醇酸樹脂的生產(chǎn)工藝

關(guān)于醇酸樹脂的生產(chǎn)工藝工作任務(wù)：產(chǎn)品概述原料選擇生產(chǎn)方法選擇工藝條件確定生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)備：工藝流程圖工藝過程簡(jiǎn)述三廢處理、經(jīng)濟(jì)核算

第2頁,共22頁，星期六，2024年，5月產(chǎn)品概述：由多元醇、鄰苯二甲酸酐和脂肪酸或油（甘油三脂肪酸酯）縮合聚合而成的油改性聚酯樹脂。按脂肪酸（或油）分子中雙鍵的數(shù)目及結(jié)構(gòu)，可分為干性、半干性和非干性三類。干性醇酸樹脂可在空氣中固化；非干性醇酸樹脂則要與氨基樹脂混合，經(jīng)加熱才能固化。另外也可按所用脂肪酸(或油)或鄰苯二甲酸酐的含量，分為短、中、長(zhǎng)和極長(zhǎng)四種油度的醇酸樹脂。醇酸樹脂固化成膜后，有光澤和韌性，附著力強(qiáng)，并具有良好的耐磨性、耐候性和絕緣性等。第3頁,共22頁，星期六，2024年，5月原料選擇：多元酸：所用二元酸主要有苯酐（PA）、間苯二甲酸（IPA）、對(duì)苯二甲酸（PTA）、己二酸（AD）、壬二酸（AZA），比較新的抗水解型單體有四氫苯酐、六氫苯酐、1，4-環(huán)己烷二甲酸（1，4-CHDA）；單元酸有月桂酸（LA）、苯甲酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、豆油酸、脫水蓖麻油酸、桐油酸等，其中月桂酸（LA）、苯甲酸、油酸用于水系短油度醇酸樹脂的合成，亞油酸、亞麻酸、豆油酸、脫水蓖麻油酸、桐油酸用于可自干水系中、長(zhǎng)油度醇酸樹脂的合成。第4頁,共22頁，星期六，2024年，5月多元醇水性醇酸樹脂用多元醇可選用丙三醇、季戊四醇、三羥甲基丙烷（TMP）等，有時(shí)為平衡官能度可以引入一些二官能度單體，如乙二醇、1，6-己二醇（1,6-HDO）、1，4-環(huán)己烷二甲醇（1，4-CHDM）、1，2-丙二醇、新戊二醇（NPG）、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇（TMPD）等。第5頁,共22頁，星期六，2024年，5月水性單體：目前比較常用的有：偏苯三酸酐（TMA），聚乙二醇二醇（PEG）或單醚、間苯二甲酸-5-磺酸鈉、二羥甲基丙酸（DMPA）、馬來酸酐、丙烯酸等。助溶劑：主要有乙二醇單丁醚、丙二醇單丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、異丙醇、異丁醇、仲丁醇等。其中乙二醇單丁醚具有很好的助溶性，但近年來發(fā)現(xiàn)其存在一定的毒性，可選用丙二醇單丁醚取代。第6頁,共22頁，星期六，2024年，5月中和劑常用的中和劑有三乙胺、二甲基乙醇胺，前者用于自干漆，后者用于烘漆較好。催干劑：主催干劑：也稱為表干劑或面干劑，主要是鈷、錳、釩(V)和鈰(Ce)的環(huán)烷酸（或異辛酸）鹽，以鈷、錳鹽最常用，用量以金屬計(jì)為油量的0.02%～0.2%。其催干機(jī)理是與過氧化氫構(gòu)成了一個(gè)氧化－還原系統(tǒng)，可以降低過氧化氫分解的活化能。第7頁,共22頁，星期六，2024年，5月主催干劑傳遞氧的作用強(qiáng)，能使涂料表干加快，但易于封閉表層，影響里層干燥，需要助催干劑配合。(2)助催干劑：也稱為透干劑，通常是以一種氧化態(tài)存在的金屬皂，它們一般和主催干劑并用，作用是提高主干料的催干效應(yīng)，使聚合表里同步進(jìn)行，如鈣(Ca)、鉛（Pb）、鋯（Zr）、鋅(Zn)、鋇(Ba)和鍶(Sr)的環(huán)烷酸（或異辛酸）鹽。助催干劑用量較高，其用量以金屬計(jì)為油量的0.5%左右。第8頁,共22頁，星期六，2024年，5月回流溶劑:一般為二甲苯，在醇酸樹脂制備中，酯化反應(yīng)是關(guān)鍵，為使酯化完全，利用二甲苯與水形成共沸物的特性，用回流的方式將酯化反應(yīng)副產(chǎn)物水不斷的帶出。二甲苯與水分離后可以循環(huán)使用。第9頁,共22頁，星期六，2024年，5月合成工藝：醇酸樹脂的合成工藝按所用原料的不同可分為（1）醇解法；(2)脂肪酸法。從工藝上可以分為（1）溶劑法；（2）融融法。融融法設(shè)備簡(jiǎn)單、利用率高、安全，但產(chǎn)品色深、結(jié)構(gòu)不均勻、批次性能差別大、工藝操作較困難，主要用于聚酯合成。醇酸樹脂合成主要采用溶劑法生產(chǎn)。溶劑法中常用二甲苯的蒸發(fā)帶出酯化水，經(jīng)過分水器的油水分離后重新流回反應(yīng)釜，如此反復(fù)，推動(dòng)聚酯化反應(yīng)的進(jìn)行，生成醇酸樹脂。第10頁,共22頁，星期六，2024年，5月醇解法與脂肪酸法則各有優(yōu)缺點(diǎn)。詳見下表：醇解法脂肪酸法優(yōu)點(diǎn)（1）成本較低（2）工藝簡(jiǎn)單易控（3）原料腐蝕性小（1）配方設(shè)計(jì)靈活，質(zhì)量易控（2）聚合速度較快（3）樹脂干性較好、涂膜較硬缺點(diǎn)（1）酸值不易下降（2）樹脂干性較差、涂膜較軟（1）工藝較復(fù)雜，成本高（2）原料腐蝕性較大（3）脂肪酸易凝固，冬季投料困難一、醇解法醇解法是醇酸樹脂合成的重要方法。由于油脂與多元酸（或酸酐）不能互溶，所以用油脂合成醇酸樹脂時(shí)要先將油脂醇解為不完全的脂肪酸甘油酯（或季戊四醇酯），不完全的脂肪酸甘油酯是一種混和物，其中含有單酯、雙酯和沒有反應(yīng)的甘油及油脂，單酯含量是一個(gè)重要指標(biāo)，影響醇酸樹脂的質(zhì)量。第11頁,共22頁，星期六，2024年，5月

二、脂肪酸法脂肪酸可以與苯酐、甘油互溶，因此脂肪酸法合成醇酸樹脂可以單鍋反應(yīng)。同聚酯合成工藝、設(shè)備接近。脂肪酸法合成醇酸樹脂一般也采用溶劑法。反應(yīng)釜為帶夾套的不銹鋼反應(yīng)釜，裝有攪拌器、冷凝器、惰性氣體進(jìn)口、加料、放料口、溫度計(jì)和取樣裝置。為實(shí)現(xiàn)油水分離，在橫置冷凝器下部配置一個(gè)油水分離器，經(jīng)分離得二甲苯溢流回反應(yīng)釜循環(huán)使用。第12頁,共22頁，星期六，2024年，5月生產(chǎn)方法、工藝條件、生產(chǎn)設(shè)備：醇解法溶劑法醇解時(shí)按照生產(chǎn)量將甘油、LiOH催化劑及油脂全部加入反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行攪拌反應(yīng)醇解，同時(shí)通入CO2惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，防止由于溫度過高使油脂氧化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。加熱方式：蒸汽或高壓水環(huán)行加熱，反應(yīng)溫度控制在：220-240℃，反應(yīng)壓力：常壓。反應(yīng)方程式如下：第13頁,共22頁，星期六，2024年，5月(1)醇解法溶劑法生產(chǎn)醇酸樹脂的工藝流程簡(jiǎn)圖第14頁,共22頁，星期六，2024年，5月（3）聚酯化反應(yīng)溶劑法中采用二甲苯與水形成共沸物而蒸發(fā)帶出酯化水，經(jīng)過分水器的油水分離后重新流回反應(yīng)釜，如此反復(fù)，推動(dòng)聚酯化反應(yīng)的進(jìn)行，生成醇酸樹脂。加入回流溶劑二甲苯6%,在210～240℃之間縮聚。第15頁,共22頁，星期六，2024年，5月（4）樹脂的稀釋反應(yīng)完成后降溫，加入溶劑二甲苯或者根據(jù)商品要求的其他溶劑，在不斷攪拌下加入溶劑，反應(yīng)器中制得的樹脂稀釋后即成為商品。稀釋罐的容積比反應(yīng)器容積大60%-100%。醇酸樹脂稀釋罐可用低碳鋼制作,稀釋罐中要維持一定的溫度以便于過濾。稀釋罐中裝有攪拌裝置,用低速槳式或錨式攪拌器比較好,最下端的攪拌片應(yīng)盡可能地接近罐底以保證樹脂熔體與溶劑的完全均化作用，稀釋時(shí)的溫度視所使用的溶劑而定,稀釋時(shí)產(chǎn)生溶劑蒸氣的量越少越好。所得商品化產(chǎn)品冷卻到過濾溫度。第16頁,共22頁，星期六，2024年，5月（5）樹脂的過濾采用離心機(jī)過濾，該法適用于少量物質(zhì)的過濾,工作效率高。第17頁,共22頁，星期六，2024年，5月工藝流程圖第18頁,共22頁，星期六，2024年，5月三廢處理

第19頁,共22頁，星期六，2024年，5月幾股高濃度廢水先進(jìn)行預(yù)處理。氨基樹脂車間廢水中含甲醇及低分子樹脂,用二甲苯萃取甲醇,萃取液作為混合劑使用,低分子樹脂用沉淀法去除。醇酸樹脂車間廢水中混有大量苯類溶劑,經(jīng)兩天靜置分層,去除上層溶劑。漂油車間廢水經(jīng)回收皂液后仍含大量乳化油,通過絮凝反應(yīng)破乳、隔油。乳膠車間廢水中含大量膠體、粉劑,經(jīng)混凝沉淀后去除。經(jīng)預(yù)處理后的廢水與其他廢水一起通過廠內(nèi)下水道進(jìn)入后續(xù)處理裝置,后續(xù)處理主要是在原有的氣浮池前增加生化處理。第20頁,共22頁，星期六，2024年，5月第一級(jí)為兼氧生化處理,在兼氧菌作用下使大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物,降