年產(chǎn)3000噸丙烯酸涂料工廠設(shè)計說明書

精品資料 摘 要 丙烯酸樹脂涂料是以丙烯酸系聚合物為主共成膜物的合成樹脂涂料，它是省能源、低污染的涂料品種。同時,由于它具有優(yōu)異的防腐蝕和裝飾性能,廣泛的應用于各行業(yè)，隨著我國石油化工的發(fā)展,在我國涂料工業(yè)的發(fā)展中,將占有越來越重要的地位。本設(shè)計的主要任務是，進行3000噸/年丙烯酸樹脂涂料工廠的設(shè)計，其主要內(nèi)容包括市場應用、配方設(shè)計、設(shè)備選型、安全生產(chǎn)和三廢處理、生產(chǎn)成本估算及繪制工廠平面布置圖等。關(guān)鍵詞：丙烯酸涂料、市場應用、配方設(shè)計、成本核算、工藝設(shè)計Abstract Acrylic resin coatings based on acrylic polymer film forming matter of synthetic resin coating, it is energy saving, low pollution of varieties of paint. At the same time, due to its excellent corrosion resistance and decoration properties, widely used in various industries, with the development of petrochemical industry in our country, in the development of coating industry in China, will have more and more important position. This is the main task of the design, for 3000 tons/year of acrylic resin coating factory design, its main content includes market application, formula design, equipment selection, safety production and the three wastes treatment, the production cost estimate and factory floor plan, etc.Key words：acrylic paint, market application, formula design, cost accounting and process design可編輯第1章 概述 以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基類單體為主要原料合成的共聚物稱為丙烯酸樹脂，以其為成膜基料的涂料稱作丙烯酸樹脂涂料。該類涂料具有色淺、保色、保光、耐候、耐腐蝕和耐污染等優(yōu)點，已廣泛應用于汽車、飛機、機械、電子、家具、建筑、皮革涂飾、造紙、印染、木材加工、工業(yè)塑料及日用品的涂飾。近年來，國內(nèi)外丙烯酸烯樹脂涂料的發(fā)展很快，目前已占涂料的/以上，因此，丙烯酸樹脂在涂料成膜樹脂中居于重要地位。 從組成上分，丙烯酸烯樹脂包括純丙樹脂、苯丙樹脂、硅丙樹脂、醋丙樹脂、氟丙樹脂、叔丙（叔碳酸酯-丙烯酸酯）樹脂等。 從涂料劑型上分，主要有溶劑型涂料、水性涂料、高固體組份涂料和粉末涂料。其中水性丙烯酸烯樹脂涂料的研制和應用始于50年代，70年代初得到了迅速發(fā)展，與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，水性涂料具有價格低、使用安全，節(jié)省資源和能源，減少環(huán)境污染和公害等優(yōu)點，因而已成為當前涂料工業(yè)發(fā)展的主要方向之一。1.1丙烯酸涂料在國內(nèi)外的發(fā)展概述1.1.1國外丙烯酸樹脂涂料的發(fā)展（1）美國的發(fā)展概況1-2美國在本世紀30年代就已開始丙烯酸樹脂的工業(yè)化生產(chǎn),但由于當時受原料的限制, 發(fā)展不快。到50年代,由于石油化工的迅速發(fā)展,開發(fā)成功了由丙烯氧化生產(chǎn)丙烯酸的工藝路線,才得以大規(guī)模生產(chǎn),并逐步降低了成本,使丙烯酸系列單體品種增加,工藝日臻完善, 因而促進了丙烯酸樹脂涂料的發(fā)展。但到70年代美國溶劑型涂料仍占70% 左右,此后由于政府限制溶劑在空氣中的排放量,加之溶劑價格的升值,迫使人們開發(fā)研究“低有機揮發(fā)分”涂料。其中以水系乳膠的發(fā)展最快,80年代的年均增長率高達8%以上,僅丙烯酸系列乳膠年均生產(chǎn)量就為40-50 X 1 04t。美國生產(chǎn)丙烯酸單體和樹脂的最大廠商要算Rohm & Hass 公司,1979年銷售額達15億美元,其中丙烯酸系列產(chǎn)品占一半。 美國的丙烯酸樹脂水性涂料有乳膠、膠態(tài)分散體和溶液三種形態(tài),以乳膠為主。初期由于水乳膠對金屬的防銹能力差于溶劑型涂料, 經(jīng)過多年的研究, 高性能的丙烯酸乳膠漆才得以大力發(fā)展起來。例如ICIInc生產(chǎn)的Haloflex 202 是一種乙烯-丙烯酸共聚體, 在鹽霧和浸水試驗中, 以及在加速老化和天然曝曬試驗中, 都表現(xiàn)了良好的抗蝕性。 美國對發(fā)展丙烯酸樹脂涂料所用的助劑也非常重視,因為它是涂料必不可少的組成部分。如Aerysol流變改性劑,低分子量聚乙烯、Rheolate l等添加劑,CPE一15增稠劑,Kathon LX 防腐劑,Skane M一8防霉劑等。 目前美國為了防止乳化劑殘留在乳液中影響涂料的性能,已著手研究聚合型乳化劑和分解型乳化劑,以提高漆膜性能。其他復合型乳液,包核乳液、新型分散膠體等也在大力開發(fā)中。（2）日本的發(fā)展概況3 日本也是丙烯酸樹脂涂料生產(chǎn)大國,從50年代開始發(fā)展,后來又從美國引進技術(shù),加快了發(fā)展速度。80年代,日本丙烯酸樹脂涂料生產(chǎn)已達20x104t ,其中溶劑型和水性涂料各占一半。在涂料工業(yè)中,丙烯酸涂料產(chǎn)量僅次于醉酸樹脂,然而發(fā)展速度卻比醇酸樹脂快的多。以1982年為例,丙烯酸樹脂涂料增長8%,而醉酸樹脂涂料卻下降4%一5%,這說明涂料的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在更新?lián)Q代,有向丙烯酸樹脂涂料轉(zhuǎn)移的傾向,預計丙烯酸樹脂在涂料工業(yè)中的需求量將進一步增長。日本50 年代中期已將溶劑型熱塑性丙烯酸樹脂涂料投入工業(yè)化生產(chǎn),60年代初又將熱固性丙烯酸樹脂涂料投產(chǎn),廣泛用作汽車工業(yè)和家用電器的烘烤面漆。目前日本的丙烯酸樹脂涂料品種牌號近千種,主要生產(chǎn)公司有十多家(如神東涂料、日本特殊涂料等)。日本的涂料消耗最大部門在建筑行業(yè),占總量的27 %一30%,車輛和船舶占30%,家用電器和木工制品占20%,此外尚有一定數(shù)量出口。80年代以來,日本在丙烯酸共聚乳液方面、交聯(lián)型乳液方面、復合型乳液方面的開發(fā)研究比較廣泛。例如以丙烯酸酯一苯乙烯乳液為主的建筑涂料增長很快。為了提高乳液耐水性和耐久性,日本對交聯(lián)型乳液的研究極為廣泛,除部分自交聯(lián)外,大部分是外交聯(lián),主要是以其它樹脂與丙烯酸樹脂并用,如醇酸樹脂可與丙烯酸樹脂很好的交聯(lián),所得的膠膜兼有二者的性能,其粘著力優(yōu)良,耐水、耐老化性能均為上乘。又如氨基樹脂交聯(lián)丙烯酸的涂料正在逐步取代氨基醇酸樹脂涂料,丙烯酸聚氨醋涂料的使用量增加迅速。同時日本還在技術(shù)開發(fā)方面把老產(chǎn)品的改進和現(xiàn)行生產(chǎn)工藝的改革作為重點,發(fā)展對環(huán)境適應型涂料,即開發(fā)水性涂料、高固體分涂料和無機涂料,用紫外光或電子束固化的丙烯酸涂料也在逐步發(fā)展。此外舊本還有不少專利介紹交聯(lián)型自乳化乳液涂料,其涂層的附著力、耐腐蝕性、耐久性等均優(yōu)良。（3）原西德的發(fā)展概況4 原西德生產(chǎn)丙烯酸徐料的廠家主要有巴斯夫、拜耳、赫司特等公司。由于環(huán)保法的要求,原西德非常重視丙烯酸乳液涂料和粉末涂料的發(fā)展。 80年代初原西德統(tǒng)計,丙烯酸乳液涂料至少占整個丙烯酸樹脂涂料的60%以上,主要品種有丙烯酸酯乳膠涂料、甲基丙烯酸酯膠涂料、丙烯酸酯一苯乙烯共聚涂料、丙烯酸酯一醋酸乙烯共聚涂料等。主要用于建筑業(yè)、木制品、紙制品、皮革、紡織等行業(yè)。此外, 他們還發(fā)展了許多特種用途的乳膠涂料,如光乳膠、烘烤型乳膠、阻燃乳膠、防銹乳膠、美術(shù)乳膠等。由于丙烯酸粉末涂料具有優(yōu)異的耐候性及保光、保色性, 主要用于汽車零部件和家用電器的涂裝。1971年西歐丙烯酸粉末涂料產(chǎn)量只有幾百噸,而1980年猛增到2x104t,其中原西德占大部分。與此同時,原西德對交聯(lián)型、光固型和非水分散型等丙烯酸樹脂涂料的開發(fā)研究和應用也非常重視。1.1.2國內(nèi)丙烯酸樹脂涂料發(fā)展概況5 我國丙烯酸樹脂徐料的開發(fā)研究工作開始于本世紀50年代中期,只有小批量生產(chǎn)。當時主要是研制熱塑性的純丙烯酸樹脂涂料,用于飛機的涂裝。60年代研制了熱固性的丙烯酸樹脂涂料,用于紅旗轎車和上海轎車的涂裝。隨后又研制生產(chǎn)了室溫固化交聯(lián)型丙烯酸樹脂涂料,用作鋼琴漆和高檔木器漆。由于受原料的限制,到1979年我國丙烯酸樹脂涂料的產(chǎn)量還不到1000t,僅占全國油漆總產(chǎn)量的0.2%。1984年，北京東方化工廠從日本觸媒公司引進丙烯兩步氧化技術(shù)及成套設(shè)備，建成我國第一套丙烯酸酯生產(chǎn)線。而后，國內(nèi)逐步形成了東方、吉化、高橋三大丙烯酸酯的生產(chǎn)基地。甲基丙烯酸酯采用丙酮氰醇法生產(chǎn)。由于突破了丙烯酸酯樹脂的原料瓶頸，使我國丙烯酸酯樹脂及涂料步入了發(fā)展的快車道，丙烯酸樹脂及涂料已成為我國涂料行業(yè)的骨干樹脂產(chǎn)品，其產(chǎn)量僅次于醇酸樹脂及其涂料。 目前,我國的丙烯酸樹脂涂料雖己有較大的發(fā)展,但己定型投產(chǎn)的只有40種左右,遠遠不能滿足當前經(jīng)濟建設(shè)和人民生活的需求,而且與國外發(fā)達國家相比差距太大。為此, 我們必須加強國內(nèi)外科技信息的交流,找出差距,進一步從原料到合成,從施工到應用, 結(jié)合我國實際,吸收國外先進技術(shù)和工藝,充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢,深入開展研究與開發(fā)創(chuàng)新,相信在不久的將來一定會開發(fā)出各種類型的丙烯酸樹脂涂料新品種。1.2丙烯酸涂料在國內(nèi)外應用現(xiàn)狀 丙烯酸樹脂由于CC主鏈特殊的光、熱、化學穩(wěn)定性與側(cè)鏈上基團的變化，以致由其作為主要成膜基料的丙烯酸涂料在耐候性、耐污染性、耐酸、耐堿、機械性能、耐油及耐溶劑性等方面均具有獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域得到廣泛的青睞。我國丙烯酸涂料的研究始于20世紀60年代，80年代開始工業(yè)化過程，至今在溶劑型與水性體系都取得了驚人的成就，丙烯酸涂料已覆蓋日常生活的各個領(lǐng)域。目前國內(nèi)外丙烯酸涂料正從傳統(tǒng)的溶劑型向水性與光固化方向發(fā)展，產(chǎn)品的性能隨著乙烯基單體與助劑的多樣化及合成工藝的進一步完善而逐步提高；與此同時，伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，丙烯酸涂料的需求亦大幅增加。強化丙烯酸樹脂與涂料的研究，保持與丙烯酸涂料需求的同步，對我國丙烯酸涂料的穩(wěn)定發(fā)展十分必要。到目前為止，丙烯酸樹脂涂料的最大應用市場是轎車涂裝、建筑涂裝，其他如輕工、家電、金屬器具、鋁制品、卷材、儀表儀器、紡織品、塑料制品、木制品、造紙工業(yè)等等。丙烯酸涂料有著眾多的門類，是綜合性好、通用性強的一類合成樹脂涂料。其既可作裝飾性涂料，又可作保護性涂料；既可制成溶劑型，又可制成水性；因此，決定了丙烯酸涂料具有廣泛的用途和重要的使用價值。1.3丙烯酸樹脂涂料的市場調(diào)查1.3.1國外市場情況1989年初世界丙烯酸生產(chǎn)能力為125萬噸年，此后二、三年內(nèi)各國相繼新建和擴建了一批生產(chǎn)裝置，至1994年初，世界丙烯酸的生產(chǎn)能力達到2026萬噸年，丙烯酸酯達到188.73萬噸年。美國、西歐和日本是生產(chǎn)丙烯酸及其酯類的主要國家和地區(qū)，占世界總生產(chǎn)能力的75以上。 據(jù)美國SKI公司統(tǒng)計，2004年全球總需求量約400萬噸，而2004年總產(chǎn)能約為424萬噸，其中用AE占52，超吸水性聚合物(SAP)占31，其他占17，主要產(chǎn)地是美國、西歐、和日本等。Tecnon Orbichem公司預計，2004-2010年期間，全球丙烯酸年消費增長率平均約在3.5左右，但發(fā)展中國家和地區(qū)的消費增長率將會大于發(fā)達國家及地區(qū)，預計為78。美國出口的丙烯酸酯產(chǎn)品中，55為BA，20為EA，20為2-EHA，5為MA。西歐丙烯酸酯的主要用途是生產(chǎn)表面涂料和粘合劑等。西歐的丙烯酸除生產(chǎn)酯類外，主要用于生產(chǎn)去垢劑、分散劑、吸水劑等。世界丙烯酸用途的消費趨勢如下：酯化用49，超吸水聚合物28，洗滌劑聚合物9，丙烯酸鹽6，其它8。1.3.2國內(nèi)市場情況我國自60年代開始由上海皮革化工廠等單位從事丙烯酸及其酯的研究，并有小規(guī)模生產(chǎn)，直至1984年北京東方化工廠引進日本觸媒公司技術(shù)，建立了我國第一套丙烯酸及其酯工業(yè)化生產(chǎn)裝置。此后，吉林化學工業(yè)公司和上海高橋石化公司分別于1992、1994年引進日本三菱油化公司技術(shù)建成了第二套、第三套丙烯酸及其酯工業(yè)化生產(chǎn)裝置，三家共有粗丙烯酸生產(chǎn)能力1O5萬噸年，丙烯酸酯965萬噸年。目前國內(nèi)有大型丙烯酸裝置5套，丙烯酸酯裝置9套。北京東方化工廠、吉林石化公司、上海石化高橋丙烯酸廠等，3家企業(yè)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量約占全國總量的99左右，其他的生產(chǎn)廠家單套裝置的年生產(chǎn)能力只有數(shù)百噸，且受原料價格的限制，生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)量大多不穩(wěn)定。9O年代前，由于國產(chǎn)化技術(shù)進展不大，致使產(chǎn)量增長緩慢，只能依靠引進技術(shù)來建設(shè)，而以上幾家則形成東北、華北、華東三足鼎力。2004年我國總產(chǎn)量為170008噸。我國的AE遠遠不能滿足國內(nèi)快速增長的需求，所以每年還要從國外進口大量AE來彌補不足，2004年進口BAAE分別為114313和242192噸。2005年-2007年期間，我國總產(chǎn)能將大幅增長，新上裝置包括揚子一巴斯夫公司16萬噸年，江蘇裕朗化工有限公司12萬噸年，上海華誼從公司6萬噸年，臺塑(寧波)公司16萬噸年、沈陽石蠟化工有限公司8萬噸年，共將新增產(chǎn)能合計58萬噸年。此外還有河北滄州，廣東惠州、茂名、廣州，四川瀘州，山東等地都有籌建從及AE裝置計劃。中國丙烯酸(酯)市場的巨大潛力和良好發(fā)展前景，提高了國內(nèi)外投資者建設(shè)丙烯酸(酯)項目的積極性。我國在此方面起步較晚，目前唯一的生產(chǎn)廠家是北京東方化工廠，(甲基)丙烯酸羥基酯的生產(chǎn)能力達到1200噸年。另外(化工部)丙烯酸系列產(chǎn)品開發(fā)中心在丙烯酸官能單體研究中做了大量作，目前開發(fā)出了二乙二醇雙丙烯酸酯、三乙二醇雙丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二乙二醇雙丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯，并已進行了中試生產(chǎn)供應國內(nèi)市場，另外在1，6一己二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸苯甲酯、丙烯酸聚乙二醇二丙烯酸酯進行了研制工作。但與國外產(chǎn)品相比仍有一定的差距，質(zhì)量及生產(chǎn)工藝也有待于改進。1.4丙烯酸樹脂涂料的分類 1.4.1 丙烯酸樹脂涂料的種類很多，按樹脂的特性、成膜方式可以對其進行，如下分類（1）按成膜特性分類 按丙烯酸樹脂涂料的成膜特性，丙烯酸樹脂涂料可分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性丙烯酸樹脂涂料由丙烯酸樹脂溶于有機溶劑中制得，如丙烯酸清漆、丙烯酸磁漆，待溶劑揮發(fā)后，形成美觀而堅固的涂膜。熱固性丙烯酸樹脂是通過自交聯(lián)或與環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、異氰酸酯等交聯(lián)完成成膜過程，交聯(lián)是漆膜變成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了涂膜多方面的物理性能及防腐、耐化學品性能。（2）按丙烯酸樹脂涂料形態(tài)分類6 按丙烯酸樹脂聚合物的形態(tài)和性質(zhì)分為三種：溶劑型、水性、無溶劑型，如下表1-1。 表1-1涂料類別干燥條件代表性品種溶劑型傳統(tǒng)溶劑型加熱，常溫丙烯酸氨基涂料，雙組分丙烯酸聚氨酯高固體分加熱高固體分丙烯酸聚氨酯非水分散體加熱丙烯酸非水分散體水性水溶性常溫或加熱水溶性丙烯酸氨基涂料水溶膠常溫或加熱丙烯酸水溶膠水乳膠常溫，加熱丙烯酸水乳膠，交聯(lián)型丙烯酸乳膠無溶劑型輻射固化型紫外線紫外線固化丙烯酸涂料粉末型加熱熱固性丙烯酸粉末涂料1.4.2丙烯酸樹脂涂料的性能特點7丙烯酸樹脂涂料具有許多優(yōu)異的特性, 概述如下:( 1 ) 顏色淺, 色彩鮮艷丙烯酸系聚合物的頗色呈水白透明, 用其制成的清漆具有良好的透明度, 制成白漆, 白度高, 制成色漆, 頗色純正, 色彩鮮艷。( 2 ) 漆膜具有良好的物理性能由于丙烯酸系聚合物可由多種單體共聚娜成, 采用不同配方可以獲得具有不同硬度、沖擊強度、柔韌性的漆膜, 以滿足各種不同目的的需要。( 3 ) 漆膜具有優(yōu)良的耐候性丙烯酸性聚合物具有高度的化學穩(wěn)定性,因而丙烯酸樹脂涂膜具有良好的耐熱性、附光性。熱固性涂料在高達2 0 的溫度下供烤,不變色。涂膜對酸、堿、鹽、油脂、洗滌劑等都具有良好的抗腐蝕性能, 具有優(yōu)良的保光、保色性能, 具有良好的耐候性。( 4 ) 涂膜易于維護、保養(yǎng)丙烯酸樹脂涂膜可以打蠟、拋光, 提高裝飾效果。涂膜不易砧污, 可以沖洗, 便于維護、保養(yǎng)。1.5丙烯酸涂料的性能要求和發(fā)展趨勢81.5.1丙烯酸涂料性能要求如表1-2表1-2丙烯酸樹脂涂料的性能 性 能 熱塑性丙烯酸漆 丙烯酸烘漆 同體分() 40 4060 黏度(涂一4杯)(s) 2040 5080 柔韌性(mm) l 1 光澤() 80 90 硬度(擺桿) O5 O7 附著力(級) 2 12 遮蓋力(em 2) 160(白色95) 好 固化條件 表干05h，實干2h 13025rain 1.5.2丙烯酸樹脂涂料的發(fā)展趨勢丙烯酸樹脂涂料以保護環(huán)境為基本原則，遵循著向水性化、多功能化和高性能的方向發(fā)展。隨著人們生活水平的提高，也將對涂料的裝飾效果提出更高的要求。重視產(chǎn)品質(zhì)量，并逐步與國際標準接軌，成為我國涂料工業(yè)的必由之路，這必將造成中高檔涂料的需求量增加。另外，開枯新產(chǎn)品、，豐產(chǎn)規(guī)?；鳛樘岣呶覈┧針渲苛腺|(zhì)量的措施已成為共識。第2章 生產(chǎn)配方及原材料的選定2.1配方設(shè)計原則91） 要滿足用戶產(chǎn)品性能的要求，要求是通用型或是專用型，溶劑型的選擇是否符合環(huán)保要求。2） 要滿足用戶用得好的要求，即要求樹脂制得涂料后，其性能能夠達到高品質(zhì)要求，甚至其突出個性的要求。3） 施工性好，即除了對物理化學性能要求外，對施工性要求也很高，其施工性能好才能保證涂料性能好。4） 保證好制漆，保證樹脂的細度盡可能好。5） 涂膜在干燥過程中節(jié)能性好。6） 多生產(chǎn)低污染型丙烯酸樹脂涂料。2.2原材料的分析選定 涂料的配方中涉及到的原材料有很多種，這里主要介紹它的幾種類型的材料，分析這些類型原材料的性質(zhì)和在涂料中起什么重要的作用。2.2.1乳液 丙烯酸系乳液(acrylic adhesives)是由丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)及其眾多衍生物單體的聚合物與共聚物所制成的乳液。乳液用主要單體是丙烯酸烷基酯類(CH2=CHCOOOR)；其他單體，如丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯(MMA)，一般僅用作其膠粘劑成膜材料的輔助性單體。通過改變具體單體種類、含量與聚合條件，可能開發(fā)大量類型的丙烯酸系膠粘劑。這些膠粘劑按產(chǎn)品劑型可分為溶液型、分散體型或乳液型以及含l00%聚合物的液體型等。這里主要介紹由乳液聚合制得的水性分散體型丙烯酸系膠粘劑。水性丙烯酸樹脂分散體或乳液同其溶劑型或其他水基膠粘劑相比，有許多重要優(yōu)點，主要包括如下幾點：(1) 不使用有機溶劑，無毒害或易燃危險，在衛(wèi)生保健上是安全的；不必回收溶劑，成本較低。(2) 分子量高、固含量高的膠粘劑同時粘度較低等。高分子量乳液聚合物的強度、韌性、耐溶劑性等性能比溶劑型或水溶液型的好。 （3）與聚乙酸乙烯酯等聚合物不同，由于膠粘劑用丙烯酸樹脂的玻璃化溫度(Tg)低，即使不添加增塑劑也容易形成較滿意的膜，因此沒有增塑劑遷移引起的麻煩問題。 （4）具有很好的耐候性和良好的耐水性與耐堿性，其膠粘劑與涂料適于戶外應用。 （5） 對木材、紙、織物、合金、水泥、陶瓷、塑料等各種材料顯示有很好的粘接性。 （6）由于膜較柔軟并易進行堿增粘，故最適于纖維加工和皮革加工應用。 在大多數(shù)應用中，這些優(yōu)點足以抵消其缺點，如較低的耐凍融性、較差的貯存穩(wěn)定性、較長的膠膜干燥時間(但比水溶液型易干燥得多)，以及較高的膠膜吸水性。2.2.2顏料與填料顏料和填料是涂料中不可缺少的成分。選擇的顏料和填料的耐熱溫度應達到或超過丙烯酸涂料烘烤固化溫度范圍，在烘烤溫度下不變色、不發(fā)生化學變化；選擇的顏料和填料的耐光性和耐候性要好，特別是戶外型丙烯酸涂料的耐光性最好達到78級。為保證涂膜的遮蓋力，用有機顏料著色的各種丙烯酸涂料，除了黑色都要適當添加鈦白粉等遮蓋力強的無機顏料配合使用。在純白色粉末涂料中，鈦白粉用量為配方總量的20%25%或者更多；在淺色涂料中，鈦白粉用量為15%20%，隨著顏色的加深，鈦白粉用量減少，甚至只需要加2%3%。在黑色粉末涂料中，根據(jù)炭黑的品種和填料的用量，炭黑在配方中的用量按總配方量的0.9%1.3%變化，由于炭黑的吸油量大，加多了會使涂膜流平性變差。對于要求涂膜光澤高，流平性好的粉末涂料，選用吸油量小、分散性好、沒有消光性和密度大的填料，例如沉淀硫酸鋇、高光鈣等。對于光澤要求不高的可選用超細消光硫酸鋇、超細高嶺土等消光性填料。對于涂膜外觀要求砂紋、桔紋等紋理時，可以選用吸油量較大的填料品種相匹配。在設(shè)計配方中顏料組成時，先找參考性顏色配方，確定主要顏料品種和相互之間的配比，然后根據(jù)色差調(diào)節(jié)相關(guān)顏料品種和用量。要求涂料單位質(zhì)量噴涂面積大、涂膜流平性好時，需在配方設(shè)計中增加顏料的質(zhì)量百分含量，提高遮蓋力，同時適當降低基料百分含量，顏填料的總含量控制在30%左右是比較合適的。因為噴涂面積與涂膜厚度有關(guān)，涂膜厚度越厚，相應的噴涂面積減少。如果粉末涂料中顏填料含量過低，粉末涂料的貯存穩(wěn)定性下降。如果顏填料的百分含量提高，涂膜流平性變差，光澤下降，耐沖擊強度等性能下降，單位質(zhì)量噴涂面積也減小10。2.2.3潤滑劑 潤滑劑是能夠改善涂料加工性能的一種添加劑。按其作用機理可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑兩種。外潤滑劑能在加工時增加塑料表面的潤滑性，減少涂料與金屬表面的黏附力，使其受到機械的剪切力降至最少，從而達到在不損害涂料性能的情況下最容易加工成型的目的。內(nèi)潤滑劑則可以減少聚合物的內(nèi)摩擦，增加涂料的熔融速率和熔體變形性，降低熔體黏度及改善塑化性能。實際上每一種潤滑劑都有可以實現(xiàn)某一要求的作用，總是內(nèi)外潤滑的共同作用，只是在某一方面更突出一些。同一種潤滑劑在不同的聚合物中或不同的加工條件下會表現(xiàn)出不同的潤滑作用，如高溫、高壓下，內(nèi)潤滑劑會被擠壓出來而成為外潤滑劑。例如滑石粉等?；劬哂袧櫥?、耐火性、抗酸性、絕緣性、熔點高、化學性不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強等優(yōu)良的物理、化學特性，由于滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，所以具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤性，如果Fe2O3的含量很高則會減低它的絕緣性。2.2.4消泡劑純凈的液體不會形成穩(wěn)定的泡沫，只有在液體中混入了具有界面活性的物質(zhì)后才會形成泡沫。水性漆中的組分復雜，必然會產(chǎn)生泡沫。所以消泡劑是水性丙烯酸涂料中必須使用的助劑之一。消泡劑是一種表面活性劑。當消泡劑擴散到氣泡和液體界面時，由于降低了界面張力，破壞了氣液界面的平衡，當氣泡移動至液面時促使其迅速破泡，達到消除泡沫的作用。消泡劑的種類有：1）礦物油，包括有機醇類化合物；2）有機硅表面活性劑，包括改性有機硅表面活性劑，改性有機硅表面活性劑通常用聚醚等親水基改性；上述類型化合物的乳液。有的還加入了琉水的顆粒如二氧化硅、硬脂酸鹽、脂肪酸衍生物以及聚腮化合物等。制成有機化合物的乳液后有利于消泡劑在漆液中分散。疏水顆粒有助于破泡，因為加入的疏水顆粒移動到氣泡膜上會吸附穩(wěn)泡的表面活性物質(zhì)并使膜的內(nèi)聚力降低，進而造成泡沫失去穩(wěn)定而破裂。2.2.5助溶劑 助溶劑是指乙二醇、丙二醇、200號溶劑油和?？松す?EXXON)D60等一些溶劑，有些書也把它們歸入成膜助劑，但它們要么水溶性太大，要么不溶于水，單獨使用時，降低乳膠成膜溫度的能力很有限，往往是與成膜助劑配合使用，所以稱它們?yōu)橹軇?這些助溶劑能軟化或溶解乳膠微粒，協(xié)同成膜助劑促進乳膠漆成膜。這些助溶劑揮發(fā)速度比水慢，所以有利于延長乳膠漆的開放時間和搭按時間，從而有利于乳膠漆在基面上的鋪展并且避免出現(xiàn)接痕。助溶劑冰點較低，還能降低乳膠漆的冰點，提高乳膠漆的低溫穩(wěn)定性和防凍能力。可用于丙烯酸類涂料系統(tǒng)中的溶劑種類較多,在本設(shè)計中是選用乙二醇作為此次涂料配方中的溶劑。2.3生產(chǎn)配方舉例112.3.1實例：丙烯酸酯建筑用乳膠漆（水性丙烯酸建筑涂料）如表2-1表2-1 原材料與配方丙烯酸乳液配方：甲基丙烯酸甲酯3035去離子水100130甲基丙烯酸丁酯2830引發(fā)劑過硫酸銨4.56.5丙烯酸丁酯1825十二烷基苯磺酸鈉0.20.3丙烯酸甲酯812吐溫-600.30.4丙烯酸59消泡劑適量涂料配方：去離子水45鈦白粉21殺菌劑0.02滑石粉18乙二醇2高嶺土17二乙二醇單甲醚3丙烯酸乳液140三聚磷酸鈉1消泡劑0.3丁炔二醇0.8N-甲基乙醇胺8羥乙基纖維素6羥乙基纖維素7.0所需涂料配方的材料質(zhì)量份合計269.122.3.2生產(chǎn)工藝分析：【制備方法】 (1)丙烯酸乳液合成工藝 采用半連續(xù)化生產(chǎn)工藝。先將配方中去離子水、十二烷基苯磺酸鈉、吐溫一60、消泡劑及25的各種單體放人帶溫度計、攪拌器、冷凝管及滴液漏斗的四口燒瓶內(nèi)，通N2攪拌20min后，滴入12的引發(fā)劑中，緩慢升溫至80。C反應30一40rain后，稱好余下的75的各種單體，于滴液漏斗中緩慢滴加，反應溫度控制在8085。C，在1.01.5h內(nèi)滴完。補充加入余下的引發(fā)劑，在8590內(nèi)繼續(xù)反應1.52.0h，取樣測轉(zhuǎn)化率，不合格時追加部分引發(fā)劑，繼續(xù)保溫反應3060min，轉(zhuǎn)化率合格后出料備用。 (2)制漆工藝。按配方量將前7種原料稱好放入高速分散機內(nèi)攪拌均勻。然后加入顏填料充分混合30min，用砂磨機進行研磨分散。取樣測細度，合格后加入丙烯酸乳液，在高速分散機中低速分散203Oh，測黏度、pH值；不合格時加入最后3種原料進行調(diào)整，調(diào)整合格后出料。 工藝流程圖如下圖2.1： 乳液；成膜助劑；pH調(diào)節(jié)劑；其它助劑。殺微生物劑；助溶劑；增稠劑；顏料分散劑；消泡劑、潤滑劑。水 （攪拌） （攪拌） 包裝入庫袋式過濾器過濾 （攪拌） 圖2.1 工藝流程圖2.3.3產(chǎn)品性能分析如表2-2:表22丙烯酸乳液及其乳膠漆性能項目 乳液性能 乳膠漆性能 外觀乳白色至藍色液體 白色、均勻，不結(jié)塊 固含量 4550 4550 pH值 25 67 細度la,m 50黏度(涂一4杯)s 3540 【應用】該產(chǎn)品主要用作內(nèi)墻涂料。 第3章 涂料生產(chǎn)設(shè)備的種類及選用3.1 物料衡算3.1.1計算基準： 本計的年產(chǎn)量為3000噸 年工作日的確定（年工作小時） （1）年工作日 365-11（法定假日）=351天 （2）設(shè)備大修 10天/年=240小時 （3）特殊情況停車 5天/年=120小時 （4）每天工作時間 8小時 （5）實際開車時間 365天-11天-10天-5天=339天 339天8=2712小時 每一批產(chǎn)品從進料到產(chǎn)品包裝入庫的生產(chǎn)周期為：2小時 各段工序的損耗如下表3-1：表3-1 各段工序損耗工序投料調(diào)漆過濾輸送損耗率0.2%0.3%0.5%總損耗率1%3.1.2物料平衡計算 ：進料量=出料量/（1-損耗率）總進料量: 3000/(1-1%)=3030.3噸每一批產(chǎn)品所需原料： 3030.3/（2712/2）=2.23噸每年各組分原料所需的量如下： 水 3030.3 *（45 /269.12）=506.70噸 殺菌劑 3030.3 *（0.02 / 269.12）= 0.23噸 羥乙基纖維素 3030.3*（13.0 / 269.12）=146.38 噸 消泡劑 3030.3*（0.3 / 269.12）=3.38噸 乙二醇 3030.3*（2.0 / 269.12）=22.52噸 TiO2 3030.3 *（21.0 /269.12）=236.46噸 滑石粉 3030.3*（18.0 / 269.12）=202.68噸 丙烯酸乳液 3030.3 *（140.0 / 269.12）=1576.40噸 二乙二醇單甲醚 3030.3*（3.0 / 269.12）=33.78噸 三聚磷酸鈉 3030.3 *（1.0 /269.12）=11.26噸 丁炔二醇 3030.3*（0.8 / 269.12）=9.01噸 高嶺土 3030.3*（17.0 / 269.12）=191.42噸 N-甲基乙醇胺 3030.3*（8.0/ 269.12）=90.08噸3.2涂料生產(chǎn)設(shè)備種類3.2.1生產(chǎn)車間主要設(shè)備（1）分散設(shè)備 高速分散機（3）調(diào)漆設(shè)備 調(diào)漆罐、拖缸（4）輸送設(shè)備 齒輪泵、隔膜泵（5）過濾設(shè)備 袋式過濾機（6）包裝設(shè)備 全自動包裝機、半自動包裝機3.2.2實驗室主要設(shè)備 （一）原漆及原料檢驗儀器 (1)顏色 Fe-Co比色計 (2)相對密度 加重杯 (3)黏度 格氏管、涂-4杯、旋轉(zhuǎn)黏度計 (4)細度 刮板細度計（025m、050m、0100m、0250m） (5)遮蓋力 標準黑白玻璃板 (6)電阻性能 電導儀 (7)漆膜制備 漆膜刮涂器（30m、60m、90m、120m） (8)氣相色譜儀(9)配套的化學儀器 物理天平、分析天平、烘箱等（二）漆膜性能檢測儀器(1)干性 漆膜干性檢測儀(2)厚度 非磁性層測厚儀、千分尺(3)硬度 擺桿式硬度計、鉛筆硬度計(4)柔韌性 柔韌性測定儀(5)沖出性 管式?jīng)_出試驗儀(6)附著力 劃圈法測定儀、劃格法測定儀(7)光澤 多變角光澤儀(8)流平性 流平、流掛性能測定儀3.3主要設(shè)備的選用3.3.1高速分散機的選用常用的高速分散機可分為A、B兩種型號。A型為落地式，適用于活動缸(俗稱拖缸)等中、小型調(diào)漆缸的混合、分散加工。B型為臺架式，適用于安裝在樓板或操作平臺上的固定配料缸中的混合、分散加工。B型高速分散機常見的配置有一機對一缸配置和一機對多缸配置參見圖3.1(b)、圖3.1(d)。另外也有將高速分散機直接安裝在固定缸上的配置參見圖3.1(c)。圖3.1高速分散機幾種配置形式 (a) (b) (c) (d)(a)A型落地式；(b)B型臺架式，一機對多缸配置；(c)直接安裝在固定缸上；(d)高速分散機對一缸配置與高速分散機配套的混合缸的尺寸大小、結(jié)構(gòu)形式對高速分散機的分散效果影響極大。圖3.2中列舉了幾種常見的形式，其中平底的固定缸和活動缸因其分散攪拌中容易出現(xiàn)死角，影響分散效果，且出料和清洗均不方便等多方面原因，現(xiàn)均已被淘汰出局，在制漆廠內(nèi)已很少見。斜底活動缸和錐形底固定缸、圓底固定缸則為不少制漆廠所樂于采用。其中錐形底固定缸似乎更加普遍些12。圖3.2混合缸的幾種形式 (a) (b) (c) (d) (e) (f)(a)平底固定缸； (b)斜底固定缸； (c)圓底固定缸；(d)錐形底固定缸；(e)平底活動缸；(f)斜底活動缸根據(jù)分析本廠可采用A型落地式高速分散機3.3.2研磨設(shè)備研磨分散設(shè)備是色漆生產(chǎn)的主要設(shè)備，其基本型式可分為兩類，一類帶自由運動的研磨介質(zhì)（或稱分散介質(zhì)），另一類不帶研磨介質(zhì)，依靠抹研力進行研磨分散。常用研磨分散設(shè)備有砂磨機、輥磨、高速分散機等，砂磨機分散效率高，使用于中、底粘度漆漿，輥磨可用于粘度很高的甚至成膏狀物料的生產(chǎn)。砂磨機主要立式砂磨機和臥式砂磨機兩大類。立式砂磨機研磨分散介質(zhì)容易沉底，臥式砂磨機研磨分散介質(zhì)在軸向分布均勻，避免了此問題。砂磨機具有生產(chǎn)效率高、分散細度好、操作簡便、結(jié)構(gòu)簡單，便于維護等特點，因此成為了研磨分散的主要設(shè)備，但是進入砂磨機必須要有高速分散機配合使用，而且深色和淺色漆漿互相換色生產(chǎn)時，較難清洗干凈，目前主要用于低粘度的漆漿。3.3.3輸送泵的選擇 目前制漆行業(yè)比較流行采用的輸送泵不外乎齒輪泵和隔膜泵兩種。兩種泵各有優(yōu)劣，齒輪泵的特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作和維修方便、輸送功率大等，缺點是容易污染漆料。隔膜泵的特點是在輸送過程中，漆料不會與泵的傳動機件接觸，絕不會污染漆料，操作和維修也比較方便，但隔膜泵膜片的耐溶劑性能是其能否可靠運行的關(guān)鍵，另外隔膜泵輸送物料時是脈動的方式，不如齒輪泵平穩(wěn)、均勻。制漆廠可根據(jù)自身特點選用合適的輸送泵。根據(jù)各方面考慮本設(shè)計工廠使用可采用齒輪泵12。3.3.4過濾機的選用 丙烯酸類涂料應過濾后再包裝，過去比較簡陋的做法是在稱量包裝時，在閥門出口處包一層或數(shù)層絲網(wǎng)就算過濾，對濾除漆料中混有的雜物也能起到一定作用，但這種辦法出差錯的概率相當高，搞不好絲網(wǎng)破了一個小洞，而操作人員卻遲遲沒有發(fā)覺的事故時有發(fā)生?，F(xiàn)在各制漆廠普遍采用了袋式過濾機。袋式過濾機主要特點如下： 結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，安裝快捷便利；截面積小、流量大，流量范圍可達1450m3h；過濾袋采用了多層結(jié)構(gòu)，使過濾漆料的雜質(zhì)遺留在過濾袋的內(nèi)層；過濾袋細度規(guī)格范圍寬(1800um)料的需要；更換過濾袋方便、快捷；漆料損耗低，可適應不同過濾漆。車間操作人員還可根據(jù)不同的加工對象和要求采用不同型號的濾袋，真正做到了一機多用，更為重要的一點是其價格也比較合理，物料損失少，移動、清洗、操作和維修均較方便12。3.3.5包裝設(shè)備的選擇 涂料制品的包裝與其他行業(yè)的所不同,其包裝規(guī)格小至0.5L、高至200Kg不等，小包裝如果不實行自動化，將牽涉大量人力，既費工，又難以保證包裝質(zhì)量。涂料行業(yè)采用的自動包裝機大體可分為全自動和半自動兩大類。中小型涂料生產(chǎn)企業(yè)多采用半自動包裝機。半自動包裝機的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、合理，包裝精度較高，換色、清洗方便等。3.3.6 計量設(shè)備的選擇 乳膠漆配方、配色和灌裝時，都用到計量設(shè)備。大多數(shù)小型乳膠漆生產(chǎn)企業(yè)均采用大小磅秤來進行計量。而現(xiàn)代化的乳膠漆生產(chǎn)企業(yè)一般選用流量計對液體原料進行計量，選用帶傳感器的配料倉對粉料進行計量，利用料位計對貯罐中的物料進行計量，用調(diào)色機進行配色計量，用自動灌裝機進行灌裝計量，從而使整個生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化。第4章 丙烯酸涂料產(chǎn)品的包裝、儲存與及運輸問題4.1丙烯酸涂料包裝問題4.1.1產(chǎn)品包裝 產(chǎn)品應用密閉的容器包裝,還應附有產(chǎn)品合格證和使用說明書。 產(chǎn)品包裝上應有印刷或粘貼牢固的標志，內(nèi)容包括：產(chǎn)品名稱；產(chǎn)品標記；雙組分配比；生產(chǎn)廠名、廠址；生產(chǎn)日期、批號和保質(zhì)期；凈含量；商標；運輸和儲存注意事項13。4.1.2包裝崗位安全管理上崗前的準備工作13:(1) 配備齊全勞動保護用品,上崗嚴禁帶釘子的鞋和高跟鞋(2) 崗前布置生產(chǎn)任務時,應同時提出生產(chǎn)安全的要求(3) 認真執(zhí)行交接班制度生產(chǎn)過程中應做到:(1) 嚴格按生產(chǎn)工藝規(guī)程操作生產(chǎn)(2) 認真執(zhí)行設(shè)備操作規(guī)程(3) 生產(chǎn)崗位碼放空包裝桶不要超過10層,包裝好的成品桶碼放不得超過6層(4) 用電瓶車、鏟車送成品入庫,裝載時不能超過車的額定載重噸位(5) 自動包裝機生產(chǎn)線,其電器、電線嚴禁被溶劑浸泡,以防短路、漏電、著火事故的發(fā)生(6) 嚴格控制火源和熱源，保證生產(chǎn)安全4.2丙烯酸涂料儲存問題4.2.1成品的儲存產(chǎn)品應在干燥、通風、陰涼的場所儲存，液體組分儲存溫度不應低于5。產(chǎn)品自生產(chǎn)之日起，在正常運輸、儲存條件下儲存期不少于6個月14。4.2.2儲存崗位安全管理上崗前的準備工作:(1) 配備齊全勞動保護用品,上崗嚴禁帶釘子的鞋和高跟鞋(2) 崗前布置生產(chǎn)任務時,應同時提出生產(chǎn)安全的要求工作過程中應做到(1) 必須了解所保管物質(zhì)的特性、用途(2) 對閃點低于45的易燃物,在夏季應有防曬降溫措施(3) 對保管的物質(zhì),應做到不變質(zhì)不腐爛(4) 對忌水物質(zhì),應有防水、防潮措施(5) 認真執(zhí)行防火制度(6) 做好巡回檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時排除,保證生產(chǎn)安全4.3涂料運輸問題4.3.1涂料運輸本產(chǎn)品為非易燃易爆材料，可按一般貨物運輸。運輸時應防止雨淋、暴曬、受凍，避免擠壓、碰撞，保持包裝完好無損13。4.3.2運輸安全管理(1) 嚴格遵守公安部、交通部制定的交通規(guī)則，及原化工部關(guān)于機動車七大禁令(2) 汽車司機必須經(jīng)過專業(yè)訓練，經(jīng)有關(guān)部門考試合格，發(fā)給執(zhí)照后，方可獨立駕駛車輛(3) 嚴禁超重、超長（車身前后2m）、超寬（車身左右0.2m）、超高（從地面算起4m）裝運(4) 停車時要選擇適當?shù)攸c，不準亂停亂放。停車后應將鑰匙取下，拉緊手剎車制動器(5) 貨車載裝卸人員時，嚴禁超過規(guī)定人數(shù) 第五章 產(chǎn)品質(zhì)量的檢測與質(zhì)量控制5.1原料檢驗和控制 原料檢驗和控制是質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)，是乳膠漆生產(chǎn)第一關(guān)，一定要把好這一關(guān)。設(shè)置性能指標和允許波動范圍，確定試驗方法，建立驗收程序。根據(jù)原材料在乳膠漆生產(chǎn)中的重要等級、檢測難易程度和測試設(shè)備情況等，分別采取實際檢測和驗證供方提供的檢驗報告等方法。5.2生產(chǎn)過程控制在生產(chǎn)過程中，對乳膠漆的半成品進行檢驗。經(jīng)檢驗合格后，才能轉(zhuǎn)序。這里所說的半成品，包括漿料(未加乳液）、基礎(chǔ)漆和白乳膠漆。5.2.1分散細度在打漿階段完成后，乳液加入之前，要對分散細度進行檢查，以確定是否達到分散要求。5.2.2 固含量在相同濕膜條件下，固含量較高的涂料能得到較厚的干膜厚度。在相同涂膜質(zhì)量時較厚的涂膜使用壽命一般較長。另外，固含量的測試結(jié)果還能反映乳膠漆的批和批之間的穩(wěn)定性和一致性。因此有些企業(yè)將固含量作為內(nèi)控指標進行控制。5.2.3黏度在特定的生產(chǎn)工藝中，黏度可以反映乳膠漆的貯存穩(wěn)定性和施工性，還能檢查計量情況和原材料的波動，生產(chǎn)企業(yè)通常檢驗并控制該指標。5.2.4細度細度檢驗對于乳膠漆來說是需要的，尤其是絲光乳膠漆、半光乳膠漆和有光乳