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增塑剂的生产工艺


最佳答案:
文:增塑剂
英文:Plasticiser
1、增塑剂
凡添加聚合物体系能使聚合物体系塑性增加物质都叫做增塑剂
增塑剂主要作用削弱聚合物分子之间次价健即范德华力从而增加了聚合物分子链移动性降低了聚合物分子链结晶性即增加了聚合物塑性表现聚合物硬度、模量、软化温度和脆化温度下降而伸长率、曲挠性和柔韧性提高
增塑剂按其作用方式分两大类型即内增塑剂和外增塑剂
内增塑剂实际上聚合物部分般内增塑剂聚合物聚合过程所引入第二单体由于第二单体共聚聚合物分子结构降低了聚合物分子链有规度即降低了聚合物分子链结晶度例氯乙烯-酯酸乙烯共聚物比氯乙烯均聚物更加柔软内增塑剂使用温度范围比较窄而且必须聚合过程加入因此内增塑剂用较少
外增塑剂低分子量化合物或聚合物把添加需要增塑聚合物内增加聚合物塑性外增塑剂般种高沸点较难挥发液体或低溶点固体而且绝大多数都酯类有机化合物通常们与聚合物起化学反应和聚合物相互作用主要升高温度时溶胀作用与聚合物形成种固体溶液外增塑剂性能比较全面且生产和使用方便应用广现人们般说增塑剂都指外增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)都外增塑剂
2、增塑剂分类及性能
增塑剂品种繁多其研究发展阶段其品种曾多达1000种上作商品生产增塑剂过200多种而且原料来源于石油化工邻苯二甲酸酯多
增塑剂分类方法多根据分子量大小分单体型增塑剂和聚合型增塑剂;根据物状分液体增塑剂和固体增塑剂;根据性能分通用增塑剂、耐寒增塑剂、耐热增塑剂、阻燃增塑剂等;根据增塑剂化学结构分类常用分类方法
根据化学结构分:
(1)邻苯二甲酸酯(: DBP、DOP、DIDP)
(2)脂肪族二元酸酯(: 己二酸二辛酯DOA、 癸二酸二辛酯DOS)
(3)磷酸酯(:磷酸三甲苯酯TCP、磷酸甲苯二苯酯CDP)
(4)环氧化合物(:环氧化大豆油、环氧油酸丁酯)
(5)聚合型增塑剂(:己二酸丙二醇
聚酯)
(6)苯多酸酯(: 1,2,4-偏苯三酸三异辛酯)
(7)含氯增塑剂(: 氯化石蜡、五氯硬酯酸甲酯)
(8)烷基磺酸酯
(9)多元醇酯
(10)其增塑剂
种理想增塑剂应具有下性能:(1)与树脂有良好相溶性;(2)塑化效率高;(3)对热光稳定;(4)挥发性低;(5)迁移性小;(6)耐水、油和有机溶剂抽出;(7)低温柔性良好;(8)阻燃性好;(9)电绝缘性好;(10)无色、无味、无毒;(11)耐霉菌性好;(12)耐污染性好;(13)增塑糊粘度稳定性好;(14)价廉
增塑剂邻苯二甲酸酯类增塑剂用量大约占增塑剂总产量80%我国该类增塑剂主要邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)主由于受原料醇来源限制邻苯二甲酸二庚酯(DHP)、邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)等性能优良品种产量大
3、邻苯二甲酸酯反应机理
增塑剂总产量邻苯二甲酸酯占总产量80%上而DOP、DBP 其主导产品DBP例介绍邻苯二甲酸酯反应机理
我国DBP生产大多常压下原料苯酐和正丁醇酸性催化剂(H2SO4)存条件下进行反应酸性催化剂传统酯化催化剂具有较高活性 而且价格偏宜容易得等优点其缺点容易引起副反应
酯化反应首先苯酐分子和醇分子形成邻苯二甲酸单丁酯此反应需催化剂放热反应般120℃反应趋于
完成
反应式下:
单丁酯H+作用下和醇分子反应生成二丁酯,生成单丁酯反应逆而由单丁酯生成二丁酯反应平衡反应逆
反应式下:
总反应式:
此反应平衡反应因此增加醇浓度或减小水浓度及取走反应热都有利于二丁酸生成实际生产提高二丁酯浓度控制140~145℃合适温度下,使丁醇适当过量,并及时除去反应生成水
4、生产工艺
4.1 间歇式生产工艺
间歇式生产装置即所谓万能生产装置美国赖克霍德化学公司套生产装置种万能生产装置典型例子该装置处理60种上原料除能生产般邻苯二甲酸酯外还能生产脂肪族二元酸酯等其种类增塑剂
邻苯二甲酸酯间歇式生产工艺条件大同小异随原料醇和产物性质同而略有同生产DBP例用苯酐和正丁醇酸性催化剂(H2SO4)存条件进行酯化反应使平衡反应有利于DBP生成反应过程断除去酯化反应生成水并适量多加些正丁醇
酯化完毕加入适量NaOH溶液和掉H2SO4经分层分离掉废水进行脱醇减压条件下脱除未反应掉正丁醇再加入活性炭脱色脱色完毕过滤得终产品DBPDBP生产工艺框图图所示有酯化、和、脱醇、脱色、过滤五生产工序间歇式生产工艺五工序均间歇式操作
间歇式生产优缺点:
优点1)投资少建设快
2)产品切换容易生产多种增塑剂
3)工艺技术简单人员素质易满足
缺点 1)产品质量波动大太稳定
2)工艺落劳动强度大
3)能耗物耗高
间歇式生产适合于小规模、多种增塑剂生产投资少见效快
4.2 连续化生产工艺
由于DOP、DBP增塑剂需要量大因此DOP、DBP主连续化生产工艺已普遍采用目前我国大DOP单线生产能力5万吨/年大DBP单线生产能力 2万吨/年
连续式生产酯化反应器分塔式反应器和阶梯式串联反应器两大类采用酸性催化剂时选用塔式酯化器比较合理;采用非酸性催化剂或用催化剂时因反应混合物停留时间较长所采用阶梯式串联反应器较合适
DBP连续化生产工艺五工序酯化、和、脱醇、脱色、过滤均连续操作
连续式生产优缺点:
优点1)产品质量好且质量稳定
2)能耗、物耗低经济效益好
3)工艺先进劳动生产率高
4)自动化水平高劳动强度小
缺点1)建设周期长次性投资大
2)主要设备制作加工比较困难
3)产品切换困难适合多品种增塑剂生产
4)对工人素质要求高
连续式生产适合原料来源有保证有较高生产管理水平和较高人员素质大规模生产
4.3 半连续化生产工艺
所谓半连续化生产指酯化工序采用间歇式酯化工序(和、脱醇、脱色、过滤)采用连续式半连续化生产工艺间歇式生产工艺连续化生产工艺过渡阶段国内DOP、DBP等主要邻苯二甲酸酯类增塑剂生产多采用半连续化生产工艺其规模般1~2万吨/年
半连续化生产优缺点:
优点 1)投资比连续化生产低
2)切换品种比连续化生产容易较适合生产多品种增塑剂
3)部分连续生产操作方便原料收率基本同全连续化生产
4)与间歇式相比生产模大、劳动生产率高
缺点1)与连续化生产比, 劳动强度高、产品质量易波动
2)间歇酯化比连续酯化能耗高
3)自动化程度比连续化生产低
半连续化生产较适合于规模适、多品种增塑剂生产生产品种灵活半连续式生产大优点
5、结束语
由于增塑剂用量大品种繁多增塑剂生产技术趋于向两方面发展方面主增塑剂连续化大生产;另方面特殊增塑剂多品种、小批量间歇生产
随着PVC产量增大和石油化工工业发展增塑剂已经发展成石油化工基础邻苯二甲酸酯主产品大生产化工行业邻苯二甲酸酯占增塑剂总产量80%上大规模连续化生产提供了条件由于多品种、小批量增塑剂存使万能生产装置即间歇生产仍有其发展生存必要
了降低产品色泽提高产品热稳定性和进步简化工艺流程非酸性催化剂已经实现工业化采用非酸性催化剂主要有副反应少产品色泽浅产品精制简单产生废水少水质好产品热稳定性好收率高等优点
其 他 回 答: (共2条)
1楼
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