工厂设计 聚酯工艺技术方案
聚酯生产工艺方法

聚酯生产工艺方法聚酯生产的工艺路线虽然多种多样,但归根到底是由酯化(或酯交换)和缩聚两个步骤组成。
其中酯化过程可以分一段酯化、二段酉旨化或者三段酯化,而缩聚又可以分为预聚和最终缩聚等几个阶段。
从整体上看,从酯化到缩聚,反应温度由低到高,反应压力由高到低,PET得高分子量PET产品,在最终缩聚阶段往往采用高真空技术,使缩聚反应平衡向目标产品方向移动。
一、聚酯生产工艺流程(略)二、酯化1.酯化系统工艺流程(略)2.酯化过程的工艺操作条件3.酯化过程的分段根据不同的工艺要求,酯化过程可分一段、二段、三段来完成。
以二段酯化较普遍,也有采用一段酯化的工艺技术,少数老厂则采用三段酯化。
不管酯化过程的分段数量是多少,在酯化反应结束时,总要求其酯化率大于95%。
在实际过程中,每段酯化过程需要一个反应器,所以,一段酯化工艺要比三段酯化工艺少两只反应釜,在工艺流程上前者就显得十分紧凑,而且反应所需的时间也比较短,这就要求酯化反应器的设计思路新颖,结构合理,工艺参数选择适当。
例外,吉玛公司在长征厂设计三段酯化,而仪化聚酯则改成二段酯化,从反应器结构上看,仪化装置的酯化釜由于使用了环形隔板,物料运动的情况仍可以看作是分三个阶段进行(理想混合流一平推流一理想混合流):①PTA—EG浆料先在IOROl内室呈理想混合流混合升温反应;②反应物料进入IOROl环形外室呈平推流运动,再进入10R02外室呈平推流运动;③IORO2外室又溢流至内室呈理想混合流反应。
三、预聚物1.预缩聚工艺流程(略)2.预缩聚过程的工艺操作条件经过酯化反应,虽然PTA的酯化率已达到95%以上,但仍有部分竣基未完成酯化反应。
为了使这部分竣基进一步发生反应,缩聚过程往往采用逐步提高真空度的方法,达到既充分完成酯化反应,又尽快加速缩聚反应的目的,所以,将缩聚过程分为预缩聚和最终缩聚。
在预缩聚阶段,真空度控制较低,可适当保持物料中有较多的EG含量,促使其与竣基充分反应,而最终缩聚阶段,真空度控制较高,以便获得较高分子量的聚酯产品。
聚酯生产工艺流程

聚酯生产工艺流程聚酯生产工艺流程是指将聚酯树脂制作成聚酯纤维的一系列工艺过程。
下面将介绍一下聚酯生产工艺流程。
1. 聚酯原料准备:首先需要准备聚酯原料。
聚酯原料一般由聚酯酸和聚醇按一定比例混合而成。
选择合适的聚酯酸和聚醇以及控制它们的比例是保证聚酯纤维物化性能的关键。
2. 聚酯树脂合成:将聚酯原料放入反应釜中进行聚合反应。
首先在高温下将聚酯酸和聚醇进行缩聚反应,生成聚酯树脂。
同时要控制反应釜中的温度、压力和反应时间,以确保树脂的质量。
3. 聚酯树脂精炼:将合成的聚酯树脂进行精炼处理。
主要是通过过滤、洗涤和脱溶剂等工艺步骤来去除树脂中的杂质和残留溶剂,提高树脂的纯度和质量。
4. 聚酯树脂溶液制备:将精炼后的聚酯树脂加入溶剂中,制备成聚酯树脂溶液。
通常溶剂是有机溶剂,如甲苯、二甲苯等。
通过控制树脂的浓度和溶剂的比例,可以调节聚酯纤维的物理性能。
5. 聚酯纤维成型:将聚酯树脂溶液通过纺丝工艺成型成聚酯纤维。
通常采用湿法纺丝或干法纺丝。
湿法纺丝是将树脂溶液通过细孔板喷出,形成纤维。
干法纺丝则是将树脂溶液喷入热风中,使溶剂蒸发,形成纤维。
6. 聚酯纤维拉伸:将成型的聚酯纤维进行拉伸处理。
通过拉伸可以增强纤维的物理性能,如拉伸强度和拉伸模量。
拉伸处理的条件包括拉伸速度、拉伸温度和拉伸倍数等。
7. 聚酯纤维固化:将拉伸处理后的聚酯纤维进行固化处理。
通常是通过热定型或化学固化来完成。
热定型是将纤维加热到一定温度,使树脂分子间相互交联,从而固化纤维。
化学固化则是通过添加固化剂使纤维在常温下进行固化。
8. 聚酯纤维后处理:将固化后的聚酯纤维进行后处理。
主要包括热定型、切割、卷绕等步骤。
热定型可以改善纤维的尺寸稳定性和平滑度。
切割是将纤维切成一定长度,以便后续加工和使用。
卷绕则是将纤维卷成纱线或成品。
以上就是聚酯生产工艺流程的主要步骤。
不同的工厂和生产线可能略有不同,但总体上都是围绕着聚酯原料准备、聚酯树脂合成、聚酯纤维成型和聚酯纤维后处理展开的。
聚酯生产工艺设计

聚酯生产工艺设计(1)、生产流程PTA法合成聚酯过程包括酯化和缩聚两个阶段, 每个阶段根据反应程度的不同,可以采用1~3个反应器; 根据反应器数量的不同, 可以将合成工艺分为三釜流程和五釜流程。
杜邦技术采用三釜流程, 即酯化釜、预缩聚釜和终缩聚釜; 而吉玛、钟纺和伊文达技术均采用五釜流程, 即第一酯化釜、第二酯化釜、第一预缩聚釜、第二预缩聚釜和终缩聚釜。
五釜流程每个阶段的反应较均匀, 副产物少; 三釜流程的反应均匀性稍逊色, 但流程短, 可减少设备和管道的数量。
从发展上看, 三釜流程更有前程。
三釜流程与五釜流程的缩聚工艺条件基本相似, 但酯化工艺条件差别较大。
五釜流程采用较低酯化温度和较低操作压力; 而三釜流程则采用较高的EG/PTA摩尔比和较高的酯化温度, 目的是强化反应条件, 加快反应速度, 缩短反应时间。
五釜流程的总反应时间约为6~10h; 而三釜流程为3.5~4.0h。
整个生产过程中, 各阶段温度是逐渐提高的, 由酯交换阶段的230℃左右升到后缩聚釜的287℃左右; 各阶段压强是逐渐降低的, 由酯交换阶段的常压到后缩聚釜的133 32~400Pa(绝压)进行操作。
另外, 除主生产线外, 还有EG再生及催化剂、辅药配制装置。
(2 )、生产设计设计单系列生产能力为300吨/天,采用PTA法五釜流程连续生产装置,如图1所示,以PTA装置的精对苯二甲酸和乙二醇为原料,经过浆料配制、酯化、预缩聚、终缩聚等工艺,生产熔体和聚酯切片。
PTA和EG及添加剂一起加入混合缸中进行混合, 浆料配制为间隙式, 每隔几小时配一批料。
开始反应时,PTA颗粒悬浮于EG之中,酯化反应为多相反应,反应速率取决于PTA颗粒在反应物中的溶解速度,酯化反应速率较低。
PTA的溶解速度是随着酯化产物(即对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚体)含量的增加而增加,当达到清晰点之后,PTA完全被溶解于体系中,反应呈均相反应,反应速率取决于PTA与EG的反应速率,且与反应物中的PTA与EG浓度有关,反应速率较高。
PET生产车间的工艺设计

PET生产车间的工艺设计为了保证PET(聚酯)生产车间的工艺设计能够高效、安全地进行,以下是一个关于该车间工艺设计的详细描述。
1.生产工艺流程:首先,需要确定PET生产车间的工艺流程。
一般来说,PET生产车间的主要工艺包括原材料准备、酯交换反应、脱除水分、聚合、净化和去除固体杂质、挤出和加工,最后是包装和贮存。
整个流程需要依次进行,并且每个步骤都需要设定相应的工艺参数,以保证产品的质量。
2.原材料准备:在PET生产车间的工艺设计中,原料准备是非常关键的步骤。
原料主要包括对苯二甲酸和乙二醇。
这些原料需要经过精确的配比和称量,以确保在酯交换反应中得到预期的结果。
3.酯交换反应:酯交换反应是PET生产的核心步骤,在该步骤中,苯二甲酸和乙二醇在高温和高压条件下进行反应,生成聚对苯二甲酸乙二醇丙二酸酯(PET)。
4.脱除水分:在酯交换反应中,水是一个副产品,需要从反应体系中被脱出。
因为水会对聚合反应产生不利影响,所以确定一个恰当的脱水方法是非常重要的。
一种常用的方法是通过使用惰性气体将水分从反应体系中蒸发出来。
5.聚合:聚合是将预聚体转化为PET的过程。
在此步骤中,预聚体会被连续加热到高温区域内,然后被快速冷却。
这种冷却过程能够促使聚合反应的进行,从而形成聚合物链。
在该步骤中,需要设定合适的温度和时间,以确保聚合反应可以有效地进行。
6.净化和去除固体杂质:在聚合过程中,会产生一些不纯物质和固体杂质。
这些杂质需要被去除,以保证产品的纯度和质量。
这可以通过使用过滤器和其他净化装置来实现。
7.挤出和加工:一旦PET被聚合成薄片状,它就可以通过挤出和加工来制成所需的产品形状。
挤出是指将PET薄片经过预先设定的模具和机械装置挤压成所需形状的过程。
这需要设定合适的温度和压力,以保证挤出的质量和效率。
8.包装和贮存:最后一步是将成品包装并储存起来。
成品需要被正确包装,以防止受到外界污染和损坏。
储存过程中,需要确保成品的质量和保存期限得到保证。
聚酯生产技术 聚酯工艺技术

项目六 聚酯生产技术
任务二:聚酯工艺路线探究
第4讲:聚酯工艺技术
聚酯生产技术
1
高聚物生产技术
一、聚酯主要生产工艺
直接酯化 法PET的 生产工艺
五釜 工艺
三釜 工艺
吉玛 德国 钟纺 日本 伊文达 瑞士
杜邦 美国 莱茵 意大利
聚酯生产技术
2
高聚物生产技术
二、工艺流程与技术特点
1、吉玛工艺
聚酯生产技术
5
高聚物生产技术
聚酯生产技术6来自高聚物生产技术3、伊文达工艺
(1)酯化、缩聚等主工艺过程充分利 用压差和位差作为物料搅拌和输送 动力,减少动设备,能耗低;
(2)反应器结构合理,有利于传质、 传热和反应的需要;
(3)缩聚过程的喷淋冷凝器均设有自 动刮板,解决了真空系统的堵塞问 题。
聚酯生产技术
(1)选用单一的缩聚催化剂; (2)酯化反应温度较低,停留时间较长,但操作 稳定,产品中二甘醇(DEG)含量较低,产品质量 较好; (3)采用刮板冷凝器,解决了缩聚真空系统低聚 物堵塞的问题。
聚酯生产技术
3
高聚物生产技术
聚酯生产技术
4
高聚物生产技术
2、杜邦工艺
(1)工艺流程简单合理,停留时间短, 虽然反应条件强烈,但产品质量较好; (2)设备简单,动设备少,维修量少, 装置连续运行时间较长,可达到4年; (3)添加剂加入口有喷嘴和静态混合器 ,分散性好,品种转换时间较。
7
高聚物生产技术
聚酯生产技术
8
高聚物生产技术
4、钟纺工艺
(1)能耗低,生成的副产物少。 (2)各级反应条件适中,使产品质量 较高; (3)产品黏度控制稳定; (4)产品的相对分子质量分布好。
聚酯生产工艺介绍

聚酯生产工艺介绍聚酯是一种重要的合成材料,广泛应用于纺织、包装、电子、汽车等领域。
聚酯的生产过程主要包括聚合、聚合物化、后处理等步骤。
本文将介绍聚酯生产的工艺流程及相关工艺参数,以便更好地了解聚酯的生产过程。
聚酯的生产工艺可以分为两个主要阶段:预聚合和聚合。
预聚合是指将丙二酸二甘醇酯(PETG)和丙二酸二甘酯(PTA)在特定条件下反应,生成聚酯的预聚体。
预聚合的主要目的是生成高分子量的预聚体,为后续聚合提供原料。
首先,将PETG和PTA按一定的比例加入反应釜中,加入少量的反应剂,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PBT)。
然后,加热反应釜至一定温度,如130-160℃,并进行搅拌,以促进反应的进行。
反应通常持续数小时,直至反应物完全转化为预聚体。
在反应过程中,可以通过监测反应物浓度的变化来判断反应的进行情况。
完成预聚合后,将反应物冷却,并制备成颗粒或固体块状。
聚合是指将预聚体与对苯二甲酸(PTA)或乙二醇(EG)进行聚合,生成高分子量的聚酯。
聚合的主要目的是形成线性聚合物,提高聚酯的物理性能和加工性能。
首先,将预聚体和PTA或EG按一定比例加入反应釜中。
然后,加入聚合催化剂,如锌醇,以促进聚合反应的进行。
反应釜内加入溶剂,如甲醇、氯仿等,以提高反应的速度和效率。
反应通常在高温高压条件下进行,通常在200-270℃,压力在5-15MPa之间。
反应时间通常在2-6小时之间。
完成聚合后,将反应产物进行冷却,并经过洗涤、干燥等后处理步骤,最终得到成品聚酯。
聚酯生产的工艺参数主要包括温度、压力、反应时间、反应物比例等。
不同的工艺参数会对聚酯的性能和结构产生影响。
温度和压力通常会影响聚合反应的速度和效率,过高的温度和压力可能导致聚酯的分解。
反应时间通常由预聚合和聚合的需求确定,过长的反应时间可能导致聚酯的链断裂。
反应物比例通常由所需的聚酯性能和预聚物的分子量确定,不同的比例可以得到不同性能的聚酯。
总之,聚酯的生产过程包括预聚合和聚合两个主要阶段。
聚酯工艺技术

聚酯工艺技术聚酯工艺技术是一种广泛应用于纺织、塑料、薄膜与建筑等领域的制造工艺,该工艺主要通过对聚酯原料进行物理化学反应,使其形成具有特定性质与功能的聚合物。
本文将介绍聚酯工艺技术的一般步骤及应用领域。
首先,聚酯工艺技术的一般步骤包括原料选择、预处理、聚合反应、固化与后处理。
聚酯原料可分为酸酐类与二醇类两种,其中酸酐类一般为二羧酸酐,如酞酸、间苯二甲酸等;而二醇类一般为二元醇,如乙二醇、丁二醇等。
在预处理阶段,需要将原料与催化剂加热搅拌,使其均匀混合,并去除其中的杂质。
随后,将混合物转入反应釜中进行聚合反应,一般采用脱水缩聚法,即将原料以高温下反应,使水分脱离,生成聚酯。
反应时间与温度的控制对聚酯的分子量与分布影响较大,需要根据具体要求进行调整。
固化阶段即通过冷却与固化剂添加使聚酯形成固体结构,从而获得较好的机械性能与化学稳定性。
最后,进行后处理,包括切割、复合、印刷等工艺。
聚酯工艺技术在纺织领域应用广泛,其制成的聚酯纤维具有优异的力学性能与耐热性,可用于生产服装、家纺、工业材料等。
例如,聚酯纤维制成的衣物不仅具有舒适的手感,而且具备良好的抗褪色性与抗皱性,因此深受消费者喜爱。
此外,聚酯纤维还可与其他纤维混纺,制成功能性面料,如具有透湿排汗功能的运动服装。
在塑料领域,聚酯工艺技术可以生产出高强度、耐热、耐化学品侵蚀的聚酯塑料。
这种塑料不仅可以用于制作各种常见的塑料制品,如瓶子、薄膜、塑料容器等,还可以用于制作特殊要求的工业部件,如电子元件外壳、机械零件等。
另外,聚酯工艺技术还可以用于薄膜制备领域,例如制造光学薄膜、液晶显示器薄膜等。
此外,聚酯还可以作为建筑材料的增强剂,可以用于混凝土增强与防水涂料的制备。
总的来说,聚酯工艺技术是一种重要的制造工艺,通过对聚酯原料进行物理化学反应,形成具有特定性质与功能的聚酯材料。
它在纺织、塑料、薄膜与建筑等领域有着广泛的应用,其制造流程包括原料选择、预处理、聚合反应、固化与后处理。
聚酯切片生产工艺

3 .熔点 由于各种副反应的存在,使得聚酯中存在部分杂质, 同时聚合物结晶的缺陷和各处结晶度的差异也会影响聚酯 的熔点,实际聚酯的熔点都在265℃以下,熔点温度是某 一个范围。国标中对熔点的规定在252℃— 262℃之间。
4 .二甘醇 聚酯二甘醇是衡量生产过程中醚化副反应程度的一个 重要指标,从实验结果来看,二甘醇含量的增加。可使聚 酯的熔点或软化点下降,耐热氧化性和耐光性变差。在同 样的染色条件下,可使聚酯纤维的染色加深,上色率提高。
3 .废气处理 酯化废水经分馏塔分馏之后,分馏 塔顶部排出大量废气,主要成分是乙醛 等小分子有机物,此部分废气应送到热 煤炉内进行焚烧。装置配有4炉:2台热 煤炉和2台水蒸气锅炉,燃料为重油。主 要的监测项目为:烟尘、硫化物、氮化 物和CO等。
2.乙二醇【EG】
乙二醇又名“甘醇”、“1,2亚乙基二醇”,简称EG。化学式 (HOCH2)2,乙二醇是无色无臭、 有甜味液体。乙二醇能与水、丙酮 互溶,但在醚类中溶解度较小。乙 二醇的高聚物聚乙二醇(PT 生产中,酯化过程一般 不需要催化剂,而缩聚过程必需催化剂。选择催 化剂时,应符合下列要求:
主要生产设备
生产过程控制
成品检验 三废处理
成品检验
1 .粘度 一般纤维级聚酯切片的特性粘度为0.645, 特性粘度太低,聚酯分子量小,纺丝过程拉伸困 难,粘度太高,拉伸时拉伸应力过大,大分子不 好取向。 2 .端羧基含量 一般来说,端羧基的来源主要为未反应 TPA或降解后的产生,从理论上讲,完全反应的 聚酯的端羧基应该为零,实际上,因为各种因素 的存在,各种工艺条件下聚酯切片的端羧基含量 有很大的不同。
工艺流程图
排气
EG
添加剂
TPA
分 馏 塔 水
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工艺技术方案§1.1 工艺技术方案的选择§1.1.1原料路线确定的原则和依据1.运输方便、廉价;2.供应稳定;3.原料质量好、反应平稳。
用于不饱和聚酯树脂制造的原料主要有:(1)二元醇:乙二醇、丙二醇 (与单体互溶性好 )、甘油 (耐热 )、一缩二乙二醇 (柔韧 )、新戊二醇 (耐药品性 )、3,3 二醇 (耐热性、耐药品性 )等。
(2)不饱和二元酸(酐):顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、衣康酸、柠康酸、四氢苯二甲酸、氯代马来酸等。
(3)饱和二元酸(酐):苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氯代苯酐、丁二酸、己二酸、癸二酸、氢代苯酐等。
(4)交联剂:一般用苯乙烯、对氯代苯乙烯、邻氯代苯乙烯、2-甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、一缩二乙二醇二丙烯酸酯、苯基二丙烯磷酸酯 (耐火 )、三聚氰酸三丙烯酸酯 (耐热 )和季戊四醇二丙烯缩醛醚 (气干性 )等。
(5)引发剂:主要是使用有机过氧化合物 .常用的过氧化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮、叔丁基过氧化氢、过苯甲酸叔丁酯等。
(6 )促进剂:环烷酸钴、环烷酸钒、异辛酸钴、异辛酸钒、N ,N -二甲基苯胺、硫醇类和 1 ,3-二酮类等。
(7)抑制剂:对苯二酚、醌、间苯二酚、苯酚以及它们的衍生物、三甲基苄基氯化铵、三甲基苄基溴化铵、三甲基苄基醋酸铵等。
在本设计方案中选择的主要原料是丙二醇、一缩二乙二醇、苯酐、顺酐、苯乙烯。
丙二醇有两种异构体:1,3-丙二醇和1,2-丙二醇。
聚酯生产中所用的是后者,为粘性液体,可和水与醇以任何比例混溶。
在树脂生产中可以单独使用或与其他二元酸共用。
采用丙二醇所制得的树脂结晶性较低。
一缩二乙二醇在树脂生产中有利于提高树脂的柔性,降低结晶性。
但分子中的氧桥会提高固化后树脂对水的敏感性。
邻苯二甲酸酐称为邻苯二甲酸酐或苯酐,是邻苯二甲酸的脱水产物,邻苯二甲酸有两个羧基直接加在苯环的邻位上,都可以酯化,但其结构中不含非芳族的不饱和双键,因此没有不饱和性,由于两个羧基处于邻位,很容易脱水制成酸酐,实际使用的均为酸酐。
一般说来在聚酯中引入苯二甲酸酐代替部分顺丁烯二酸酐,可以调节聚酯的不饱和性,使之具有良好的综合性能。
例如提高树脂的韧性,改善聚合产物与苯乙烯的相容性,在树脂配方中使用很普遍。
顺丁烯二酸酐简称〝顺酐〞,是顺丁烯二酸的脱水产物,溶于水后生成顺丁烯二酸。
顺丁烯二酸是带有四个碳原子的αβ不饱和二元羧酸,其分子上两个羧基都很容易发生酯化反应,同时又含有不饱和双键可以和其他单体进行加成反应。
在实际生产中常用的是顺丁烯二元酸酐,因为它熔点低,含水少,反应速度快。
交联单体采用苯乙烯。
苯乙烯可以按各种比例溶于醇,醚,极微量溶于水。
单体苯乙烯在光,热或催化剂作用下容易聚合成聚苯乙烯,它与不饱和聚酯共聚后,其共聚物可反映出聚苯乙烯的某些电绝缘性,耐水,耐化学等优良性能。
苯乙烯上乙烯基中的双键可用于树脂聚酯的交联。
由于其反应快,性能好,价格低,故是应用最广的交联单体。
在树脂中苯乙烯的含量一般为25-35%。
可使树脂呈琥珀色或无色。
但用苯乙烯交联的树脂其折光率高于玻璃纤维,故不易作透明材料。
苯乙烯在空气中或阳光下,开始缓慢聚合,但很快就会被空气中自动形成的过氧化物加速聚合,故必须加阻聚剂,如硫磺,对苯二酚,连苯三酚,单、二、三硝基苯,苦酰胺等。
表4-1通用不饱和聚酯树脂工艺配方(1)缩聚反应反应式1.1摩尔丙二醇1摩尔顺酐反应生成1摩尔顺丁烯二酸丙二醇酯。
c c o oo HO CH 3CH 2O C O HC C O OHCH 3CH CH 2OH HO +2.1摩尔丙二醇和1摩尔苯酐反应生成1摩尔邻苯二甲酸丙二醇酯。
c c o o o +CH 3CH 2OH HO HO CH 3CH 2O C O C OOH3.1摩尔乙二醇1摩尔顺酐反应生成1摩尔顺丁烯二酸乙二醇酯。
HC CHc c o oo H 2C H 2C OH OH HO CH 2CH 2O C O HC CH C O OH +4.1摩尔乙二醇和1摩尔苯酐反应生成1摩尔邻苯二甲酸乙二醇酯。
c c o o o+CH 2CH 2OH HO HO CH 2CH 2O C O C OOH5.2摩尔丙二醇1摩尔顺酐和1摩尔苯酐反应,在均匀结构中产生以下反应。
HC CH c c o o o c c o o oCH 2CH O C O C OOHHO CH CH 3CH 2O C O C O O CH 3CH CH 2OH HO 3H 2O +2++6.2摩尔乙二醇、1摩尔顺酐和1摩尔苯酐反应,在均匀结构中产生以下反应。
c c o o o c c o ooCH 2CH 2O C O C O OHHO CH 2CH 2O C O HC C O O CH 2CH 2OH HO H 2O +2++7. 以上反应继续进行,即形成高分子链。
CH CH 3CH 2O C O C O O HO CH CH 3CH 2O C O HC CH C O O n n CH 2CH 2O C O C O OH CH 2CH 2O C O HC CH C O O m m (2)固化反应反应式CHCH 3CH 2O C O C OO O CH CH 3CH 2O C O CH CH C O O CH 2CH 2O C O C O O CH 2CH 2O C OC HCH C O O CH 2HCn CH 2HC n(3)流程简介如图所示:§1.1.2国内外工艺技术概况随着我国FRP工业的快速发展,目前全国各地,特别是江苏、浙江和广东等地区玻璃钢机械化成型技术也不断提高。
根据我国FRP工业协会和有关信息中心提供情况,目前我国引进的成型加工设备和国内自己配套的设备大约为 800套。
为了配合引进的成型加工生产线和国内自己配套的加工生产线,近年来我国开发和完善了各种树脂,比如邻苯、间苯和乙烯基树脂、阻燃树脂、低收缩树脂、亚克力粘合树脂、拉挤树脂、人造花岗岩树脂、原子灰、RTM树脂、SMC树脂及片材等,并已形成一定的生产能力。
随着我国汽车工业和房地产住宅业的开发,十几年来也带动了我国高强度、低收缩SMC树脂及片材,以及FRP拉挤门窗的配套生产。
SMC成型加工技术引进和逐步发展壮大,主要大、中型企业由以往手糊加工技术为主,现在正逐步减少。
人造大理石等加工方法也由过去胶衣饰面、平面浇铸发展到直接用间苯和乙烯基树脂与填料混合制块切片抛光。
树脂传递模塑 (RTM )是一种优良的复合材料模压成型方法。
其特点是模具造价低,生产周期短,制造成本低,工艺技术先进,性能好,环境污染少,可制作尺寸较为精确的复杂制品。
这一加工技术自问世以来,应用面越来越广。
无论是高性能航天航空复合材料,还是一般常规增强材料均可采用RTM成型加工工艺,并已取得了显著的成效。
另外加工中采用功能性填料,如镁纤材料、纳米级硅粉和中空微珠材料等也已取得了一定的进展。
国外UPR成型加工技术,除了手糊法之外,还有缠绕法、冷模压法、低压成型和浇铸等。
70年代末和80年代初期,美国以喷射法为主,日本、英国和法国以手糊法为主。
80年代中后期,传统手糊呈下降趋势,喷射成型逐年上升,模压成型也成倍递增 ,特别是近来随着电子电器和汽车工业的发展,适合于这些产品的模压工艺又获得了显著的发展。
目前国外FRP加工业逐步向机械化、自动化方向发展 ,一些异型加工仍然离不开手糊成型。
对于喷射法今后主要向喷射设备高压量化方向发展。
模压法主要用于SMC和BMC的加工,而缠绕法除主要用于管、罐和受压容器外,还用于XMC制造。
连续法一般是指连续浸渍树脂后,在一定压力下成型,再进80~130℃固化区,加工压力为 0.02~0.2MPa,传递速度为2~ 5m/min。
就大批量生产的不饱和聚酯树脂品种来说,在品种有三项重要进展,这就是阻燃树脂、模塑料、SMC.BMC树脂和乙烯基酯树脂。
随着原材料价格的升降,改变树脂配方,尽量使用廉价材料合成具有同样性能的树脂,也是当今国外,同时也是国内的热门话题。
在工艺上,直接连续生产的环氧化物工艺线路正在取得进展,同时,原有的二元醇与二元酸的分批合成工艺也在进一步完善。
在设计配方中进一步采用二元醇与二元酸参加聚酯化反应,给不饱和树脂添加联用技术的推广,改善了树脂性能和成型工艺。
我国UPR的生产工艺与国外没有明显区别,均采用直接熔融缩聚法,即把二元醇、苯酐、顺酐投入缩聚釜中,在惰性气体保护下高温反应,生产的聚酯放入盛有苯乙烯和阻聚剂的聚合釜中,于60-80℃混合而制得粘稠的液态树脂。
常采用的方法有:一步法,即一次把二元醇、饱和二元酸和不饱和二元酸投入反应釜反应;一步半法,即把二元醇和饱和二元酸充分反应后再加入不饱和酸反应;二步法,即把二元醇与饱和二元酸充分反应,直到酸值很低后再加入不饱和酸。
二步法的优点是双键排列比较均匀归整,有利于性能的提高。
反应终点一般通过酸值或粘度控制,成品一般需要检测外观、粘度值、酸值、固体含量和凝胶时间等指标,有的还需要测试浇铸体和玻璃钢的物理机械等性能。
我国UPR的生产除个别品牌外,均不需采用催化剂,近年在引进配方中有些特殊牌号需在催化剂的作用下反应。
生产设备多数为不锈钢釜,以在热体加热。
在设备方面,我国中小型聚合釜较多,较大的有6立方米和10立方米。
§1.1.3工艺技术方案的比较和选择理由1、方案选择目前,国内外采用的生产不饱和聚酯的主要方法有:熔融缩聚法,溶剂共沸脱水法,减压法或加压法,环氧化合物法等。
熔融缩聚法:乙二醇和二元酸直接熔融缩聚,除加入原料外不需加入其他组分,利用醇,水沸程差,结合惰性气体的通量,是反应生成的水通过分馏柱,分离出来。
此法设备比较简单,生产周期比较短,反应终点由测定聚酯的酸值或粘度控制。
反应起始阶段酸值下降很快,而粘度增长很慢,在反应后阶段,酸值下降很慢,而粘度增长较快,当酸值和黏度达到预定数值时,就是反应终点。
酸值或黏度合格后,降低料温,加入计量的石蜡和氢醌,再进一步搅拌稀释在稀释釜内预先投入计量的交联单体如苯乙烯,阻聚剂和光稳定剂,搅拌均匀。
然后将反应釜中的不饱和聚酯慢慢放入稀释釜,控制流速使混合温度不超过90度。
稀释完毕,冷却到室温,过滤包装。
溶剂共沸脱水法:在缩聚过程中加入溶剂,入甲苯(或二甲苯),加入量为投料量的 3%,利用甲苯或和水形成共沸混合物的共沸点比水的沸点低的原理,可以使反应生成的水迅速带出,促使缩聚反应的进行。
其优点是反应比较平稳,易于掌握,产品颜色浅。
但需要一套分水回收装置,反应过程要用甲苯,缩聚工段要防爆。
另一个不足之处是溶剂与二元醇等会形成低沸点的共沸混合物,使二元醇的沸点降低,造成二元醇的损失。