年产3万吨的腐殖酸改性脲醛树脂工艺设计网络版

2021-04-25 12:57:32本页面

年产3万吨的腐殖酸改性脲醛树脂工艺设计网络版


【正文】

年产3万吨腐植酸改性脲醛树脂工艺设计 前言 脲醛树脂是国内外木材工业的主要粘合剂。由于它胶合强度高、固化快、操作性好、生产成本低、原料丰富易得等一系列优点而得到广泛应用。但是脲醛树脂所含的游离甲醛具有毒性,树脂中的游离甲醛含量越低,其毒性就越小,降低脲醛树脂中游离甲醛的含量有各种各样办法。本设计产品是利用腐殖酸改性脲醛树脂后,脲醛树脂中的游离甲醛含量降低,同时脲醛树脂的热稳定性和做为胶黏剂的胶接强度同时得到提升,而且生产成本也降低,具有较强的市场竞争力和良好的应用前景。 第1页 目录 前言 1 第一章绪论 3 1。

1设计任务 3 1.2脲醛树脂概况 3 1.3脲醛树脂的改性 5 1.4腐殖酸简介 7 1.5本设计解决的主要问题 8 第二章部分原料的性质和规格 9 2.1.尿素 9 2.2甲醛 9 第三章合成工艺设计和分析 9 3.1合成脲醛树脂的原料 9 3.2脲醛树脂形成原理 10 3.3脲醛树脂的合成 13 3.4脲醛树脂的调制 15 3.58L)N7P#U/}t+oc3.5333脲醛树脂的改性 18 第四章工艺计算 19 4.1原始数据及所需技术资料 19 4.2物料横算 19 第五章设备选型 20 5.1材料选择 20 5.2釜体的设计计算 21 5.3封头的选型 21 5。

4封头与釜体的连接形式 22 5.5支座形式 22 第六章通用工程 22 6.1通风 22 6.2采暖 23 6.3照明 23 第七章设计小结 23 参考文献 24 第2页 第一章绪论 1.1设计任务 年产量3万t腐殖酸改性脲醛树脂;年开工时间8000h;单体总转化率≥99.5%;原料甲醛溶液浓度30%,釜中甲醛浓度25%;纯水温度≤10℃;聚合釜平均温度85℃;聚合系统压力≤0.44MPa;计量罐压力≤0.1MPa,泵压≤0.8MPa。 设计选用配方:单体25%;水约75%。 全装置总损耗2.3%,总收率97.7%。损耗分配如下: 包装损失:0。

1% 除尘损失:2.0% 1.2脲醛树脂概况 (1)脲醛树脂的生产 脲醛树脂是尿素与甲醛反应得到的聚合物,又称脲甲醛树脂。英文缩写UF。加工成型时发生交联,制品为不溶不熔的热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅,呈半透明状,耐弱酸、弱碱,绝缘性能好,耐磨性极佳,价格便宜,但遇强酸、强碱易分解,耐候性较差。商品名Beetle。尿素与37%甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物,工业上以碱作催化剂,95℃左右反应,甲醛:尿素之摩尔比为1.5~2.0,以保证树脂能固化。 反应第一步生成一和二羟甲基脲,然后羟甲基与氨基进一步缩合,得到可溶性树脂,如果用酸催化,易导致凝胶。产物需在中性条件下才能贮存。

线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。模塑粉则在130~160℃加热固化,促进剂如硫酸锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。 第3页 (2)脲醛树脂的用途 脲醛树脂一般为水溶性树脂,较易固化,固化后的树脂无毒、无色、耐光性好,长期使用不变色,热成型时也不变色,可加入各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。 脲醛树脂主要用于制造模压塑料,制造日用生活品和电器零件,还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色,制品往往色彩丰富瑰丽。脲醛树脂胶合剂,具有较高的胶合强度,较好的耐温,耐水,耐腐性能。此外,由于树脂本身呈透明或乳白色,使制成的刨花板,中密度

制成的胶合板不发生污染,用在木制品上不影响外观。 脲醛树脂作为胶合剂的产品,主要有以下三种类型: a.液状:可分为稠液状及泡沫胶合剂两种。 粘稠液状:是一种呈乳状的液体树脂,其树脂含量随产品的牌号不同而异。这种树脂胶液具有很大的不稳定性,树脂贮藏受一定时间的限制,一般为三到六个月。贮放时间过长,则会由于树脂本身进一步的缩聚,逐渐变稠和胶化而失去效果。 泡沫脲醛胶:使用前在不脱水脲醛树脂液中加入起泡剂,经机械搅拌产生泡沫,使胶液体积增大,此重减少,可以达到节约胶料用量,降低生产成本的效果。 b.粉状:由液体树脂喷雾干燥而成,这种胶合剂具有贮存时间长,使用简便(加入适当水分调制成胶,或直

便于包装运输等优点。 第4页 c.膜状:将胶液涂于纸张上,或将纸张浸渍于胶液中,然后干燥而成的一种胶纸膜。 以上类型中,以粘稠液状的脲醛胶最常用。此外,脲醛树脂按其固化时的温度不同,又可分为冷固性胶与热性胶两种。由于此胶有良好的特性,因此,它是当前广泛用于人造板的生产及各类木材制品胶合上。是一种室内用途胶种。 (3)脲醛树脂的特点 (1)由于含有大量的羟甲基和酰胺基,能溶于水,有较好的胶接性能; 9Q/cr$Nn1|$Kh(2)可室温或加温100℃以上很快固化;.b5N;o9z;t3Z,c (3)与PF相比,固化后胶层无颜色,不污染制品; 5t&"{/]+^0`((4)胶接强度比动。

植物胶高;8@%K#w:l&D;p7B6d&O;B (5)毒性较小,但固化时会放出刺激性的甲醛;4a&u&T5x!M5g1E:`)J8I.l (6)制造容易,价格便宜; 4z5E2s+l/{:w3R"{#r4y(7)耐光性好,较耐老化;.U&T:]5@*nj (8)工艺性好,使用方便;&[0k:W5a4D1D0g (9)脆性大,固化过程易产生内应力引起龟裂; )Q0k7W1y8W8Q$r(10)耐水性和胶接强度低于酚醛树脂胶.+g&\;~9@E)C% (4)脲醛树脂工艺的发展 脲醛树脂成本低廉,颜色浅,硬度高,耐油。

抗霉,有较好的绝缘性和耐温性,但耐火性和耐水性较差。它是开发较早的热固性树脂之一。1924年,英国氰氨公司研制,1928年始出售产品,30年代中期产量达千吨,80年代世界年产 第5页 量已超过1.5Mt。尿素与甲醛的缩聚产物早在1896年就已获得,但工业上用作胶粘剂是1929年以后的事。我国脲醛树脂是在1957年开始工业化生产,1962年成为胶合板生产的主要胶粘剂。目前已成为我国人造板生产的主要胶种。 制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的10%左右。在甲醛与尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂,与填料(纸浆、木粉)、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂(六亚甲基四胺、碳酸铵)、增塑剂(脲或硫脲)等组分混合。

再经过干燥、粉碎、球磨、过筛,即得脲醛压塑粉。压制脲醛塑料的温度140~150℃、压力25~35MPa,压制时间依制品的厚度而异,一般为10~60min。塑料制品主要是电气照明设备和电话零件等。 1.3脲醛树脂的改性 脲醛树脂与其他胶种相比,存在着耐水性差、固化后胶层脆性大,耐老化性差、游离甲醛含量高等缺点,特别是脲醛(UF)树脂释放的游离甲醛,空气中甲醛含量长期超标造成的公害已经引起世人的重视,课引起人体多种病的根源,如气管炎哮喘、皮炎、结膜炎、胃炎及胃痛,接触时间较长以后,甚至照成恶性肿瘤。这些缺点不但限制了它的使用范围,而且影响了产品质量,因此,开发低毒性能优良的脲醛树脂势在必行。 纵观以往的科研情况。

研究工作者们往往从降低F/U的量之比;合成工艺即采用二次或多次缩聚工艺;严格控制树脂的反应条件的工艺条件,包括反应介质的PH值、反应温度和反应时间3个主要方面;脱水工艺和低温合成工艺等方面进行改进和完善。即不添加其他的改性试剂,仅仅改变合成工艺,虽然可以降低UF的游离甲醛含量,但对其他性能难以有较好的改善。为了扩大UF树脂的应 第6页 用范围,国内、外学者进行了大量的研究,根据不同的使用要求,采用对UF树脂胶粘剂进行改性的方法来提高其综合性能。近几年来,我国的改性脲醛树脂胶黏剂有了很大的发展,改善了树脂的耐水性和抗老化性,提高了胶接强度,改性技术日趋成熟。 本设计才用的是腐殖酸对UF进行改性。

使脲醛树脂中的游离甲醛含量降低,同时脲醛树脂的热稳定性和做为胶黏剂的胶接强度同时得到提升,而且生产成本也降低了。 1.4腐殖酸简介 腐植酸广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋中。最有希望加以开发利用的腐植酸资源是一些低热值的煤,诸如泥炭、褐煤和风化煤。它是影响环境生态平衡的重要因素,也是潜在的、可大力开发和综合利用的有机资源。 腐植酸物质不同于其他天然大分子,不具有某种完整的结构和化学构型,是由相似族类的分子量大小不同、结构组成不一致的高分子羟基芳香羧酸类物质组成的复杂混合物。腐植酸类物质含有羟基、酚羟基、醇羟基、羟基醌、烯醇基、磺酸基、胺基、醌基、半醌基、甲氧基和羧基等多种官能团,以及氨基酸、维生素、酶类和多种微量元素。

其主要元素组成为C、H、0、N和S。由于分子中具有多种活性官能团,腐植酸具有酸性、亲水性、界面活性、阳离子交换能力、络合作用及吸附分散能力。根据腐植酸的结构特点,采用不同的制备工艺,将腐植酸与各种单体共聚来制备不同性能的腐植酸树脂,充分发挥腐植酸独特的功效,扩大其应用领域。 腐殖酸的主要性能: 第7页 (1)吸附性能:腐殖酸树脂中的有效成分为腐殖酸,腐殖酸的分子结构中含有羟基、酚羟基、醌基等活性官能团可对金属离子进行交换、络合等反应,同时它又是多孔物质,比如表面积很大,具有吸附作用。 (2)吸水性能:腐植酸是构成土壤营养成分的重要物质。它是由1个或多个稠环芳核,通过醚键、亚胺键等随机连接组成的大分子混合物。

由于腐植酸具有良好的化学活性和生物活性,以腐植酸为原料制备腐植酸基吸水性树脂,既能发挥腐植酸刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物营养的功效,又能提高土壤的保肥保水能力,同时可大幅度降低生产成本。 (3)石油降滤失和抗温、抗盐性能:腐植酸类降滤失剂大多为水溶性离子型,由腐植酸与醛、酚、聚丙烯腈以及磺化剂等反应而制得的一种含羟基、羰基、亚甲基、磺酸基、苯环、羧基、腈基的阴离子磺化产物,其分子主链以—C—C一链联结,且含有芳环结构,热稳定性好,可用作抗高温、抗盐的降滤失剂。适用于多种类型的钻井液体系。 1.5本设计解决的主要问题 脲醛树脂,英文缩写UF,其成本低廉,颜色浅,硬度高,耐油,抗霉,有较好的绝缘性和耐温性,但耐火性和耐水性较差。

所以要解决的是降低甲醛释放量,改变脲醛树脂的性能。 本设计方案通过使用腐殖酸度其改性,是生产出来的产品的甲醛释放量能够达到国家甚至国际胶黏剂的质量标准,并使脲醛树脂的缺点得以改善,提高人民生活水平健康状况。 第8页 第二章部分原料的性质与规格 生产脲醛树脂的原料的特性和规格 2.1尿素 尿素(CH4N20) 相对分子质量:60标准生成焓:CH=47.1KJ/mol 外观:白色晶体热容:Cp=93.3J/mol.k 含氮量(%):>=46.3缩二脲含量(%):<=0.5 水分含量:<=0.5铁含量(%):<=0.002 游离氨含量(%):<

设计规范相关推荐  
三九文库 www.999doc.com
备案图标苏ICP备2020069977号