职业技术学院 摘摘 要要 水性聚氨酯涂料是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，将乳液稀释， 原料水除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，在聚氨酯预聚体 分散于水的同时，水也参与扩链。水性聚氨酯是具有高强度、撕裂、耐磨等特性的高分 子材料。 由于聚氨酯合成反应放热量比较大，控制不当易凝胶，对于反应设备的要求是传热 快，易清洗，此外聚氨酯反应为逐步聚合反应的特点，造成反应过程中加料是分批加入 的，第一步的加料量一般为总量的30，所以对反应设备的要求是长径比大于1:1，大的 可以到2:1，长径比大时，物料与釜体接触面积大，有利于设备传热。对于分散设备的要 求是快速，剪切力大，可以调速。 本文着重分析了丙酮法合成水性聚氨酯涂料工艺过程，结合自身工作岗位分析了水 性聚氨酯的原料、设备及丙酮法操作，对水性聚氨酯涂料所存在的问题进行了总结并提 出了工艺改进措施。 关键词：水性聚氨酯，高分子材料，丙酮法，设备，原料 XX 化工职业技术学院 II 目 录 1 前言1 1.1 水性聚氨酯涂料的发展现状.1 1.2 水性聚氨酯涂料用途及优缺点1 1.3 水性聚氨酯的合成方法 .2 1.3.1 丙酮法 .3 1.3.2 预聚体法 .3 1.3.3 融熔分散法 .3 1.3.4 酮亚胺-酮连氮3 1.3.5 保护端基乳化法4 2 水性聚氨酯涂料生产5 2.1 原料介绍.5 2.1.1 聚酯多元醇 .5 2.1.2 异氰酸酯 5 2.1.3 扩链剂 DMPA 6 2.1.4 三乙胺（中和剂/成盐剂）6 2.1.5 溶剂（丙酮或甲乙酮） .6 2.1.6 水 .7 2.2 工艺原理流程简图及方框图 .8 2.3 工艺流程讲解.8 2.3.1 投料 .8 2.3.2 预聚反应 9 2.3.3 中和扩链 9 2.4.4 分散 9 2.4.5 脱丙酮 9 3 生产所需设备10 3.1 预聚釜.10 3.2 中和扩链釜.10 3.3 分散釜.10 3.4 脱溶剂釜.11 3.5 精馏塔 11 3.6 塔顶冷凝器.11 3.7 真空泵 11 4 总结12 4.1 水性涂料的发展趋势 .12 4.2 水性聚氨酯涂料的发展前景 .12 参考文献13 致谢14 XX 化工职业技术学院 1 1 前言 1.1 水性聚氨酯涂料的发展现状 水性涂料是以水作溶剂或分散介质的涂料。最早的商品化水性涂料是在 20 世纪 30 年代出现的。基于其对环境的相容性和保护性，并具有节省资源、节约能源的优点，水 性涂料产品很快就被市场接受，并逐渐发展扩大。日本、美国 1986 年水性涂料分别占涂 料总销售量的 18%和 22%，英国 1995 年水性涂料产量占全国涂料总产量的 64.5%。我国从 60 年代开始研究水性涂料，进入 90 年代后，国家大力扶持水性涂料的发展。目前的市场 占有率不高，但是发展前景很好。 聚氨酯是氨基甲酸酯树脂的简称，其分子中含有特征单元结构氨基甲酸酯（-NH-CO- ） 。聚氨酯应用十分广泛，作为涂料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、 高弹性等优点。水性聚氨酯（PU）是水性涂料中很有发展潜力的一种，在很多领域都得 到了广泛的应用，它包括单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料两种，是以水为介质的 二元胶态体系，不仅具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、不易损伤被 涂饰表面、易操作和改性等优点；同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征，使 得它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。 单组分水乳型聚氨酯的特征在于很高的断裂伸长率（达到 800%以上）和较高的抗拉 伸强度（达 20MPa 左右） ，但因其具有线型结构，分子中含有亲水基团，其耐水性、耐溶 剂性较差，应用受到了限制。 水性双组分聚氨酯涂料的应用领域基本上与溶剂型涂料相当，既可用于热敏材料 （如木材、塑料）和不能烘烤的大型物件，也可用于诸如汽车类的烘烤物件.通过对报道 的实验数据进行对比，表明，水性双组分聚氨酯涂料除了干燥时间稍长和适用期稍短外， 涂膜的装饰性、机械性能、耐化学性和耐候性均可与溶剂型双组分 PUD 涂料相媲美。 1.2 水性聚氨酯涂料用途及优缺点 1.2.1 水性聚氨酯涂料用途 随着经济发展和人们生活水平提高，各国对挥发性有机物及有毒物的限制越来越严 格，20 世纪 90 年代，国际上兴起“绿色革命” ，促进全球工业向“绿色”方向迈进。PUD 的低 VOC 含量，符合发展绿色工业的“三前提”(资源、能源、无污染)及“四 E 原则” (经济 ECONOMY、效率 EFFICIENCY、生态 ECOLOGY、活力 ENERGY)。虽然聚氨酯具有天然 的优良机械性能。然而水性聚氨酯在环保方面比它更有优势，而且随着人们对水性聚氨 酯的研究，目前水性聚氨酯分散体已在通用溶剂型聚氨酯所覆盖的领域大量使用，成功 地应用于轻纺、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造纸和胶粘剂等行业。聚氨酯乳液 涂饰后的皮革，具有光泽度高、手感好、耐磨耗、小易断裂、弹性好、耐低温性能和耐 挠屈性能优良等特点。此外，在纺织品涂层整理中有广泛的应用。水性聚氨酯对纺织品 XX 化工职业技术学院 2 的成膜性好、粘接强度高、能赋予织物柔软、丰满的手感，改善织物耐磨性、抗皱性、 回弹性、通透性和耐热性等。 水性 PU 比有机溶剂型 PU 应用成本低、无公害、易处理、粘合效果好，在胶粘剂及 涂料行业有很好的发展前景。聚氨酯离子聚合物对天然和合成橡胶表面均具有很好粘接 性，应用于鞋类的制造。目前，水性聚氨酯主要用作家具漆、电泳漆、电沉积涂料、建 筑涂料、纸张处理涂料、玻璃纤维涂料等。除此之外水性涂料还有一些特殊用途，如用 作安全玻璃的中间涂膜，以制成不碎裂的安全玻璃，广泛用于汽车、飞机、轮船或航天 仪器。水性分散体主要用作金属涂料，如阳离子型电沉积涂料被广泛用于汽车底漆，以 提高车体的抗腐蚀性能。水性 PU 在纺织和印染助剂方面的应用越来越广泛。如用作染色 助剂、涂料印花粘接剂、柔软与防皱整理剂、抗静电和亲水整理剂等，可提高其染色深 度、牢度以及纺织物的其他性能。近年来，水性 PU 也广泛用于石油破乳剂，造价低、破 乳效果好、速度快、无毒、使用方便。此外，在聚氨酯主链上接枝多氟烷基，即可制作 优良的防水、防油、防污剂；在其主链上接枝卤素、磷等元素，也可制成优良的阻燃整 理剂等。水性聚氨酯开始被越来越广泛的使用。 1.2.2 水性与溶剂型聚氨酯涂料比具有的优缺点 水性聚氨酯是以水为介质的二元胶态体系，聚氨酯粒子分散于连续的水相中，有人 也称水系聚氨酯或水基聚氨酯。与溶剂型聚氨酯比，水性聚氨酯除了无溶剂臭味、无污 染等优点，具体如下表： 表表 1.11.1 水性与溶剂型聚氨酯涂料的性能比较水性与溶剂型聚氨酯涂料的性能比较 性能水性聚氨酯涂料溶剂型（油性）聚氨酯涂料 毒性环保型，无气味或低气味，非易燃品危害健康，污染环境，气味重，易燃物品 强度不良施工条件有可能影响成膜强度，弹性 优于油性涂料 成膜容易，强度稳定 耐用性对于个别溶剂的抵抗性，不如油性涂料某些油性涂料易发霉，需要添加防霉剂 粘结性粘结性广泛，对某些基质的粘结性不如油 性涂料 粘结性通常优于水性涂料，特别是对已粉化 表面 保色性淡保色性优异保色性欠佳，日晒下颜色逐渐变 1.3 水性聚氨酯的合成方法 水性聚氨酯的制备通常采用两类方法：外乳化法和自乳化法。外乳化法将聚氨酯预 聚物缓慢加入到含乳化剂的水中，形成粗粒乳液，再送入乳化器形成粒径适当的乳液。 该法制备的聚氨酯乳液胶体稳定性较差，适于材料的表面处理，如羊毛的不粘处理等。 水性聚氨酯乳液的制备多采用聚合物自乳化法，即在聚合物分子链上引入适量的亲水性 基团，在一定条件下分散形成稳定乳液。自乳化法操作简单，制得的乳液性能比外乳化 法要好，目前合成水性聚氨酯都采用这种方法。 XX 化工职业技术学院 3 自乳化法分为:丙酮法、预聚体法、熔融分散法、酮亚胺-酮连氮法、保护端基乳化 法。 1.3.1 丙酮法 首先合成含-NCO 端基的高粘度聚氨酯预聚体，再以有机溶剂稀释预聚体，然后再进 行乳化的方法。在溶剂存在下，预聚体与亲水性扩链剂进行扩链反应，生成较高分子量 的聚氨酯，反应过程可根据所需要加入溶剂以降低聚氨酯溶液黏度，使之易于搅拌，然 后加水进行分散，形成乳液，最后蒸去溶剂。溶剂以丙酮，故称为丙酮法。 特点：易于操作，重复性好，制得的水性聚氨酯分子量可变范围宽粒粒径的大小可 控，产品质量好，是目前生产水性聚氨酯的主要方法。但该法需要耗费大量低沸点丙酮， 易造成环境污染，工艺复杂，成本高。 1.3.2 预聚体法 预聚体法是近年来发展起来的,它是将水性单体引入到预聚物链中,制成亲水性的聚 合物链,得到亲水改性的端NCO 基聚氨酯预聚体,由于预聚体的分子量不是太高,粘度不 大,可不加溶剂稀释,或仅需在水中以少量溶剂稀释就能在剪切力作用下分散于水中，再 用亲水性单体（二胺或三胺）将其部分扩链，生成相对分子量高的水性聚氨酯，最终得 到水性聚氨酯分散液。为合成低粘度预聚体，通常选择脂肪族或脂环族多异氰酸酯，因 为这两种多异氰酸酯反应活性低，预聚体分散于水中后用二胺扩链时受水的影响小。但 分散过程必须在低温下进行,以降低NCO 与水反应活性；须严格控制预聚体粘度，否则 预聚体在水中分散将非常困难。 特点：此法避免了有机溶剂的大量使用，工艺简单，便于工业化连续生产。缺点是 扩链反应在多相体系中发生，反应不能按定量的方式进行。 1.3.3 融熔分散法 熔融分散缩聚法又称熔体分散法，是一种制备水性聚氨酯的无溶剂分散法。该法把 异氰酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来。先合成带有亲水性离子基团和 端-NCO 基的聚氨酯聚合物，预聚物与尿素进行加聚反应得到含离子基团的端脲基聚氨酯 低聚物。此低聚物在熔融状态下与甲醛水溶液发生缩聚反应和羟甲基化反应，形成含羟 甲基的聚氨酯双缩二脲，用水稀释后，得到稳定的水性聚氨酯分散液。 特点：反应过程不需要溶剂，工艺简单，易于控制，配方可变性较大，不需要特殊 设备，因此具有广阔的发展前景。但反应温度高，生产水性聚氨酯分散体为支链结构， 分子量较低。 1.3.4 酮亚胺-酮连氮 亚胺-酮连氮法是指封闭二胺和封闭联胺被用作潜在的扩链剂加到亲水性NCO 官能 封端预聚物中,二胺和联胺与酮类反应分别得到酮亚胺和酮连氮。当水分散该混合物时, XX 化工职业技术学院 4 由于酮亚胺的水解速度比NCO 与水的反应速度快,释放出二元胺或肼与分散的聚合物微 粒反应,得到的水性聚氨酯-脲具有良好的性能。 酮亚胺/酮连氮法适用于由芳香族异氰酸酯制备水性聚氨酯分散液，该法融合了丙酮 法、预聚体混合法的优点，是制备高质量水性聚氨酯的重要方法。 1.3.5 保护端基乳化法 使用酚类、甲乙酮亚胺、吡咯烷酮、亚硫酸氢钠等封闭剂，将带有亲水性离子基团 和-NCO 封端的聚氨酯预聚物的端-NCO 基团保护起来，使-NCO 基团失去活性，制成一种封 闭式的聚氨酯预聚体，加人扩链剂和交联剂共同乳化后，制成水性聚氨酯分散液。应用 时，加热可使预聚物端-NCO 基团解封，-NCO 基团与扩链剂、交联剂反应，形成网络结构 的聚氨酯胶膜。 特点：此法对工艺要求颇高，乳液稳定性差，关键在于选择解封温度低的高效封闭剂。 XX 化工职业技术学院 5 2 水性聚氨酯涂料生产 我所在的生产车间主要用丙酮法生产聚氨酯产品，用多元醇和异氰酸酯经催化剂聚 合反应之后，加入大量丙酮稀释，再加扩链剂扩链，后加水经强剪切力作用下分散，生 成成品粗乳液，其中粗乳液中含有溶剂水和溶剂丙酮，需要将乳液中的水和丙酮分离出 来才能够生产出合格的成品乳液，并且乳液固体含量需要达到 50.0%0.5%。 2.1 原料介绍 制备水性聚氨酯的原料大致相同，其应用方向的改变多由原料的不同配比和不同的 催化剂而决定，因为物料量和催化剂的理化性质属于保密范畴，所以对物料量及催化剂 理化性质不多做介绍。生产所用基本原料如下表： 表表 2.12.1 生产用基本原料表生产用基本原料表 物料简称化学名称俗称 PL2000新戊二醇聚酯多元醇 HDI异氰酸六亚甲基酯异氰酸酯 H12MDI4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯二异氰酸酯 DMPA二羟甲基丙酸扩链剂 TEA三乙胺中和/成盐剂 Ace丙酮丙酮 PWH2O水 2.1.1 聚酯多元醇 聚酯多元醇，有机物，通常是由有机二元羧酸(酸酐或酯)与多元醇(包括二醇)缩合 （或酯交换）或由内酯与多元醇聚合而成，常温下是固体。二元酸有苯二甲酸或苯二甲 酸酐或其酯、己二酸、卤代苯二甲酸等。多元醇有乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、三 羟甲基丙烷、季戊四醇等。不同品种的聚酯多元醇由于种类不同或制备工艺不一样，性 质也不一样，对于聚酯多元醇比较重要的几个指标是羟值、酸值、水分、粘度、分子量、 密度以及色度等。聚酯多元醇的特性及用途：聚酯型聚氨酯因分子内含有较多的酯基、 氨基等极性基团，内聚强度和附着力强，具有较高的强度、耐磨性。涂料用聚酯树脂 （分子量 2000-5000）主要以新戊二醇和间、对苯二甲酸等 2.1.2 异氰酸酯 制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)，4，4-二苯基甲烷二异氰 酸酯(MDI)等芳香族二异氰酸酯，以及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，六亚甲基二异氰酸酯 (HDI)，4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)， 1，12-十二烷基二异氰酸酯(C12DDI) XX 化工职业技术学院 6 等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。 由于脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成 的聚氨酯好，水性聚氨酯产品的贮存稳定性好，另外脂肪族二异氰酸酯耐黄变性比芳香 族二异氰酸酯好得多，所以国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族 二异氰酸酯制成。 我所在的水性聚氨酯车间所用的则是 HDI 和 H12MDI： 表表 2.22.2 HDIHDI 与与 H12MDIH12MDI 的物化性质的物化性质 异氰酸酯异氰酸酯外观外观NCO%分子式分子式毒性毒性 HDI无色透明液体25%C23H38N3O36.1 类有毒品 H12MDI无色透明液体31.8%C15H12N2O26.1 类有毒品 OCN NCO 六亚甲基二异氰酸酯（HDI） OCNCH2NCO 二环己烷基甲烷二异氰酸酯 （H12MDI） 2.1.3 扩链剂 DMPA 分子式：C5H10O4 分子量：134.03 物化性能：白色结晶粉末，熔点 175185，溶于丙酮、甲醇，不溶于苯、甲 苯。新戊基结构使它有良好的耐热性、耐水性和颜色稳定性，带有羧基的二元醇结构 又赋予它一些特殊用途。 产品用途：DMPA 是一种多用途的有机原料。本产品在水性聚氨酯制造中既是扩 链剂，又能使聚氨酯获得自乳化性能，可制成稳定性优良的自乳化性水性聚氨酯；还 用于制备聚氨酯水乳液型皮革涂饰剂，是传统的水乳性聚丙烯酸酯皮革涂饰剂的升级 换代产品 2.1.4 三乙胺（中和剂/成盐剂） 三乙胺，有机化合物，是具有有强烈的氨臭的淡黄色透明液体，在空气中微发烟。 微溶于水，可溶于乙醇、乙醚。有碱性，与无机酸生成可溶的盐类。 2.1.5 溶剂（丙酮或甲乙酮） 在聚氨酯乳液制备中，为了降低粘度，利于预聚体的分散，可加入适量有机溶剂， 可采用的有丙酮、丁酮、甲乙酮、二氧六环、N，N 一二甲基酰胺、N 一甲基毗咯烷酮等 XX 化工职业技术学院 7 水溶性(或亲水性)有机溶剂和甲苯等憎水性溶剂。考虑到成本、操作性等因素，最常用的 是丙酮，一下是丙酮的相关理化性质： 表表 2.2 丙酮的理化性质丙酮的理化性质 名称性质 相对密度（水 =1）0.80 相对蒸气密度（空气 =1）2.00 沸点()56.5 分子式C3H6O 饱和蒸气压 (kPa)53.32（39.5） 爆炸上限%（v/v）13.0 爆炸下限%(v/v)2.5 溶解性可与水、乙醇、乙醚等混溶 2.1.6 水 所谓水性聚氨酯即是以水代替有机溶剂，将乳液稀释，原料水除了用作聚氨酯的溶 剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体混合法为主， 在聚氨酯预聚体分散于水的同时，水也参与扩链。所以对所使用的原料水必须是严格控 制的，其中重要的控制指标是水的温度、电导率及 PH 值等，其中水中的钙、镁离子对乳 液的稳定性能影响最大，平时化学试剂工艺水即可满足生产需求。 XX 化工职业技术学院 8 2.2 工艺原理流程简图及方框图 我在的车间生产主要是多元醇和异氰酸酯经催化剂聚合反应之后，加入大量丙酮稀 释，再加扩链剂扩链，后加水经强剪切力作用下分散，生成成品粗乳液，在将乳液中的 水和丙酮分离出来生产出合格的成品乳液。主要反应方程式： RNCO+ROHRNHCOOR 主要分为投料、预聚反应、中和扩链、分散、脱溶剂（脱丙酮）五大部分。 图图 2.1 基本工艺流程图基本工艺流程图 图图 2.22.2 基本工艺流程方框图基本工艺流程方框图 2.3 工艺流程讲解 2.3.1 投料 XX 化工职业技术学院 9 公用工程准备好，夹套冷冻水循环起来（给多元醇降温） 。把生产某种产品的聚酯多 元醇（一般加热到 100 度左右）加入预聚釜中，加入到能钩到搅拌的量时启动搅拌。然 后加入小分子多元醇。加入其它散称物料，如 DMPA。适宜温度下加入多异氰酸酯。如 HDI、HMDI 然后少量丙酮稀释。适宜温度下加入催化剂。 2.3.2 预聚反应 加入催化剂后，等待反应自然升温，然后多次小量蒸汽加热，直至目标温度。温度 要控制在反应温度，不能超过反应温度，否则副反应会增加，影响产品性能。然后取样 分析-NCO。-NCO合格后，降温，加入大量丙酮稀释（丙酮会影响分散后乳液的粒径和 黏度，所以加入丙酮量要准） 。转至扩链釜。其中主要反应为异氰酸酯与聚酯多元醇的反 应，反应方程式： RNCO+ROHRNHCOOR 2.3.3 中和扩链 预聚体转至扩链釜后，启动搅拌，适宜温度下加入中和剂或扩链剂。中和的作用是 与预聚体中羧基反应，中和成盐，是预聚体更具有亲水性。有些预聚体的分子链不符合 要求，就要加入扩链剂进行扩链（链增长反应） ，使之在分散后粒径符合要求。反应一段 时间后，准备转至分散釜。此阶段一定要注意扩链时间，扩链时间太长会出现扩链过度， 导致分散后粒径过大。转至分散釜。 2.4.4 分散 转到分散釜后，开始加水分散，控制搅拌转速和加水的流量。分散就是把预聚体由 油包水（水是亲水基团）的状态，然后亲水基团吸水，通过相转变（在相转变的这个节 点，如果突然中断加水，会出现凝胶） ，形成水包油的现象。分散开后，继续搅拌一段时 间，准备转至脱丙酮釜。注意加水流量和时间的控制，加水过快可能导致分散不均匀； 加水过慢可能出现凝胶。 2.4.5 脱丙酮 分散好的粗乳液转至脱丙酮釜后，启动搅拌，加入消泡剂（防止脱丙酮过程起沫严 重） ，然后开始启动真空机组，然后逐步提真空，直至全真空。每隔一小时取样测粒径， 并观察釜内状况，是否起沫，如起沫严重，就要补加消泡剂。根据丙酮储罐的丙酮量和 加入的丙酮量比较，再由理论固含计算，来估计脱丙酮结束时间，然后取样测固体含量。 合格后，停真空。然后加入其它助剂和杀菌剂，并根据固含（一般高于理论值）补加工 艺水。搅拌一段时间，开始包装。此阶段主要是对真空度的控制，在逐渐提高系统真空 度来降低丙酮的沸点，从而更有利于脱除。注意在逐渐提高系统真空度的时候要注意脱 丙酮反应釜内的乳液状态，防止乳液起沫过于严重，从而影响脱丙酮的效率。 XX 化工职业技术学院 10 3 生产所需设备 3.1 预聚釜 水性聚氨酯的反应器一般为立式反应釜，带搅拌装置的罐式立式反应釜是间歇法合 成聚氨酯乳液时应用最广泛的。我所在的岗位是容积 3 立方米的反应釜，主要由罐体、 夹套、传动装置、轴封装置、螺带和框式复合式搅拌、进、出料口、容器法兰以及支座 等构成，由蒸汽加热，冷冻水降温。 要指出的是，反应釜容积的加大能降低投资和操作费用，并能提高劳动生产率。例 如，装置一台容积大一倍的反应釜比装置两台同容积的反应釜可降低投资 20%-30%，并显 著减少操作费用，还可以使产品稳定性提高。 但对于水性聚氨酯的制备，反应器容积增大会带来另一个问题，在反应物料体积增 大时，反应器容积与物料体积放大倍数的立方成正比，而夹套的面积与放大倍数的平方 近似成正比，即用于热交换的面积变化跟不上反应器容积的变化。而且预聚反应是很复 杂的反应，往往温度高会带来更多的副反应，所以为了加大换热面积，只会把预聚釜做 长，但由于装置限制，也不能做的太长。 表表3.13.1 反应器容积与热交换比表面积变化的比较反应器容积与热交换比表面积变化的比较 反应器容积/ m热交换比表面积/ (/m ) 1 2.5 5 10 16 25 4.3 3.2 2.3 2.0 1.7 1.5 有些预聚釜为了更好的换热，采用夹套加热，内盘管降温两套控温系统，更利于控 制温度变化。 3.2 中和扩链釜 聚合完的预聚体是在中和扩链釜完成中和与扩链反应。主要由罐体、夹套、传动 装置、轴封装置、螺带和框式复合式搅拌、进、出料口、容器法兰以及支座等构成。 加热方式与预聚釜不同，用热水加热，由冷冻水降温。 XX 化工职业技术学院 11 3.3 分散釜 聚氨酯的乳化是在分散釜中完成的，油溶性的聚氨酯树脂即便是引入了亲水基团， 它在水中的溶解也不是轻易实现的，必须借助剧烈搅拌等外力才能够完成。在水性聚氨 酯乳液的生产过程中，对所选乳化设备的主要要求是：1，搅拌速度快，即能给树脂以强 剪切力，以便使聚氨酯树脂均匀地分散在水中；2，转速可调,，以便乳化过程中进行必 要的反应。 分散釜与预聚釜、中和扩链釜主要的区别在于：分散釜不是夹套，是半盘管；搅拌 是带锯齿的分散盘，为分散提供强剪切力；釜壁带有折流板，使混合效果更佳。 3.4 脱溶剂釜 给脱丙酮提供足够的空间，搅拌是反向双搅拌，大搅拌为框式搅拌，小搅拌为平叶 推进式搅拌，带有夹套。 3.5 精馏塔 我所在的岗位精馏塔是填料塔，2.5 米左右，我们主要目的是脱除丙酮，不需要给丙 酮精馏。使用回流的方法，为塔顶和塔底有 5-7的温度差提空场所，更容易的脱除丙酮。 3.6 塔顶冷凝器 是一个列管式换热器，满足在蒸馏过程中对蒸发丙酮气冷凝的能力，防止丙酮气排 放至大气中去，污染大气。 3.7 真空泵 在实际生产过程中，需要考虑的因素有乳液的温度不得超过 50，并且丙酮的沸点 在常压下为 56.5，所以在常压下将丙酮加热分离出来务必会严重影响产品的质量。所 以要在负压条件下加热，将丙酮与 PU 乳液分离出来，并达到固体含量值在要求范围之内。 真空度最高可达到 -0.1Mpa 即可，并且在 0 至-0.1Mpa 范围内可调压力，水环真 空泵即可满足要求 XX 化工职业技术学院 12 4 总结 4.1 水性涂料的发展趋势 随着科技进步和国民经济的高速发展，人们的环保意识日趋增强、对健康的要求越 来越高，环保法规也日趋完善，节资节能，保护环境，已成为全球涂料界面临的主要问 题。水性漆的开发在世界范围内受到重视：在欧美发达国家，水性漆的普及率已达 80% 以上。涂料工业大致可分为三个应用领域，而水性涂料在最大的两个应用领域中占有相 当的比例。在建筑涂料领域里，水性涂料在工业发达国家中占绝对优势，比如在德国占 到 93%，即使在西欧发展最慢的挪威也有 60%份额。在工业涂料领域里，欧洲的水性工 业涂料已超过 100 万吨，2015 年将达到 200 万吨。水性工业涂料在世界工业涂料中已占 30%，到 2015 年将达到 50%以上。现在欧洲水性工业涂料已占到 40%；在专用涂料领域， 目前水性涂料正在以前所未有的速度向汽车修补涂料、防腐蚀涂料、道路标示涂料等所 占比重较大的领域发展。 4.2 水性聚氨酯涂料的发展前景 目前，国内外生产的水性聚氨酯涂料几乎都是单组分的，而单组分体系的抗拉伸强 度提高的程度很有限，对于高强度的涂膜,必须采用双组分体系，其综合性能与传统的溶 剂型双组分聚氨酯产品相当，这正是当前国内外的发展方向之一。 由于溶剂型聚氨酯涂料对于人类自身和生态环境的严重威胁日益明显，绿色涂料替 代溶剂型涂料成为必然。而水性聚氨酯涂料具有经济节能环保和安全的特点，符合时代 发展的要求，势必得到大力的推广和应用。绿色涂料的开发和推广成为 21 世纪涂料的主 要方向。聚氨酯涂料在我国的推广和应用取得了可喜的成绩，但是也存在一些空白，这 都是有待提高的空间。相信随着市场的发展和中国科研力量的不断加强以及科研队伍的 壮大，新的适合消费者需求的具有更高质量的聚氨酯涂料会不断得到开发和推广应用。 XX 化工职业技术学院 13 参考文献 1许戈文. 水性聚氨酯材料 M.北京:化学工业出版社, 2006: 31-226. 2潘祖仁. 高分子化学 M.北京:化学工业出版社, 1996: 45-47. 3曹惠庆.水性聚氨酯的制备及性能研究D北京：北京化工大学，2005. 4邵菊美.水性聚氨酯的合成及其改性研究D.苏州:苏州大学，2003. 5李绍雄,刘益军. 聚氨酯树脂及其应用 M. 北京:化学工业出版社, 2002: 25-29. 6陈伟力，何国山水性聚氨酯原料的选择J广东塑料，2005(3)：6-11. 7洪啸吟,冯汉保. 涂料化学 M. 北京:科学出版社, 1997: 68-71. 8严瑞瑄,唐丽娟. 水溶性高分子产品手册 M. 北京:化学工业出版社, 2003: 35-39. 9陈国强. 水性聚氨酯制备及其改性 J. 苏州大学学报(自然科学版), 2004, 24(2):43-46. 10汪多仁. 水性聚氨酯的合成与应用 J. 中国皮革, 2001, 3(4): 15-18. 11周本励，冯明霞译.涂料工厂设备 M. 北京:化学工业出版社, 1987: 65-69. XX 化工职业技术学院 14 致谢 首先感谢指导老师 XXX 老师百忙之中抽出时间来对我的论文提出实践性的建议，帮 助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。 在大学的三年里，我学到了很多，也懂得了很多，感谢母校，感谢老师，感谢同学 们对我的关心和爱护。是大家的帮助使我走到了今天，是大家给了我一切，让我从一个 什么都不懂的学生逐渐成熟起来，学会了去追寻和实现自己的梦想，你们的关心和帮助 我会永远铭记，也会成为我今生永远前进的动力。同时，也要感谢我的企业指导老师 XXX 师傅，他严谨求实的工作态度，做事认真的工作作风，丰富的实践经验，扎实的理 论功底，娴熟的操作技能使我受益匪浅，是我学习的榜样，并且每次都是很细心地指导 我，即使我犯过那么多错误，他都是那样不厌其烦地耐心教导我，在此对他表示衷心的 感谢！ 由于时间仓促，加之能力有限，我的论文中依然存在很多不足之处，希望各位老师 同学给予批评与指正。 感谢我的学校和我的老师对我的培养！ XX 化工职业技术学院 15 请您删除一下内容，请您删除一下内容，O(_)O 谢谢！谢谢！Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the seven-day Chinese 请您删除一下内容，请您删除一下内容，O(_)O 谢谢！谢谢！National Day holiday could be the best occasion to enjoy a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may become 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 take the holiday to visit domestic tourist destinations, crowds and busy traffic are inevitable at most places. Also to be expected are increasing transport and accommodation prices, with the possibility that there will be no rooms available. It is also common that you ll wait in the line for one hour to get a ticket, and another two hours at the site, to only see a tiny bit of the place due to the crowds. Last year, 428 million tourists traveled in China over the week-long holiday in October. Traveling during this period is a matter that needs thorough preparation. If you are short on time to plan the upcoming “Golden Week“ it may not be a bad idea to avoid some of the most crowded places for now. There is always a place so fascinating that everyone yearns for. Arxan is a place like this. The beauty of Arxan is everlasting regardless of the changing of four seasons. Bestowed by nature, its spectacular seasonal landscape and mountains are just beyond word. Arxan is a crucial destination for the recommended travelling route, “China Inner Mongolia Arxan Hailar Manzhouli“. It is also the joint of the four prairies across the Sino-Mongolian border, where people gravitate towards the exotic atmosphere mixed with Chinese, Russian, and Mongolia elements. As a historic site for the Yitian Battle, Arxan still embodies the spirit of Genghis Khan. Walking into Arxan, you will be amazed by a kaleidoscope of gorgeous colors all the year round - the Spring azaleas blooming red in the snow, the Summer sea wavering blue in the breeze, the Autumn leaves painted in yellow covering volcanic traces, and the Winter woods shining white on the vast alpine snowscape. Hinggan League Arxan city is situated in the far eastern area of Inner Mongolia Autonomous Region. Its full name “Haren Arxan“ means “hot holy water“ in the Mongolian language. Arxan is a tourism city in the northern frontier with a blend of large forest, grand prairies, vast snowfield, heaven lake cluster, thermium, as well as volcanic cluster. It is a rare and unique ecotourism base filled with healthy sunshine, clean air and unspoiled green. Nestled close to the countrys largest virgin forest, and known for its spring and ecological environment, Arxan is marveled at by many tourists as the purest land on earth. You cannot miss out the Autumn of Arxan. It is definitely the best with brightly-colored scenery full of emotions. Autumn in the northern part of the country comes earlier than the South. A September rain followed by the footprints of Autumn brings more colors to the once emerald green mountain and blooming grassland. Shutterbugs flock to see for themselves the marvel of splendid colors around the mountains and waters, many of whom have travel a long distance and even camp here only to capture a moment of the nature wonder. The silver birch turns golden, while the larch is still proudly green. You will find yourself drowned in the intoxicating red of the wild fruits as well as the glamour of flowers in full blown. And your heart will be lingering on the woods as its time for the wild fruits to ripe. The picturesque Arxan in Autumn is indeed a fairyland only exists in a dream that satisfies all your fantasies. If it rains heavily on Saturday night, some elderly Chinese will say it is because Zhinu, or the Weaving Maid, is crying on the day she met her husband Niulang, or the Cowherd, on the Milky Way. Most Chinese remember being told this romantic tragedy when they were children on Qixi, or the Seventh Night Festival, which falls on the seventh day of the seventh lunar month, which is usually in early August. This year it falls on Saturday, August 2. Folklore Story As the story goes, once there was a cowherd, Niulang, who lived with his elder brother and sister-in-law. But she disliked and abused him, and the boy was forced to leave home with only an old cow for company. The cow, however, was a former god who had violated imperial rules and was sent to earth in bovine form. One day the cow led Niulang to a lake where fairies took a bath on earth. Among them was Zhinu, the most beautiful fairy and a skilled seamstress. The two fell in love at first sight and were soon married. They had a son and daughter and their happy life was held up as an example for hundreds of years in China. Yet in the eyes of the Jade Emperor, the Supreme Deity in Taoism, marriage between a mortal and fairy was strictly forbidden. He ordered the heaven troop to catch Zhinu back. Niulang grew desperate when he discovered Zhinu had been taken back to heaven. Driven by Niulangs misery, the cow told him to turn its hide into a pair of shoes after it died. The magic shoes whisked Niulang, who carried his two children in baskets strung from a shoulder pole, off on a chase after the empress. The pursuit enraged the empress, who took her hairpin and slashed it across the sky creating the Milky Way which separated husband from wife. But all was not lost as magpies, moved by their love and devotion, formed a bridge across the Milky Way to reunite the family. Even the Jade Emperor was touched, and allowed Niulang and Zhinu to meet once a year on the seventh night of the seventh month. This is how Qixi came to be. The festival can be traced back to the Han Dynasty (206 BC-AD 220). Traditionally, people would look up at the sky and find a bright star in the constellation Aquila as well as the star XX 化工职业技术学院 16 Vega, which are identified as Niulang and Zhinu. The two stars shine on opposite sides of the Milky Way. Customs In bygone days, Qixi was not only a special day for lovers, but also for girls. It is also known as the “Begging for Skills Festival“ or “Daughters Festival.“ In this day, girls will throw a sewing needle into a bowl full of water on the night of Qixi as a test of embroidery skills.