醇酸树脂的生产工艺

关于醇酸树脂的生产工艺工作任务：产品概述原料选择生产方法选择工艺条件确定生产设备设计工艺流程设备：工艺流程图工艺过程简述三废处理、经济核算

第2页,共22页，2024年2月25日，星期天产品概述：由多元醇、邻苯二甲酸酐和脂肪酸或油（甘油三脂肪酸酯）缩合聚合而成的油改性聚酯树脂。按脂肪酸（或油）分子中双键的数目及结构，可分为干性、半干性和非干性三类。干性醇酸树脂可在空气中固化；非干性醇酸树脂则要与氨基树脂混合，经加热才能固化。另外也可按所用脂肪酸(或油)或邻苯二甲酸酐的含量，分为短、中、长和极长四种油度的醇酸树脂。醇酸树脂固化成膜后，有光泽和韧性，附着力强，并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等。第3页,共22页，2024年2月25日，星期天原料选择：多元酸：所用二元酸主要有苯酐（PA）、间苯二甲酸（IPA）、对苯二甲酸（PTA）、己二酸（AD）、壬二酸（AZA），比较新的抗水解型单体有四氢苯酐、六氢苯酐、1，4-环己烷二甲酸（1，4-CHDA）；单元酸有月桂酸（LA）、苯甲酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、豆油酸、脱水蓖麻油酸、桐油酸等，其中月桂酸（LA）、苯甲酸、油酸用于水系短油度醇酸树脂的合成，亚油酸、亚麻酸、豆油酸、脱水蓖麻油酸、桐油酸用于可自干水系中、长油度醇酸树脂的合成。第4页,共22页，2024年2月25日，星期天多元醇水性醇酸树脂用多元醇可选用丙三醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷（TMP）等，有时为平衡官能度可以引入一些二官能度单体，如乙二醇、1，6-己二醇（1,6-HDO）、1，4-环己烷二甲醇（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页,共22页，2024年2月25日，星期天水性单体：目前比较常用的有：偏苯三酸酐（TMA），聚乙二醇二醇（PEG）或单醚、间苯二甲酸-5-磺酸钠、二羟甲基丙酸（DMPA）、马来酸酐、丙烯酸等。助溶剂：主要有乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、异丁醇、仲丁醇等。其中乙二醇单丁醚具有很好的助溶性，但近年来发现其存在一定的毒性，可选用丙二醇单丁醚取代。第6页,共22页，2024年2月25日，星期天中和剂常用的中和剂有三乙胺、二甲基乙醇胺，前者用于自干漆，后者用于烘漆较好。催干剂：主催干剂：也称为表干剂或面干剂，主要是钴、锰、钒(V)和铈(Ce)的环烷酸（或异辛酸）盐，以钴、锰盐最常用，用量以金属计为油量的0.02%～0.2%。其催干机理是与过氧化氢构成了一个氧化－还原系统，可以降低过氧化氢分解的活化能。第7页,共22页，2024年2月25日，星期天主催干剂传递氧的作用强，能使涂料表干加快，但易于封闭表层，影响里层干燥，需要助催干剂配合。(2)助催干剂：也称为透干剂，通常是以一种氧化态存在的金属皂，它们一般和主催干剂并用，作用是提高主干料的催干效应，使聚合表里同步进行，如钙(Ca)、铅（Pb）、锆（Zr）、锌(Zn)、钡(Ba)和锶(Sr)的环烷酸（或异辛酸）盐。助催干剂用量较高，其用量以金属计为油量的0.5%左右。第8页,共22页，2024年2月25日，星期天回流溶剂:一般为二甲苯，在醇酸树脂制备中，酯化反应是关键，为使酯化完全，利用二甲苯与水形成共沸物的特性，用回流的方式将酯化反应副产物水不断的带出。二甲苯与水分离后可以循环使用。第9页,共22页，2024年2月25日，星期天合成工艺：醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为（1）醇解法；(2)脂肪酸法。从工艺上可以分为（1）溶剂法；（2）融融法。融融法设备简单、利用率高、安全，但产品色深、结构不均匀、批次性能差别大、工艺操作较困难，主要用于聚酯合成。醇酸树脂合成主要采用溶剂法生产。溶剂法中常用二甲苯的蒸发带出酯化水，经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸树脂。第10页,共22页，2024年2月25日，星期天醇解法与脂肪酸法则各有优缺点。详见下表：醇解法脂肪酸法优点（1）成本较低（2）工艺简单易控（3）原料腐蚀性小（1）配方设计灵活，质量易控（2）聚合速度较快（3）树脂干性较好、涂膜较硬缺点（1）酸值不易下降（2）树脂干性较差、涂膜较软（1）工艺较复杂，成本高（2）原料腐蚀性较大（3）脂肪酸易凝固，冬季投料困难一、醇解法醇解法是醇酸树脂合成的重要方法。由于油脂与多元酸（或酸酐）不能互溶，所以用油脂合成醇酸树脂时要先将油脂醇解为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种混和物，其中含有单酯、双酯和没有反应的甘油及油脂，单酯含量是一个重要指标，影响醇酸树脂的质量。第11页,共22页，2024年2月25日，星期天

二、脂肪酸法脂肪酸可以与苯酐、甘油互溶，因此脂肪酸法合成醇酸树脂可以单锅反应。同聚酯合成工艺、设备接近。脂肪酸法合成醇酸树脂一般也采用溶剂法。反应釜为带夹套的不锈钢反应釜，装有搅拌器、冷凝器、惰性气体进口、加料、放料口、温度计和取样装置。为实现油水分离，在横置冷凝器下部配置一个油水分离器，经分离得二甲苯溢流回反应釜循环使用。第12页,共22页，2024年2月25日，星期天生产方法、工艺条件、生产设备：醇解法溶剂法醇解时按照生产量将甘油、LiOH催化剂及油脂全部加入反应釜内进行搅拌反应醇解，同时通入CO2惰性气体进行保护，防止由于温度过高使油脂氧化，影响产品质量。加热方式：蒸汽或高压水环行加热，反应温度控制在：220-240℃，反应压力：常压。反应方程式如下：第13页,共22页，2024年2月25日，星期天(1)醇解法溶剂法生产醇酸树脂的工艺流程简图第14页,共22页，2024年2月25日，星期天（3）聚酯化反应溶剂法中采用二甲苯与水形成共沸物而蒸发带出酯化水，经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸树脂。加入回流溶剂二甲苯6%,在210～240℃之间缩聚。第15页,共22页，2024年2月25日，星期天（4）树脂的稀释反应完成后降温，加入溶剂二甲苯或者根据商品要求的其他溶剂，在不断搅拌下加入溶剂，反应器中制得的树脂稀释后即成为商品。稀释罐的容积比反应器容积大60%-100%。醇酸树脂稀释罐可用低碳钢制作,稀释罐中要维持一定的温度以便于过滤。稀释罐中装有搅拌装置,用低速桨式或锚式搅拌器比较好,最下端的搅拌片应尽可能地接近罐底以保证树脂熔体与溶剂的完全均化作用，稀释时的温度视所使用的溶剂而定,稀释时产生溶剂蒸气的量越少越好。所得商品化产品冷却到过滤温度。第16页,共22页，2024年2月25日，星期天（5）树脂的过滤采用离心机过滤，该法适用于少量物质的过滤,工作效率高。第17页,共22页，2024年2月25日，星期天工艺流程图第18页,共22页，2024年2月25日，星期天三废处理

第19页,共22页，2024年2月25日，星期天几股高浓度废水先进行预处理。氨基树脂车间废水中含甲醇及低分子树脂,用二甲苯萃取甲醇,萃取液作为混合剂使用,低分子树脂用沉淀法去除。醇酸树脂车间废水中混有大量苯类溶剂,经两天静置分层,去除上层溶剂。漂油车间废水经回收皂液后仍含大量乳化油,通过絮凝反应破乳、隔油。乳胶车间废水中含大量胶体、粉剂,经混凝沉淀后去除。经预处理后的废水与其他废水一起通过厂内下水道进入后续处理装置,后续处理主要是在原有的气浮池前增加生化处理。第20页,共22页，2024年2月25日，星期天第一级为兼氧生化处理,在兼氧菌作用下使大分子有机物降解为小分子有机物,降低CO