5500吨每年丙烯酸涂料生产工艺设计说明书.docx

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5500吨每年丙烯酸涂料生产工艺设计说明书

摘要

随着材料技术和合成树脂工业的迅速发展，是涂料工业重要领域的材料之一，并取得了长足的进步。

涂料不仅是防腐蚀的重要材料，也是美化环境不可缺少的、丰富人类文化生活材料。

丙烯酸涂料作为综合性好、通用性强的一类涂料，它的发展就更为重要。

设计的主要任务是，进行5500吨/年丙烯酸涂料工厂设计。

其主要内容包括市场的分析、配方的设计、设备的选型、安全生产及“三废”处理、总投资及生产成本的估算、绘制平面布置图等。

关键词：

丙烯酸涂料，配方选择，生产成本

Abstract

AstheMaterialstechnologyandSyntheticresinindustrytherapiddevelopment,asimportantareasofmaterials,oneofthepaintindustryhasmadeconsiderableprogress.PaintisnotonlyanAnti-corrosionimportantmaterial,isalsoarichculturallifeofmankindandindispensablelandscapingmaterials.Acrylicpaintisgoodasoneintegrated、highuniversalityofaclassofPaint,Itisevenmoreimportantdevelopment.ThemaintaskofthedesignisAnnualproductioncapacityof5500Tacrylicpaintplantdesign.ItsmaincontentsincludeMarketAnalysis、FormulaDesign、EquipmentSelection、Equipmentlayout、ProductionsafetyandWastedisposal、Thetotalinvestmentandproductioncostestimates、DrawPlantLayoutandother.

Keywords：

Acrylicpaint,FormulaDesign,Productioncosts

前言

丙烯酸乳液涂料是水性涂料中具有代表性的涂料品种之一，具有成本低、成膜性好、粘接性高、光泽好、耐候性佳等特点。

广泛应用于建筑外墙的涂装和木器的涂饰。

近年来，随着人们的生活水平提高，人们对内墙涂料和木器涂料也提出了更高的要求，不但要求高性能，高功能，而且应该更绿色化，对人体健康无害。

最早期的建筑漆主要是由铅或锌的氧化物和亚麻仁油或桐油所组成。

这种体系所产生的主要问题是:

颜料聚结,颜料湿润性差,干燥时间长,沾尘和粉化倾向比较重并需多层涂刷（最少三道）才能达到良好的覆盖作用。

在三十年代、油类被醇酸树脂作为漆料所取代并用之于绘画艺术,内用磁漆和工艺领域。

五十年代,醇酸漆用于建筑,以改善色采和保光性。

而在五十年代后期,建筑漆方面最大的推动就是乳胶漆的发展,以苯乙烯一丁二烯为基础的内用平光墙漆是在四十年代后期引进的,并不久就成为很普及的品种。

近来,由于防止污染,生态保护方面增加了限制,规定了释放入大气的有机溶剂的最大限量,又重新推动了对水稀释性体系的兴趣。

除此而外,消除火灾危害,水作为溶剂的潜在经济价值以及由于石油危机所造成的溶剂短缺,即使在将来,水性体系也是备受欢迎的。

开始接受乳胶漆是由于它们容易施工,清洗和残留臭味很低,而且目前世界各大涂料公司纷纷开发环保型涂料，即开发省资源、省能源、无污染的水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料，成为一种发展趋势.其中重点是水性丙烯酸树脂涂料，国外的发展方向是开发提高外观质量、满足环保法规的新型高性能涂料用乳液。

确立颜料分散技术和多元化技术及水性涂料的制造技术，开发耐酸碱性、耐擦伤性的水性清漆。

在水性丙烯酸涂料中，得到广泛应用的是丙烯酸乳胶涂料。

第一章概述

1.1丙烯酸涂料的发展

1805年，OttoRogm开始研究丙烯酸单体和树脂。

1843年，JosephRedtenbacher首先发现丙烯酸酯单体。

1918年，德国化学家Rohm在对丙烯酸类单体聚合物的研究中发现了某些丙烯酸酯类聚合物可代替涂料工业中的干性油，并以此申请了专利。

这是世界上最先的关于涂料的丙烯酸类聚合物的初步成果[4]。

1927年，Rohm所在的研究所完成了对此法的工业化研究。

稍后，Rohm&Haas公司在德国首次以Actylold和Plexigum的商品牌号开始工业化生产[10]。

1935年，采用丙酮、氢氰酸为原料合成甲基丙烯酸甲酯获得成功，1937年ICI公司率先将其投产，丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类已初步完成工业化研发工作是丙烯酸系列化合物得以成为商品进入市场。

20世纪60年代由丙烯直接氧化经丙烯醛上产丙烯酸方法开发成功，1969年美国联碳（UUS）建立了工业化生产装置，经过20年不断改善，现成为制造丙烯酸酯的主要方法。

1982年异丁烯直接氧化制造甲基丙烯酸酯，并由日本三菱人造公司工业化，经过多次改进，该方法已成为日本生产甲基丙烯酸酯的主流方法,其丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯原料直接来源于石油，我国丙烯酸酯涂料提供了价廉、丰富、质优的原材料[18]。

20世纪30到60年代热塑性和热固性丙烯酸酯取代了硝基漆在汽车和工业涂料上开始应用。

在个我国，丙烯酸类涂料的开发也是如同涂料业界的其他新型品种一样落后于发达国家，研发工作相对而言开始的也比较晚。

20世纪60年代初，原化学工业部天津化工研究所级其他研究所开始了初步的、探索性的研发工作。

一直到20世纪70年代中后期才取得较为显著的工业化进展，各大油漆厂陆续推出热塑性、热固性丙烯酸等多种型号的丙烯酸涂料，并逐步获得市场认同。

80年代，国内引进国外的先进技术，建成颇有规模的丙烯酸类单体合成及丙烯酸乳液聚合装置，并相继投产。

从此进入了成熟发展阶段[20]。

1.2丙烯酸涂料在国内外应用现状

随着时代科技进步的发展，人们越来越普遍重视环境保护问题。

由于传统的溶剂型涂料含有低固含量48％左右的溶剂，这些溶剂在涂料的生产或施工的阶段会散发到大气中，造成环境的污染，并且危害人类的健康。

因而，各大涂料公司都纷纷开发环保型的涂料，即开发省能源资源、且无污染的粉末涂料、水性涂料、高固体分涂料，成为一种发展趋势。

其中重点是水性丙烯酸树脂涂料，国外的发展方向是开发提高外观质量、满足环保法规的新型高性能涂料用乳液。

确立颜料分散技术和多元化技术及水性涂料的制造技术，开发能耐酸碱性、能耐擦伤性的水性清漆。

在水性丙烯酸涂料中，得到广泛应用的是丙烯酸乳胶涂料。

日本在这一领域研究较早，目前，其重点是在涂料的功能上加以突破，同时注重能降低成本[6]。

　　另外弹性涂料、其它功能性涂料如粉末涂料、高固体分涂料在国外发展较快。

美国率先将粉末涂料应用到建筑中，其粉末乳胶漆已经投入市场，并已进入我国涂料市场。

功能性建筑涂料也成为国外建筑涂料发展的重要方向。

目前研究开发的方向是装饰性与功能性相结合。

在国外建筑涂料向高性能、高档次发展，聚氨酯涂料和丙烯酸酯涂料作为中高档次建筑的涂料，日本、美国和欧洲等国家和地区被广泛使用。

近年来亚太地区由于经济发展迅速，这两类涂料也得到了广泛的开发与应用[7]。

　　伴随着现代高层建筑的兴起，建筑涂料的耐候性要求也在逐渐提高。

因此，高耐候性涂料的研究成为发达国家研究比较活跃的领域。

由于有机硅改性丙烯酸涂料的耐候性可以与含氟树脂相媲美，而其耐污性优于含氟树脂涂料，成本却只占氟树脂涂料的三分之一，可能成为今后超耐候涂料的发展方向[2]。

　　环境保护法规的强化，加快了丙烯酸涂料向水性化转化的进程。

乳胶涂料已从建筑内外涂装，扩展到工业涂装的各个领域。

丙烯酸乳胶涂料在塑料制品中的应用也得到了较大的发展。

在国外，涂料业已经从高速发展的顶峰下落，进入稳定的增长期，因此在技术开发领域将重点着眼于产品质量的提高，成本的下降，以便在竞争中取胜。

还有一点需要特别指出的是国外在涂装方法及工艺条件上的研究也极为迅速地发展。

目前，国外涂料生产正向集团化、自动化、规模化方向发展，从树脂合成到涂料的制备，采用规模效益，如反应装置达到了35～65立升，设备较先进，自动化高，工艺较稳定。

涂料制备采用封闭式配料系统和自动输送系统，自动称量、调色、包装，且生产效率高，人均年生产量平均达到90吨以上。

发达国家不仅在涂料品质上进行严格控制，还在施工与结构设计上进行控制[6]。

总体上来说，我国丙烯酸涂料的发展趋势跟国际是高度保持一致的，都是以保护环境为基本原则，向多功能化、水性化和高性能的方向发展。

伴随着国外涂料业的先进技术进入中国，我国今后几年的发展重点是将各种丙烯酸涂料代替了聚乙烯醇涂料用于工业及民用建筑。

与此同时多功能性涂料也会有较大的发展，如防虫、防霉、防水等涂料也将被人们逐渐地了解与接受[1]。

1.3丙烯酸涂料的市场研究

1.3.1我国丙烯酸涂料的市场概况

目前，我国有250家以上的涂料单位研究丙烯酸，项目多达有950多个。

进入80年代以后，我国在乳液合成技术得到了巨大的提升，其中在影响乳液性能的研究方面作了较深入因素调查。

乳胶漆在国内大小城市中得到推广并应用。

同时，粉末涂料、高固体分涂料、水溶胶丙烯酸漆、光固化丙烯酸漆都相继得到应，这表明丙烯酸涂料工业技术的水平在提高。

其中建筑涂料所占比例为最大。

据报道，我国的建筑涂料在丙烯酸涂料中所占的比例为25％，居于世界平均发展水平。

目前年产量在50万吨左右，其中内墙比例为60％，外墙为25％，其他的15％。

从产品类别来看，在我国沿海地区及大中城市，聚乙烯醇类低档建筑涂料急剧减少，70％为中高档涂料，而在一些小城市及西部地区，以聚乙烯醇为成膜物的低档涂料用量仍较大，而一些发达国家主要以聚醋酸乙烯和丙烯酸涂料为主。

虽然我国目前使用的涂料仍以中低档为主，但我国丙烯酸涂料的品种较齐全，与国外发达国家相比，差距不在于涂料的品种，而是原材料、生产设备、生产工艺以及生产规模的差距，因而所带来的是产品质量的参差不齐。

其中生产规模较大、技术起点较高的企业、生产的产品技术含量高、质量好。

目前，我国小型涂料厂以及不具备规模的乳液生产厂所占的比例还很大，技术力量分散，产品标准和检测标准不健全，使得市场上的建筑涂料产品的质量存在很大问题。

总体上来说，我国丙烯酸涂料的发展趋势跟国际是高度保持一致的，都是以保护环境为基本原则，向多功能化、水性化和高性能的方向发展。

伴随着国外涂料业的先进技术进入中国，我国今后几年的发展重点是将各种丙烯酸涂料代替了聚乙烯醇涂料用于工业及民用建筑。

与此同时多功能性涂料也会有较大的发展，如防虫、防霉、防水等涂料也将被人们逐渐地了解与接受[1]。

我国丙烯酸涂料工业与国外发达国家相比仍很大差距，主要在以下几个方面：

企业的生产规模小，生产设备、工艺较落后，无法适应高科技含量的产品要求。

在我国，丙烯酸涂料用的某些单体及助剂的研究开发还没有跟上，品种较少，因此制约了丙烯酸涂料工业的发展。

我国的丙烯酸涂料工业的涂装方法及工艺的研究还很落后，因此必须加强售后技术服务及产品的推广应用[3]。

1.3.2丙烯酸类涂料的分类

丙烯酸类树脂的品种决定了丙烯酸类涂料的分类，可将丙烯酸类涂料分为三大系列。

1.3.2.1溶剂型涂料

①热塑性丙烯酸类涂料

热塑性丙烯酸类涂料单纯依靠溶剂挥发成膜，属非转化型涂料一类。

早期的热塑性丙烯酸类涂料无论从工艺上还是性能上看，都不太完善，普遍存在下述不足。

a、施工性能，早期的热塑性丙烯酸树脂系涂料由于合成工艺还不尽成熟等方面的原因，其分子量及其分布都不一定合理。

有时为了提高漆膜的性能，只好采用增加分子