聚碳酸酯聚合工艺设计Word格式文档下载.docx

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可是由于中国用于生产聚碳酸酯的配套原料双酚A的质量较差,因此应加强配套原料双酚A装置的建设、技术开发,提高产品质量、扩大规模。

同时应加强基础建设工程。

另外,中国有关部门应也应提供聚碳酸酯装置建设的优惠政策和资金方面的支持,为聚碳酸酯工业在中国快速发展提供有力的保证,也可尽快使中国聚碳酸酯在国际市场中占有一席之地。

聚碳酸酯（简称PC）是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物,根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。

其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低,从而限制了其在工程塑料方面的应用。

当前仅有芳香族聚碳酸酯获的了工业化生产。

由于聚碳酸酯结构上的特殊性,现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。

不过PC生产工艺进展主要发展趋势是开发非光气合成工艺以替代当前主要合成工艺界面缩聚光气法,GE塑料和拜耳公司都开发各自的非光气法生产技术并推向工业化生产,另外旭/奇美、三菱化学/三菱瓦斯、帝人公司、LG化学公司均开发出非光气工艺技术,正在建设或计划建设非光气法PC装置,非光气法路线将成为未来PC的主要生产路线。

全球PC应用已向高功能化、专用化方向发展,鉴于中国PC生产能力和市场需求均呈现快速发展局面,特别是国内多套规模化装置的建设,加上汽车工业迅猛发展拉动,未来几年中国PC工业进入一个新的发展阶段,其中最为关键的是加快PC的应用研究。

总之未来几年,对人类与环境造成危害的化工生产工艺与原料将逐步受到限制并最终被淘汰。

清洁生产、绿色化工产品是21世纪化工行业发展的趋势。

PC全非光气法绿色清洁生产技术有着广阔的市场空间,必将成为世界上PC生产技术发展的方向。

第1部分选题的背景

随着中国国民经济的稳定发展,特别是电子/电气工业、汽车工业已成为中国国民经济的支柱产业,另外,城市建设和西部大开发等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求,中国已成为全球聚碳酸酯需求增长最快的国家。

业内人士预计未来几年中国聚碳酸酯的需求其年均增长率将保持在15％左右,当前全球PC（聚碳酸酯的简称,以下同上）应用已向高功能化、专用化方向发展,鉴于中国PC生产能力和市场需求均呈现快速发展局面,特别是国内多套规模化装置的建设,加上汽车工业迅猛发展拉动,未来几年中国PC工业进入一个新的发展阶段,其中最为关键的是加快PC的应用研究。

本次对聚碳酸酯的聚合车间工艺及其应用方面进行了研究,以拉动中国聚碳酸酯市场开发,适应环保事业发展要求,推动社会经济发展.

第二部分聚碳酸酯的相关介绍

一.聚碳酸酯基本资料:

1.英文全名:

Polycarbonate

2.中文名称:

聚碳酸脂

3.结构式:

4.颜　　色:

透明无色　　

二.聚碳酸酯的特性:

化学性质

1.聚碳酸酯对光稳定,可是不耐紫外光;

2.耐热性佳、低温安定性良好;

3.优异的光学性质,透明性、透光度可达90%以上;

4.成型后尺寸稳定性高,耐候性佳;

5.无毒性;

6.聚碳酸酯是分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚A型聚碳酸酯为最重要,分子量一般为3-10万;

7.聚碳酸酯耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,长期在水中易引起水解和开裂;

8.因为其抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳;

9.由于其分子链刚性大,树脂熔体粘度大,使其吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;

10．聚碳酸酯的耐磨性差。

一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理;

物理性质

1.密度:

1.20－1.22g/cm3

2.拉伸强度:

630kg/cm2

3.硬度:

70（RockwellM）

4.吸水率:

0.24%

5.透光率:

93%

6.线膨胀率:

3.8×

10cm/cm°

C

7.热变形温度:

135°

C

8.聚碳酸酯是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械性能,特别是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;

蠕变性小,尺寸稳定;

具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能,尺寸稳定性,电性能和阻燃性,可在60~120℃下长期使用;

无明显熔点,在220-230℃呈熔融状态;

属自熄性材料

三．聚碳酸酯的成形加工性:

1.黏度表现:

黏度随剪切速率增加而减少;

2.射出成型温度:

230~310℃

3.射出成型压力:

1000~1400Kg/cm2

4.成形收缩率:

0.5%~0.7%

5.模具温度:

80~120℃

四．聚碳酸酯的加工问题处理方法

变形问题处理方法

1.对于成形条件:

增加保压时间、增加冷却时间。

2.对于模具方面:

成型品薄厚均一。

3.其它方法:

成型后使用矫正冶具。

不易脱模问题处理方法

1.对于成型条件:

减少保压压力、增加冷却时间。

2.对模具方面:

平衡流道和模穴设计、检查脱模斜度是否适当。

降低母模模温或升高公模模温。

缝合线产生的问题处理方法

1.成型条件:

增加射出压力、提高保压时间及压力。

2.模具方面:

增设排气装置、考虑更改进浇口的位置。

烧焦劣化问题处理方法

降低料温、降低成型周期、降低射出速度。

增设排气装置、成品避免尖角设计、考虑更改进浇口的位置。

检查原料是否含有不纯物、减少二次料的使用。

五．聚碳酸酯的应用领域

1.用于建材行业。

聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性,耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能,使其比建筑业传统使用的无机玻璃具有明显的技术性能优势。

2.用于汽车制造工业。

聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能,而且耐候性好、硬度高,因此适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件,其主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。

当前中国在该领域的使用比例只占10%左右,电子电气和汽车制造业是中国迅速发展的支柱产业,未来这些领域对聚碳酸醋的需求量将是巨大的。

3.用于生产医疗器械。

由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒,且不发生变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备和其它需要在透明、直观条件下操作并需重复消毒的医疗设备中。

如生产高压注射器、外科手术面罩、一次性牙科用具、血液分离器等。

4.用于航空、航天领域。

近年来,随着航空、航天技术的迅速发展,对飞机和航天器中各部件的要求不断提高,使得PC在该领域的应用也日趋增加。

5.用于包装领域。

近年来,在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水瓶。

由于聚碳酸酯制品具有质量轻,抗冲击和透明性好,用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点,当前一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶。

6.用于电子电器领域。

由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料。

同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域。

聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等。

而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值。

7.用于光学透镜领域。

聚碳酸酯以其独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点,在该领域占有极其重要的位置。

采用光学级聚碳酸配制作的光学透镜不但可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测试仪器等,还可用于电影投影机透镜、复印机透镜、红外自动调焦投影仪透镜、激光束打印机透镜,以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办公设备和家电领域,其应用市场极为广阔。

聚碳酸酯在光学透镜方面的另一重要应用领域便是作为儿童眼镜、太阳镜和安全镜和成人眼镜的镜片材料。

8.用于光盘的基础材料。

近年来,随着信息产业的倔起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展。

聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料。

因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极为广阔的。

产品图例 

第3部分工艺流程设计

1.工艺流程设计的主要原则

（1）技术的先进性和可靠性

工艺流程设计工作,既是一种创造性劳动,也是一种特别需要严谨、科学的工作态度,需要设计人员具有较强的创新意识和创新精神,具有丰富的技术知识和实践经验,掌握先进的设计工具和手段,尽量采用当前的先进技术,提高生产装备的技术水平,使其具有较强的竞争力且在经济上合理。

（2）过程的经济性

获得最大的经济利润是生产者追求的目标,生产装备的设计也应该以生产者的较少投资获取最大的经济利润为目的,在各种方案的分析对比过程中,其经济技术指标评价最为重要。

（3）过程的安全性

使用或生产的易燃、易爆或者有毒物质是化工生产的一个基本特点,在设计过程中要充分考虑到各生产环节可能出现的各种危险,并选择能够采用有效措施以防止发生危险的设计方案,以确保人员的健康和人身安全。

（4）清洁生产

作为化工生产过程,不可避免地要产生废弃物,国家对各种污染物都制定了严格的排放标准,如果产生的污染物超过了规定的排放标准,则必须对其进行使其达到标后,方可排放。

这样必然增加工程的投资和装置生产的操作费用。

作为工程设计者,应建立清洁生产的概念,要尽量采用绿色化方案。

（5）过程的可操作性和可控制性

系统的可操作性和可控制性是化工装置设计中应该考虑的重要问题,能够进行稳定可靠地操作,从而满足正常的生产需要是对化工装置的基本要求。

另外,还应该能够适应生产负荷以及操作参数在一定范围内的波动。

2．工艺方法选择分析与研究

当前,聚碳酸酯的生产方法主要有溶液光气法、酯交换法、界面缩聚光气法和非光气法。

（1）溶液光气法

该工艺是将光气通入含有双酚A碱性水溶液和二氯甲烷溶剂中进行界面缩聚反应,然后见聚合物从溶液中分离出来。

与其它的生产方法相比,溶液光气法由于经济性较差已完全淘汰。

（2）酯交换法

酯交换法又称传统熔融法工艺,其实也是一种间接光气法工艺。

它是以苯酚原料经过光气法反应生成碳酸二苯酯,然后再用卤化锂催化剂和添加剂存在下和双酚A进行酯交换反应,生成低聚物,在进一步缩聚得到碳酸酯。

尽管该工艺成本低于其它生产工艺,但由于其生产出来的聚碳酸酯光学性能较差,催化剂易污染,而且由于存在副产品酚而导致长品分子量较低,应用范围有限,因此限制了该工艺的商业应用。

（3）界面缩聚光气法

界面缩聚光气法工艺是将双酚A和烧碱溶液配制成双酚A钠盐,同时加入酚,然后送入光气反应器内。

加入二氯