年產(chǎn)2000噸木器漆用高性能聚氨酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、文檔均為word文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印摘 要本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)2000噸木器漆用高性能聚氨酯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。查閱資料了解聚氨酯在木器漆方面的應(yīng)用現(xiàn)狀后采用溶液聚合法分別生成聚氨酯預(yù)聚體和環(huán)氧樹脂，再通過共聚將有機(jī)硅和環(huán)氧樹脂嵌段進(jìn)聚氨酯鏈中。對(duì)工藝流程中的原料選擇，聚合方法，分離提純方法，生產(chǎn)設(shè)備等進(jìn)行最合適的選擇。對(duì)生產(chǎn)的物料和熱量進(jìn)行衡算，根據(jù)設(shè)備選型計(jì)算，選擇合適的設(shè)備并投入生產(chǎn)。繪制生產(chǎn)工藝流程圖，物料流程圖，聚合釜剖面圖和廠房布置圖。經(jīng)過對(duì)聚合反應(yīng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，采用溶液聚合的工藝生成路線，分別制備聚氨酯預(yù)聚體和環(huán)氧樹脂；采用嵌段共聚的工藝生產(chǎn)路線混合共聚聚氨酯、有機(jī)硅和環(huán)

2、氧樹脂，再對(duì)已嵌入環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅鏈段的聚氨酯進(jìn)行擴(kuò)鏈和封端。根據(jù)工業(yè)合成最佳配料比，添加的MDI:PTMEG:ATPS:BDO:KH-550:BPA:ECH:液堿:新癸酸鉍:CP:TL=35:11:4:2:2:3:2:3:1:34:5。通過計(jì)算，二苯基甲烷-4,4-二異氰酸酯投料量為606.28kgB-1，聚四氫呋喃醚二醇投料量為200.78kgB-1，氨丙基封端聚二甲基硅氧烷投料量為69.47kgB-1，1,4-丁二醇投料量為29.77kgB-1，-氨丙基三乙氧基硅烷投料量為29.77kgB-1，雙酚A投料量為47.37 kgB-1，環(huán)氧氯丙烷投料量為32.84kgB-1，液堿投料量為47

3、.08kgB-1，新癸酸鉍投料量為9.89kgB-1，丙酮投料量為592.16kgB-1，甲苯投料量為86.47kgB-1；原料每5小時(shí)投入一批，全年工作300天（24h/d）。繪制生產(chǎn)工藝流程圖，通過原料投料量選擇最優(yōu)的設(shè)備型號(hào)，玻璃鋼儲(chǔ)罐（DRZ-500、DRZ-1000、DRZ-1600、DRZ-2500、DRZ-3800、DRZ-4500），調(diào)配罐（XN-RJG300）、脫水釜（ZK300）不銹鋼反應(yīng)釜（GD1-300L、GD1-3000L），不銹鋼框式攪拌槳，泵（3DP32-25-160），沉降罐（S-3000）蒸餾塔（JH200、JH500）。繪制車間布局平面圖，通過計(jì)算得出生產(chǎn)車

4、間總占地面積應(yīng)為：640m2。通過對(duì)原料的購(gòu)買，設(shè)備的購(gòu)買、水電、人力和地產(chǎn)資源的使用，進(jìn)行成本核算。全年生產(chǎn)總成本為7133.39萬元，產(chǎn)品單位成本為3.57元/噸。關(guān)鍵詞：聚氨酯；有機(jī)硅；環(huán)氧樹脂；涂料；溶液聚合；Production Process Design of High-Performance Polyurethane for Wood Coatings with an Annual Output of 2000 Tons.AbstractThis design is the production process design of high-performance polyur

5、ethane for wood lacquer with an annual output of 2000 tons. Refer to the materials to understand the application status of polyurethane in wood paint. After referring to the materials, the solution polymerization method was used to generate polyurethane prepolymer and epoxy resin respectively, and t

6、hen silicone and epoxy resin were embedded into the polyurethane chain through copolymerization. Select the most suitable raw material, polymerization method, separation and purification method, production equipment, etc. Calculate the material and heat of production, select the appropriate equipmen

7、t and put it into production. Draw the process flow chart, material flow chart and plant plan, and draw the section chart of reaction polymerization kettle.After analyzing the actual situation of polymerization reaction, the process of solution polymerization was adopted to prepare polyurethane prep

8、olymer and epoxy resin respectively. The process of block copolymerization was adopted to produce mixed copolymerized polyurethane, silicone and epoxy resin, and then the polyurethane with epoxy resin and silicone chain segment was expanded and sealed. MDI:PTMEG:ATPS:BDO:KH-550:BPA:ECH:30%Sodium hyd

9、roxide solution:Bismuth neodecanoate:CP:TL=35:11:4:2:2:3:2:3:1:34:5. Through calculation, The input of MDI is 606.28kgB-1, The input of PTMEG is 200.78kgB-1, The input of ATPS is 69.47kgB-1 The input of BDO is 29.77kgB-1, The input of KH-550 is 29.77kgB-1, The input of BPA is 47.37kgB-1, The input o

10、f ECH is 32.84kgB-11, The input of 30%NaOH is 47.08kgB-1, The input of Bismuth neodecanoate is 9.89kgB-1, The input of CP is 592.16kgB-1, The input of TL is 86.47 kgB-1. Raw materials are put into one batch every 5 hours and work for 300 days a year (24h/d). Draw the production process flow chart, s

11、elect the optimal equipment model through the raw material feeding quantity, glass fiber reinforced plastic storage tank (DRZ-500, DRZ-1000, DRZ-1600, DRZ-2500, DRZ-3800, DRZ-4500), dissolution kettle (XN-RJG300), dehydration kettle (ZK300), stainless steel reaction kettle (GDl-300, GDl-3000), stain

12、less steel frame agitator, Pump (3DP32-25-160), settling tank (S-3000) distillation column (JH200, JH500). Draw the layout plan of the workshop, and calculate the total floor area of the workshop: 1340m2. Cost accounting is carried out through the purchase of raw materials, the purchase of equipment

13、, the use of water, electricity, manpower and real estate resources. The annual total production cost was 71.33million yuan, and the unit cost was 35700￥/t.Keywords: Polyurethane; Organic silicon; Epoxy resin; Coating; Solution polymerization目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc40477202 1緒論 PAGEREF _

14、Toc40477202 h 1 HYPERLINK l _Toc40477203 1.1木器漆概述 PAGEREF _Toc40477203 h 1 HYPERLINK l _Toc40477204 1.1.1涂料簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc40477204 h 1 HYPERLINK l _Toc40477205 1.1.2木器漆簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc40477205 h 1 HYPERLINK l _Toc40477206 1.2聚氨酯木器漆概述 PAGEREF _Toc40477206 h 2 HYPERLINK l _Toc40477207 1.2.1聚氨酯簡(jiǎn)介 PAGERE

15、F _Toc40477207 h 2 HYPERLINK l _Toc40477208 1.2.2聚氨酯涂料 PAGEREF _Toc40477208 h 2 HYPERLINK l _Toc40477209 1.2.3聚氨酯木器漆 PAGEREF _Toc40477209 h 3 HYPERLINK l _Toc40477210 1.2.4聚氨酯木器漆的合成原料 PAGEREF _Toc40477210 h 4 HYPERLINK l _Toc40477211 1.2.5聚氨酯木器漆的發(fā)展 PAGEREF _Toc40477211 h 7 HYPERLINK l _Toc40477212 1

16、.3有機(jī)硅改性聚氨酯概述 PAGEREF _Toc40477212 h 8 HYPERLINK l _Toc40477213 1.3.1有機(jī)硅簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc40477213 h 8 HYPERLINK l _Toc40477214 1.3.2有機(jī)硅的性能特征 PAGEREF _Toc40477214 h 8 HYPERLINK l _Toc40477215 1.3.3有機(jī)硅改性聚氨酯 PAGEREF _Toc40477215 h 9 HYPERLINK l _Toc40477216 1.3.4常溫固化聚氨酯漆 PAGEREF _Toc40477216 h 10 HYPERLIN

17、K l _Toc40477217 1.4環(huán)氧樹脂改性聚氨酯概述 PAGEREF _Toc40477217 h 11 HYPERLINK l _Toc40477218 1.4.1環(huán)氧樹脂簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc40477218 h 11 HYPERLINK l _Toc40477219 1.4.2環(huán)氧樹脂的性能特征 PAGEREF _Toc40477219 h 11 HYPERLINK l _Toc40477220 1.4.3環(huán)氧樹脂改性聚氨酯 PAGEREF _Toc40477220 h 12 HYPERLINK l _Toc40477221 1.5設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _T

18、oc40477221 h 12 HYPERLINK l _Toc40477222 2高性能聚氨酯的合成工藝設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc40477222 h 14 HYPERLINK l _Toc40477223 2.1合成原理 PAGEREF _Toc40477223 h 14 HYPERLINK l _Toc40477224 2.2環(huán)氧樹脂的合成 PAGEREF _Toc40477224 h 16 HYPERLINK l _Toc40477225 2.2.1環(huán)氧樹脂的合成原理 PAGEREF _Toc40477225 h 16 HYPERLINK l _Toc40477226 2.2.2環(huán)

19、氧樹脂E-44的制備工藝 PAGEREF _Toc40477226 h 16 HYPERLINK l _Toc40477227 2.3聚醚型聚氨酯預(yù)聚體的合成 PAGEREF _Toc40477227 h 17 HYPERLINK l _Toc40477228 2.3.1聚醚型聚氨酯預(yù)聚體的制備原理 PAGEREF _Toc40477228 h 17 HYPERLINK l _Toc40477229 2.3.2聚氨酯預(yù)聚體的制備工藝 PAGEREF _Toc40477229 h 17 HYPERLINK l _Toc40477230 2.4有機(jī)硅-聚氨酯嵌段共聚物的合成 PAGEREF _To

20、c40477230 h 18 HYPERLINK l _Toc40477231 2.4.1有機(jī)硅-聚氨酯嵌段共聚物制備原理 PAGEREF _Toc40477231 h 18 HYPERLINK l _Toc40477232 2.4.2有機(jī)硅-聚氨酯嵌段共聚物制備工藝 PAGEREF _Toc40477232 h 18 HYPERLINK l _Toc40477233 2.5環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅-聚氨酯共聚的合成 PAGEREF _Toc40477233 h 19 HYPERLINK l _Toc40477234 2.5.1環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅-聚氨酯的共聚反應(yīng)原理 PAGEREF _Toc40477

21、234 h 19 HYPERLINK l _Toc40477235 2.5.2環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅-聚氨酯的共聚物的制備工藝 PAGEREF _Toc40477235 h 19 HYPERLINK l _Toc40477236 2.6環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯擴(kuò)鏈 PAGEREF _Toc40477236 h 20 HYPERLINK l _Toc40477237 2.6.1環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯擴(kuò)鏈的反應(yīng)原理 PAGEREF _Toc40477237 h 20 HYPERLINK l _Toc40477238 2.6.2環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯擴(kuò)鏈共聚物的制備工藝 PAGEREF _Toc40477238 h 2

22、0 HYPERLINK l _Toc40477239 2.7環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯的封端反應(yīng) PAGEREF _Toc40477239 h 21 HYPERLINK l _Toc40477240 2.7.1環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯的封端反應(yīng)原理 PAGEREF _Toc40477240 h 21 HYPERLINK l _Toc40477241 2.7.1環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯的封端工藝 PAGEREF _Toc40477241 h 21 HYPERLINK l _Toc40477242 2.8方框工藝流程圖 PAGEREF _Toc40477242 h 23 HYPERLINK l _Toc4047724

23、3 2.9工藝流程圖（見附錄一） PAGEREF _Toc40477243 h 24 HYPERLINK l _Toc40477244 2.10控制方案 PAGEREF _Toc40477244 h 24 HYPERLINK l _Toc40477245 2.10.1流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc40477245 h 24 HYPERLINK l _Toc40477246 2.10.2壓力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc40477246 h 24 HYPERLINK l _Toc40477247 2.10.3液位與物位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc40477247 h

24、 25 HYPERLINK l _Toc40477248 2.10.4溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc40477248 h 25 HYPERLINK l _Toc40477249 2.10.5切斷、聯(lián)鎖與報(bào)警 PAGEREF _Toc40477249 h 25 HYPERLINK l _Toc40477250 2.10.6控制方案的選擇 PAGEREF _Toc40477250 h 25 HYPERLINK l _Toc40477251 3物料衡算 PAGEREF _Toc40477251 h 28 HYPERLINK l _Toc40477252 3.1主要原材料規(guī)格 PAGERE

25、F _Toc40477252 h 28 HYPERLINK l _Toc40477253 3.2主要原材料的性質(zhì) PAGEREF _Toc40477253 h 28 HYPERLINK l _Toc40477254 3.3投料量計(jì)算 PAGEREF _Toc40477254 h 32 HYPERLINK l _Toc40477255 3.4物料平衡示意圖 PAGEREF _Toc40477255 h 33 HYPERLINK l _Toc40477256 3.5設(shè)備物料衡算 PAGEREF _Toc40477256 h 34 HYPERLINK l _Toc40477257 3.5.1R010

26、1（聚合反應(yīng)釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477257 h 34 HYPERLINK l _Toc40477258 3.5.2V0301（沉降罐）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477258 h 34 HYPERLINK l _Toc40477259 3.5.3T0101（蒸餾塔）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477259 h 35 HYPERLINK l _Toc40477260 3.5.4R0201（真空脫水釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477260 h 35 HYPERLINK l _Toc40477261 3.5.5R0102（聚合反應(yīng)釜）

27、的物料衡算 PAGEREF _Toc40477261 h 35 HYPERLINK l _Toc40477262 3.5.6V0201（溶解釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477262 h 36 HYPERLINK l _Toc40477263 3.5.7R0103（聚合反應(yīng)釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477263 h 36 HYPERLINK l _Toc40477264 3.5.8R0104（聚合反應(yīng)釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477264 h 36 HYPERLINK l _Toc40477265 3.5.9V0202（溶解釜）的物料衡算 PA

28、GEREF _Toc40477265 h 37 HYPERLINK l _Toc40477266 3.5.10R0105（聚合反應(yīng)釜）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477266 h 37 HYPERLINK l _Toc40477267 3.5.11T0102（蒸餾塔）的物料衡算 PAGEREF _Toc40477267 h 37 HYPERLINK l _Toc40477268 3.6總物料衡算 PAGEREF _Toc40477268 h 38 HYPERLINK l _Toc40477269 4能量衡算 PAGEREF _Toc40477269 h 40 HYPERLINK l

29、 _Toc40477270 4.1R0101合成環(huán)氧樹脂的能量衡算 PAGEREF _Toc40477270 h 40 HYPERLINK l _Toc40477271 4.1.1 Q1的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477271 h 40 HYPERLINK l _Toc40477272 4.1.2 Q2的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477272 h 40 HYPERLINK l _Toc40477273 4.1.3 Q3 的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477273 h 41 HYPERLINK l _Toc40477274 4.1.4 Q總的計(jì)算 PAGEREF _Toc4

30、0477274 h 41 HYPERLINK l _Toc40477275 4.1.5反應(yīng)加熱所需用水量 PAGEREF _Toc40477275 h 42 HYPERLINK l _Toc40477276 4.1.6物料冷卻所需用水量 PAGEREF _Toc40477276 h 42 HYPERLINK l _Toc40477277 4.2R0102合成有機(jī)硅-聚氨酯的能量衡算 PAGEREF _Toc40477277 h 42 HYPERLINK l _Toc40477278 4.2.1 Q1的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477278 h 43 HYPERLINK l _Toc40

31、477279 4.2.2 Q2的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477279 h 43 HYPERLINK l _Toc40477280 4.2.3 Q3 的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477280 h 44 HYPERLINK l _Toc40477281 4.2.4 Q總的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477281 h 44 HYPERLINK l _Toc40477282 4.2.5反應(yīng)加熱所需用水量 PAGEREF _Toc40477282 h 44 HYPERLINK l _Toc40477283 4.2.6物料冷卻所需用水量 PAGEREF _Toc40477283 h

32、 45 HYPERLINK l _Toc40477284 4.3R0103合成有機(jī)硅-聚氨酯的能量衡算 PAGEREF _Toc40477284 h 45 HYPERLINK l _Toc40477285 4.3.1 Q1的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477285 h 45 HYPERLINK l _Toc40477286 4.3.2 Q2的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477286 h 45 HYPERLINK l _Toc40477287 4.3.3 Q3 的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477287 h 46 HYPERLINK l _Toc40477288 4.3.4 Q

33、總的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477288 h 46 HYPERLINK l _Toc40477289 4.3.5反應(yīng)加熱所需用水量 PAGEREF _Toc40477289 h 47 HYPERLINK l _Toc40477290 4.3.6物料冷卻所需用水量 PAGEREF _Toc40477290 h 47 HYPERLINK l _Toc40477291 4.4R0104合成環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯的能量衡算 PAGEREF _Toc40477291 h 47 HYPERLINK l _Toc40477292 4.4.1 Q1的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477292 h 4

34、7 HYPERLINK l _Toc40477293 4.4.2 Q2的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477293 h 48 HYPERLINK l _Toc40477294 4.4.3 Q3 的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477294 h 48 HYPERLINK l _Toc40477295 4.4.4 Q總的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477295 h 48 HYPERLINK l _Toc40477296 4.4.5反應(yīng)加熱所需用水量 PAGEREF _Toc40477296 h 49 HYPERLINK l _Toc40477297 4.5R0105環(huán)氧有機(jī)硅-聚氨酯

35、的擴(kuò)鏈與封端的能量衡算 PAGEREF _Toc40477297 h 49 HYPERLINK l _Toc40477298 4.5.1 Q1的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477298 h 49 HYPERLINK l _Toc40477299 4.5.2 Q2的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477299 h 50 HYPERLINK l _Toc40477300 4.5.3 Q3 的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477300 h 51 HYPERLINK l _Toc40477301 4.5.4 Q總的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477301 h 51 HYPERLINK

36、 l _Toc40477302 4.5.5反應(yīng)加熱所需用水量 PAGEREF _Toc40477302 h 51 HYPERLINK l _Toc40477303 4.5.6物料冷卻所需用水量 PAGEREF _Toc40477303 h 52 HYPERLINK l _Toc40477304 5設(shè)備選型 PAGEREF _Toc40477304 h 53 HYPERLINK l _Toc40477305 5.1設(shè)備選型的原則 PAGEREF _Toc40477305 h 53 HYPERLINK l _Toc40477306 5.2儲(chǔ)罐的選型 PAGEREF _Toc40477306 h 5

37、3 HYPERLINK l _Toc40477307 5.3聚合反應(yīng)釜的選型 PAGEREF _Toc40477307 h 55 HYPERLINK l _Toc40477308 5.3.1聚合反應(yīng)釜類型的選擇 PAGEREF _Toc40477308 h 55 HYPERLINK l _Toc40477309 5.3.2攪拌釜反應(yīng)器 PAGEREF _Toc40477309 h 55 HYPERLINK l _Toc40477310 5.3.3封頭的選型 PAGEREF _Toc40477310 h 56 HYPERLINK l _Toc40477311 5.3.4反應(yīng)釜的選型 PAGERE

38、F _Toc40477311 h 56 HYPERLINK l _Toc40477312 5.3.5攪拌器的選型 PAGEREF _Toc40477312 h 58 HYPERLINK l _Toc40477313 5.3.6傳熱裝置的選型 PAGEREF _Toc40477313 h 58 HYPERLINK l _Toc40477314 5.4脫水釜和調(diào)配罐的選型 PAGEREF _Toc40477314 h 59 HYPERLINK l _Toc40477315 5.5提純?cè)O(shè)備的選型 PAGEREF _Toc40477315 h 59 HYPERLINK l _Toc40477316 5

39、.6液體輸送泵的選型 PAGEREF _Toc40477316 h 60 HYPERLINK l _Toc40477317 5.7反應(yīng)釜示意圖（見附錄二） PAGEREF _Toc40477317 h 61 HYPERLINK l _Toc40477318 6生產(chǎn)車間布置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc40477318 h 62 HYPERLINK l _Toc40477319 6.1生產(chǎn)車間的平面布置 PAGEREF _Toc40477319 h 62 HYPERLINK l _Toc40477320 6.2生產(chǎn)車間的立面布置 PAGEREF _Toc40477320 h 62 HYPERLI

40、NK l _Toc40477321 6.3生產(chǎn)車間的設(shè)備布置設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc40477321 h 63 HYPERLINK l _Toc40477322 6.4生產(chǎn)車間布置圖（見附錄三） PAGEREF _Toc40477322 h 63 HYPERLINK l _Toc40477323 6.5廠房總體平面布置圖（見附錄四） PAGEREF _Toc40477323 h 63 HYPERLINK l _Toc40477324 6.6廠房占地面積的計(jì)算 PAGEREF _Toc40477324 h 63 HYPERLINK l _Toc40477325 7.成本核算 PAGER

41、EF _Toc40477325 h 65 HYPERLINK l _Toc40477326 7.1原料成本 PAGEREF _Toc40477326 h 65 HYPERLINK l _Toc40477327 7.2水電成本 PAGEREF _Toc40477327 h 65 HYPERLINK l _Toc40477328 7.3設(shè)備成本 PAGEREF _Toc40477328 h 66 HYPERLINK l _Toc40477329 7.4廠房租金 PAGEREF _Toc40477329 h 67 HYPERLINK l _Toc40477330 7.5人力資源成本 PAGEREF

42、_Toc40477330 h 67 HYPERLINK l _Toc40477331 7.6廢水處理 PAGEREF _Toc40477331 h 67 HYPERLINK l _Toc40477332 7.7生產(chǎn)總成本 PAGEREF _Toc40477332 h 67 HYPERLINK l _Toc40477333 7.8成本及定價(jià) PAGEREF _Toc40477333 h 68 HYPERLINK l _Toc40477334 8三廢處理及其綜合利用 PAGEREF _Toc40477334 h 69 HYPERLINK l _Toc40477335 8.1改革生產(chǎn)工藝 PAGER

43、EF _Toc40477335 h 69 HYPERLINK l _Toc40477336 8.2改良生產(chǎn)配方 PAGEREF _Toc40477336 h 69 HYPERLINK l _Toc40477337 8.3處理與回收循環(huán)利用 PAGEREF _Toc40477337 h 69 HYPERLINK l _Toc40477338 8.4噪聲 PAGEREF _Toc40477338 h 70 HYPERLINK l _Toc40477339 結(jié)論 PAGEREF _Toc40477339 h 71 HYPERLINK l _Toc40477340 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc4

44、0477340 h 72 HYPERLINK l _Toc40477341 謝 辭 PAGEREF _Toc40477341 h 74 HYPERLINK l _Toc40477342 附 錄 PAGEREF _Toc40477342 h 751緒論1.1木器漆概述1.1.1涂料簡(jiǎn)介從石器時(shí)代，人類就學(xué)會(huì)了生產(chǎn)和使用涂料。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，春秋時(shí)期的人們就已掌握了通過熬煉桐油制備成涂料使用的方法。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的人們就已經(jīng)使用生漆和桐油混合做復(fù)配涂料使用，從此開創(chuàng)了多種涂料復(fù)配和使用助劑在涂料上的技術(shù)，推動(dòng)了涂料運(yùn)用的進(jìn)一步發(fā)展。中國(guó)人對(duì)生漆的使用技術(shù)早在公元前2世紀(jì)就已經(jīng)成熟。并因桐油和

45、大漆的使用而形成了“油漆”的習(xí)慣稱呼，一直流傳下來。直到上個(gè)世紀(jì)初，因?yàn)楦叻肿涌茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種高分子化合物的成功研制，并投入生產(chǎn)，使油漆的種類的發(fā)展和應(yīng)用性能又更上了一個(gè)層次。在一個(gè)世紀(jì)前就成功研制了涂料用的醇酸樹脂。從此各種新開發(fā)研制的樹脂在涂料中也很快就得到應(yīng)用，使涂料發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)以合成成膜物質(zhì)為主的新時(shí)代。中國(guó)是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)之一，截至至2019年底統(tǒng)計(jì)，我國(guó)涂料行業(yè)總產(chǎn)量為2500萬噸以上，涂料的交易收入總額高達(dá)4085億元。2019年，中國(guó)涂料的產(chǎn)料占全球涂料總產(chǎn)量的38%以上份額，涂料的交易額占據(jù)全球33%以上，產(chǎn)銷量連續(xù)十年領(lǐng)先，位居世界第一。涂料按用途分為建筑用漆和

46、工業(yè)用漆。而我國(guó)的工業(yè)用漆產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量大頭，工業(yè)用漆總產(chǎn)量高達(dá)1625萬噸每年，占全國(guó)涂料總產(chǎn)量的64.7%。其中屬于工業(yè)用漆的木器漆占全國(guó)涂料總產(chǎn)量6%以上。1.1.2木器漆簡(jiǎn)介用于木材制品表面的涂料統(tǒng)稱為木器涂料，包括家具、門窗、地板、護(hù)墻板和各種木制日常生活用品等所用涂料。木器涂料按木器制造的工藝流程可分為兩類，板材預(yù)涂料和木器成品涂裝涂料，按涂料得溶劑不同分類，分為溶劑型涂料、水性涂料和無溶劑涂料。木器漆品種1中具有代表性的有聚氨酯、硝基、聚酯、天然木器漆等屬溶劑型涂料；醇酸乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯乳液及它們的復(fù)配涂料等屬于水性涂料；丙烯酸涂料及丙烯酸改性的各種聚酯、環(huán)氧、聚氨酯等

47、屬于紫外光固化涂料。目前，我國(guó)木器家具用木器漆仍然以上世紀(jì)流行的硝基涂料和新世紀(jì)流行的溶劑型聚氨酯涂料為主，其中聚氨酯木器漆占有率在不斷增長(zhǎng)，占我國(guó)木器漆銷售量的75%。，而硝基木器漆的比例在逐年下降。1.2聚氨酯木器漆概述1.2.1聚氨酯簡(jiǎn)介聚氨酯樹脂主要是由異氰酸酯與多元聚酯多元醇、多元聚醚多元醇或小分子多元醇等通過加成聚合而成的高分子化合物。分子鏈上含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯-NH-COO-的酯類或碳酸酯酰胺的衍生物。聚氨酯是一種嵌段聚合物，其結(jié)構(gòu)通式可表示為重復(fù)的- (X-Y)n-結(jié)構(gòu)，其中X表示由異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑部分而構(gòu)成的硬段，Y表示一般由分子量在千以上的多元醇或多元胺的柔性長(zhǎng)鏈構(gòu)成

48、的軟段。聚氨酯的合成過程一般包括預(yù)聚和擴(kuò)鏈兩大部分，異氰酸酯先與聚醚型或聚酯型多元醇或多元胺發(fā)生反應(yīng)，生成預(yù)聚體，然后預(yù)聚體通過加入的擴(kuò)鏈劑，進(jìn)行擴(kuò)鏈，形成大分子共聚物。合成聚氨酯的反應(yīng)原理如下：(1)預(yù)聚(n+1)OCN-R-NCO+nH0-R-OH OCN-R NH-COO-R-OOC-NH-R n NCO(2)擴(kuò)鏈2-OOC-NH-R-NCO+HO-R-OH -OOC-NH-R-NH-COO-R-OOC-NH-R-NH-COO-聚氨酯可以是線形或體形；制品隔熱、耐油；自德國(guó)科學(xué)家Bayer在1937年合成聚氨酯以來，經(jīng)過了多年的發(fā)展，聚氨酯的品種和用途越來越廣泛，包括膠粘劑、涂料、（彈性

49、）纖維、彈性體、軟硬泡沫塑料、人造革等，廣泛應(yīng)用于人類生活的各個(gè)方面，如建筑行業(yè)、服裝行業(yè)、家具行業(yè)和交通運(yùn)輸行業(yè)等。聚氨酯在材料工業(yè)中己經(jīng)占有十分重要的地位。目前，我國(guó)聚氨酯制品中消費(fèi)最多的是聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫占39.13%、涂料占18.09%、合成革漿料占16.09%，其他制品所占比重均在10%以下。1.2.2聚氨酯涂料聚氨酯涂料的主要組成包括四個(gè)部分：樹脂基料、顏填料、溶劑及助劑。其中，樹脂基料涂料的基礎(chǔ)，它的的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，決定了涂膜的性能，對(duì)涂料的性質(zhì)起著決定性作用。因?yàn)榫郯滨シ肿渔溨械挠捕闻c軟段是通過氨基甲酸酯鍵連接的，聚氨酯結(jié)構(gòu)中含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯鍵，因此也常將以聚氨酯為

50、成膜基料的涂料稱為聚氨基甲酸酯涂料。因?yàn)榫郯滨ブ泻械拇罅堪滨ユI（-NH-COO-），可形成環(huán)形或非環(huán)形氫鍵，使得涂膜具有優(yōu)異的耐磨性以及優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、良好的低溫性和柔韌性。脂肪族聚氨酯涂膜甚至還具有耐紫外線的優(yōu)點(diǎn)。目前我國(guó)溶劑型的聚氨酯涂料工藝已經(jīng)十分成熟，涂料性能已達(dá)到這些優(yōu)良性能綜合的高水平2。而且由于聚氨酯涂料的漆膜具有良好的物理機(jī)械性能、裝飾性能以及耐化學(xué)腐蝕性能等特點(diǎn)，聚氨酯涂料在各個(gè)行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。1.2.3聚氨酯木器漆木器漆的年消耗量在中國(guó)具有很大的市場(chǎng)份額。在國(guó)內(nèi)，溶劑型涂料在木器涂料市場(chǎng)占絕對(duì)地位，品種以聚氨酯、醇酸及硝基漆等為主，其中，聚氨酯涂料由于粘度大，耐

51、磨性好，裝飾性能佳，光澤度好，能與多種顏料復(fù)配，漆膜具有物理機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)，使其成為木器涂料的主導(dǎo)產(chǎn)品3，聚氨酯木器涂料分為溶劑型木器涂料和水性木器涂料兩大類。溶劑型聚氨酯木器涂料：溶劑型聚氨酯木器涂料是由石油、苯類、醋酸丁脂或丙酮等有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)，以聚氨酯作為基料，配合助劑、顏填料等而成的涂料。漆膜具有硬度高、耐磨性好、耐低溫不開裂、耐水性好、耐腐蝕性強(qiáng)和裝飾性能好的特性。溶劑型聚氨酯木器涂料既可以用作木器表面漆，拋光成光澤度高的拋光表面或打磨成啞光表面，也可以用作木器底漆，防止木器刮花和腐蝕。在裝飾和保護(hù)功能上都有重要作用。但有溶劑型聚氨酯木器涂料也有一定的缺點(diǎn)，就是涂料體系中含

52、有大量的有機(jī)溶劑，而且有機(jī)溶劑多是苯類、酯類或酮類等對(duì)人體有一定的毒性，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成污染的溶劑。尤其是苯類溶劑，對(duì)人體更是具有致癌作用。而且通常在裝修用漆中時(shí)，為了便于施工操作，有機(jī)溶劑要占到用漆總量的30%以上，施工時(shí)和成膜固化時(shí)，有機(jī)溶劑全部都會(huì)揮發(fā)在空氣中，對(duì)人體和環(huán)境都有較大的危害。而且雙組分的溶劑型聚氨酯木器涂料還含有未反應(yīng)完的，游離的異氰酸酯。游離異氰酸酯在干固化時(shí)也會(huì)隨著溶劑一起揮發(fā)，揮發(fā)所至的空氣若濃度過高，被人體吸入后會(huì)刺激呼吸系統(tǒng)，甚至損傷肺部，還會(huì)引起頭痛，支氣管炎和哮喘等不良反應(yīng)。水性聚氨酯木器涂料：水性聚氨酯木器涂料是經(jīng)過乳化的，可以水為分散介質(zhì)的乳液，產(chǎn)品中含極少

53、量合成時(shí)帶有的有機(jī)溶劑。而且由于異氰酸酯基團(tuán)易與水反應(yīng)，水性聚氨酯木器涂料體系中無游離的異氰酸酯單體存在，能解決聚氨酯木器涂料中的揮發(fā)性有毒氣體VOC的問題，而且保持了聚氨酯漆膜的防護(hù)性和裝飾性等特點(diǎn)。而且近年來，溶劑型木器漆對(duì)人體和環(huán)境的危害引起了各級(jí)衛(wèi)生安全部門和環(huán)保部門的重視，開始出臺(tái)各種政策打壓溶劑型木器漆。各級(jí)政府部門積極引導(dǎo)家具企業(yè)“油改水”涂料改革，推動(dòng)木器漆行業(yè)“油退水進(jìn)”。因?yàn)楦骷?jí)環(huán)保部門大力鼓勵(lì)安全環(huán)保的水性涂料生產(chǎn)，使得近年來水性聚氨酯的開發(fā)和應(yīng)用引人關(guān)注4。 水性聚氨酯木器涂料的綜合性能確實(shí)很優(yōu)越，漆膜的硬度、光澤度和耐磨性也已經(jīng)接近溶劑型木器涂料。但事實(shí)上，雖然水性木

54、器漆借著生態(tài)環(huán)保、健康安全的特點(diǎn)，受到了環(huán)保部門的追捧，但水性木器漆在市場(chǎng)上還不能完全取代溶劑型木器漆的使用。油性木器漆能夠在過去幾十年的風(fēng)雨中屹立不倒，有它不可替代的價(jià)值5。水性木器漆雖然在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了市場(chǎng)占有率80%的廣泛的運(yùn)用，但目前水性木器漆在中國(guó)市場(chǎng)份額還不足20%。油性木器漆經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有大規(guī)?；纳a(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)制造工藝也十分成熟。而且油性木器漆的耐水性，耐磨性和裝飾性等性能都比水性木器漆優(yōu)異，生產(chǎn)成本低廉，施工過程簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為了我國(guó)涂料行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可替代的部分。所以大部分涂料企業(yè)都還是以油性涂料作為主打產(chǎn)品。在當(dāng)今涂料家具裝修市場(chǎng)中，油性聚氨酯木器漆依然還

55、是首選，水性木器漆涂料目前還不能撼動(dòng)油性木器漆涂料在中國(guó)市場(chǎng)的地位。油性聚氨酯漆以其優(yōu)越的豐滿度、硬度、耐磨損性和耐水性在使用方面，是目前水性木器漆短時(shí)間內(nèi)無法替代的。1.2.4聚氨酯木器漆的合成原料聚氨酯木器漆的主要樹脂為聚氨酯，與其他合成樹脂相比，聚氨酯的主要特點(diǎn)在于原料種類豐富、配方多樣，使得產(chǎn)品的性質(zhì)具有很寬的可調(diào)范圍，聚氨酯的產(chǎn)品形態(tài)十分豐富，可根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，采用不同性質(zhì)的原料和制備工藝，或?qū)Ξa(chǎn)品的軟硬度進(jìn)行調(diào)整，使得制備的產(chǎn)品具有良好的物理機(jī)械性能化學(xué)性能。聚氨酯的合成原料主要由兩種原料組成，一種是多異氰酸酯（通常為二異氰酸酯），起著硬段的作用，一種是多元醇（主要為二元醇），

56、起著軟段作用6。常用的異氰酸酯分為芳香族異氰酸酯和脂肪族異氰酸酯。芳香族類異氰酸酯：芳香族異氰酸酯主要有甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）和苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）；芳香族異氰酸酯含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，形成的聚氨酯涂膜硬度高，耐磨性好、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)異，但是芳香族的異氰酸酯的彈性、延展性、抗沖擊性和耐光性較差。但目前聚氨酯市場(chǎng)還是以芳香族異氰酸酯為主。芳香族異氰酸酯中應(yīng)用最廣，產(chǎn)量最大的是的是甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯。甲苯二異氰酸酯如圖1.1，是無色有強(qiáng)烈刺鼻味的液體，遇光變黃，對(duì)皮膚、眼睛有強(qiáng)烈刺激作用，并可引起過敏或哮喘，主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡

57、膠、絕緣漆、粘合劑等。二苯基甲烷二異氰酸酯如圖1.2，二苯基甲烷二異氰酸酯分為純MDI和粗MDI。純MDI常溫下為白色固體，遇光也會(huì)變黃，加熱時(shí)有刺激氣味，適用領(lǐng)域與甲苯二異氰酸酯相同，可相互作為替代基料使用。 圖1.1 甲苯二異氰酸酯結(jié)構(gòu) 圖1.2 二苯基甲烷二異氰酸酯結(jié)構(gòu)脂肪族類異氰酸酯脂肪族異氰酸酯簡(jiǎn)稱ADI，包括脂環(huán)族異氰酸酯。脂肪族二異氰酸酯主要有六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二環(huán)己基己烷二異氰酸酯（HMDI）、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)和四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)。脂肪族類異氰酸酯7-8由于沒有苯環(huán)，形成的聚氨酯涂膜具有良好的柔韌

58、性和耐紫外光能力，而且脂環(huán)結(jié)構(gòu)賦予聚氨酯涂膜良好的硬度和柔韌性，適合用于制備光固化樹脂漆。常用的脂肪族異氰酸酯有HDI、IPDI和HMDI。六亞甲基二異氰酸酯如圖1.3，六亞甲基二異氰酸酯的毒性和揮發(fā)性較大，一般將HDI與水反應(yīng)制成縮二脲二異氰酸酯，或者催化形成三聚體。不僅降低了揮發(fā)性，而且較高的分子量和官能度也使得涂料易干，力學(xué)性能好，耐化學(xué)性和耐候性好，粘附力好。異佛爾酮二異氰酸酯如圖1.4，反應(yīng)活性比芳香族異氰酸酯低，蒸氣壓也低。制成的聚氨酯樹脂具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。一般用于制造高檔的聚氨酯樹脂如耐光聚氨酯涂料、耐磨耐水解聚氨酯彈性體和高要求的不黃變微孔聚氨酯泡沫塑料。二環(huán)己基甲

59、烷-4,4-二異氰酸酯如圖1.5，可制得不黃變聚氨酯產(chǎn)品，適合于生產(chǎn)具有優(yōu)異光穩(wěn)定性、耐候性和機(jī)械性能的聚氨酯材料，特別適用于生產(chǎn)聚氨酯彈性體、水性聚氨酯、織物涂層和光固化聚氨酯丙烯酸涂料。不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，還有優(yōu)異的耐水解性和耐腐蝕性。 圖1.3 六亞甲基二異氰酸酯結(jié)構(gòu) 圖1.4 異佛爾酮二異氰酸酯結(jié)構(gòu)圖1.5 二環(huán)己基甲烷-4,4-二異氰酸酯結(jié)構(gòu)在選擇性上，由于我國(guó)脂肪族二異氰酸酯的生產(chǎn)工藝不夠成熟，生產(chǎn)規(guī)模不夠大，年產(chǎn)量遠(yuǎn)不及芳香族二異氰酸酯大，高脂肪族二異氰酸酯的價(jià)格比芳香族的高得多，脂肪族二異氰酸酯一般只用于生產(chǎn)高端的UV固化涂料?？紤]到生產(chǎn)成本與利潤(rùn)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大部分聚氨酯木器

60、漆原料還是芳香族二異氰酸酯。TDI和MDI作為聚氨酯的生產(chǎn)原料，可互為替代品，雖然目前在涂料體系中，但TDI還是占二異氰酸酯類原料的使用的大部分，因?yàn)镸DI合成的涂料被認(rèn)為會(huì)形成雙醌式結(jié)構(gòu)，黃變較TDI產(chǎn)品的更為嚴(yán)重，且本身活性過高，活化期較短9，其固化劑施工時(shí)間很短不適合噴涂的施工方式，受到很大限制，且價(jià)格也不占優(yōu)勢(shì)，所以涂料行業(yè)中應(yīng)用最多的是還是TDI10。但是MDI的毒性及其較低的蒸氣壓，揮發(fā)性比TDI小得多對(duì)人類及對(duì)環(huán)境的危害性小于TDI涂料，而且有證明表示MDI在光照時(shí)并不會(huì)生成雙醌式結(jié)構(gòu)，而且目前國(guó)內(nèi)大型生產(chǎn)制作企業(yè)正對(duì)MDI的生產(chǎn)投入大量資金和技術(shù)，擴(kuò)建了多個(gè)生產(chǎn)廠房，MDI的價(jià)