1. 研究目的与意义(文献综述)
聚氯乙烯(PVC)笼统指的是具有重复单元-CH2CHCl-的氯乙烯均聚物和具有少量其他共聚单体(如乙酸乙烯酯、偏氯乙烯等)的共聚物。聚氯乙烯具有阻燃、耐候、防腐、抗水及化学品腐蚀性、较好的综合力学性能和电绝缘性能的优点,缺点是热稳定性和抗冲性能差。PVC是仅次于聚乙烯的第二大通用塑料。自1997年以来,聚氯乙烯的产量以3%/年速度递增,2005年全球产量达3130万吨,需求量达3117万吨。北美、欧洲(包括俄罗斯)和非洲、远东地区超过全球聚氯乙烯产量和需求量的4/5。我国PVC工业起步于50年代中期,目前我国PVC总生产能力达145万吨/年,总产量超过100万吨/年,可生产100个以上的品牌。
PVC在电子领域,可以通过挤出工艺将其制成透明的异型管材用于电子元件的包装。但大部分电子元件,特别是芯片,需要包装材料具有良好的静电消散性能或抗静电性能。而将导电材料填充到PVC树脂中是一种成本较低的制造永久性抗静电塑料的方法,当导电性填充材料在PVC中均匀地分散时, 导电性填充材料就互相接触, 并形成网状电路, 从而使组成物具有导电性,其中使用最多的填料是导电炭黑。本设计用导电炭黑和PVC树脂熔融共混,制成了导电PVC复合材料。
2. 研究的基本内容与方案
在工业化生产pvc时,一般采用四种聚合方式:悬浮聚合、本体聚合、乳液聚合和溶液聚合。悬浮聚合是一种成熟的工艺,在聚合釜中加入氯乙烯单体、去离子水、悬浮剂、油溶性引发剂及少量其他助剂等,在搅拌和适合的温度条件下使氯乙烯聚合,等到转化率达到一定程度后立即停止聚合反应,回收部分未反应的氯乙烯,聚合物浆料通过汽提、脱水、干燥等过程得到成品。本体聚合不使用水和分散剂,氯乙烯单体(vcm)既作反应物,又作分散剂,成品由聚合条件决定,后处理工艺简单。乳液聚合在vcm、引发剂、乳化剂、水以及其他助剂存在下进行,乳液聚合生产的聚氯乙烯产品为糊树脂。溶液聚合有溶剂回收和残留使用时单体污染问题,并且生产成本高,所以仅适用于特殊用途。其中悬浮法生产过程简单,便于控制及大规模生产,产品适应性强,是pvc的主要生产方式,生产量约占总量的90%。因此本设计仍选用悬浮聚合。
本设计要采用聚合釜等主要设备。为了便于清洁和传热,本设计中悬浮聚合将在带夹套和搅拌装置的聚合釜中进行,传热介质选用蒸汽和冷水。搅拌器要求使液浆的固体达到分散悬浮的程度,在目前我们不能通过实验获取有关搅拌动力学等数据的情况下,按厂方生产实情选带搅拌器的反应釜,搅拌器选用涡轮式搅拌器。涡轮式搅拌器适用于低粘度到中黏度流体的混合、液-液分散、固-液悬浮,以及促进传热、传质和化学循环;剪应力较大,分散流体的效果好。
聚合时用去离子水作连续相,防止粘结,使聚合液稳定,结构均匀,聚合时还采用聚乙烯醇(pva)和纤维素醚类复合分散剂(悬浮剂);为了缩短聚合时间,充分利用釜的换热能力,聚合时采用ehp(2-乙基己基对过氧化二碳酸酯)复合引发剂;为了消除反应结束后树脂内存在的残余自由基和引发剂,保证产品质量,还加入微量的atsc(丙酮缩氨基硫脲)作终止剂。所需设备还有贮槽、输送泵、计量槽等。
聚合后悬浮液送汽提塔,用浓度为36%~42%的naoh溶液处理,用蒸汽加热至70~ 80℃,然后用氮气进行吹气降温至65℃以下时,再送入过滤和洗涤。
3. 研究计划与安排
第1-2周:接受毕业设计任务书
第3-4周:确定设计工艺路线和设计方案,完成开题报告
第5-8周:完成工艺计算:物料衡算、热量衡算、设备计算,做出物料衡算表、热量
4. 参考文献(12篇以上)
[1]谢建玲,桂祖桐,蔡绪福等.聚氯乙烯树脂及其应用[m].化学工业出版社,2007.
[2]mehdiss,bakhshandehgr.recyclingofpvcwastes[j].polymerdegradationand
stability,2011,96(4):404-415.
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