年产3000吨的环氧树脂涂料的毕业设计.docx
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年产3000吨的环氧树脂涂料的毕业设计
年产3000吨的环氧树脂涂料的毕业设计
摘要：
本设计首先阐述了环氧树脂的结构特性和和应用，同时也阐述了以环氧树脂为成膜物质的环氧树脂涂料的特殊性能，应用范围以及一些特殊领域。
然后根据环氧树脂的特性设计一配方，通过选择了的独特的方式，同时选择合适的生产方法，来设计生产一种优良的附着力、抗化学品性能优良、韧性好、具有优良的电绝缘性质、防腐蚀性强的环氧树脂涂料。
环氧树脂中含有芳香醚键，漆膜经日光（紫外线）照射后易降解断链，所以户外耐候性较差。
故通常的双酚A系环氧树脂不耐户外日晒，漆膜易失光变色，然后粉化，不宜用作户外的面漆。
然后根据厂里现有的环境布置，供有的各种数据和现有设备，以及各种资料。
根据涂料的基本的生产工艺进行设计一个年产3000吨的环氧树脂涂料的生产任务。
并写出设计体会。
关键词：
环氧树脂涂料设计
Abstract：
Thedesignofthefirstexpoundedthecharacteristicsandthestructureofepoxyresinandapplication,butalsoonafilmofepoxyresinmaterialforthespecialepoxycoatingperformance,andtheapplicationofsomespecialareas.Accordingtothecharacteristicsofepoxyresinandthendesignaformula,bychoosingauniqueway,andchooseasuitableproductionmethods,todesignafineproductionofadhesion,anti-chemicalexcellentperformance,goodtoughness,hasexcellentinsulation,Nature,thestronganti-corrosionepoxypaint.Epoxyresincontainingaromaticetherbond,film,assunlight（UV）radiationeasilydegradableDuanlian,outdoorweatheringofthepoor.BisphenolAisusuallytheoutdoorsunandintolerantofepoxyresin,film-loss-change,andthenpowder,itisnotappropriateforoutdoorfinish.Accordingtothefactoryandtheexistinglayoutenvironmentforallkindsofdataandsomeexistingequipment,andallkindsofinformation.Accordingtopaintthebasicdesignofaproductionprocesswithanannualoutputof3,000tonsofepoxyresincoatingproductiontasks.Experienceofwritinganddesign.
Keywords:
Epoxypaintdesign
2.2树脂的制备5
4初步的物料衡算8
8参考文献
9谢辞
1前言
通过三年的学习和实习，利用所学的知识，联系公司的实际情况，特做了这个设计。
既是对这三年的一个总结，也能大大提高我专业能力。
本设计一共有7章。
分别介绍了环氧树脂的特性，涂料的应用和性能；涂料生产的工艺流程；原料初步的物料衡算；涂料用设备的介绍及其计算；安全生产、三废治理及环境保护和设计体会。
限于设计者水平，加上时间仓促，设计中错误和不妥之处，敬请老师批评指正。
1.1设计任务
年产3000吨的环氧树脂涂料
1.2产品简介
1.2.1产品结构特性简介
环氧树脂为线形或支链的低分子聚合物。
环氧树脂分子两端为环氧基，在其分子主链上存在有芳基、烷基、羟基是可反应官能团。
各个基团对树脂的最终性能的影响：
环氧基—C—C—反应活性羟基—OH反应活性甲基—CH3韧性
＼∕粘结性粘结性
O
醚键—C—O—C—良好的耐化学品性
环氧涂料的基本特性：
环氧涂料由于主要成膜基料是环氧树脂，而环氧树脂本身具有热塑性，需要与固化剂或脂肪酸进行反应，交联而成为网状结构的大分子，从本身的热塑性变为热固性，从而显示出各种优良的性能。
环氧涂料种类很多，性能各具特点。
固化交联后的环氧树脂的基本特性：
（1）优良的附着力环氧涂料具有许多羟基及醚键，所以能与底材吸附。
而且环氧树脂固化时体积收缩率低（仅2%左右），故漆膜对金属（钢、铝等）、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性底材均有优良的附着力。
（2）抗化学品性能优良环氧树脂中仅有羟基及醚键，没有酯键，所以耐碱性尤其突出。
一般的油性或醇酸防锈底漆，在腐蚀时阴极部分呈碱性，会被皂化破坏。
环氧涂料耐碱而且附着力好，故可大量用作防腐蚀底漆。
又因环氧涂料固化后呈三维网状结构，又能耐油类的浸渍，也可大量用于油槽、油轮、飞机的整体邮箱内壁衬里等的防腐。
（3）韧性好与热固化酚醛树脂涂料相比较，环氧涂料含芳环而且坚硬，有醚键便于分子链的旋转，具有一定的韧性，而不像酚醛树脂很脆（因其交联间距比环氧树脂短）。
环氧树脂交联间距长，便于内旋转，环氧树脂的分子量越大则交联间距越长。
芳烃含量高的硬度高，柔韧性差。
（4）环氧树脂对湿面有一定的润湿力，尤其在使用聚酰胺树脂作固化剂时，可制成水下施工涂料，能排挤物体表面的水而涂布，可用于水下结构的抢修和水下结构的防腐蚀施工。
（5）环氧树脂本身的分子量不高，能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固化分粉末涂料和水性涂料，符合环保要求，并能获得厚膜涂层。
（6）环氧树脂含有环氧基及羟基两种活泼基团，能与多元胺、聚酰胺树脂、酚醛树脂、氨基树脂、多异氰酸酯等配合，制成多种涂料，既可常温干燥，也可高温烘烤，以满足不同的施工要求。
（7）环氧树脂具有优良的电绝缘性质，可用于浇注密封、浸渍漆等。
（8）固化剂选择适当，在酮、酯、芳烃等溶剂中有良好的溶解性；可与多种合成树脂可混容。
环氧树脂具有很多优点，但也存在不足之处，其光老化性差。
环氧树脂中含有芳香醚键，漆膜经日光（紫外线）照射后易降解断链，所以户外耐候性较差。
故通常的双酚A系环氧树脂不耐户外日晒，漆膜易失光变色，然后粉化，不宜用作户外的面漆。
1.2.2环氧树脂涂料的应用
基于环氧树脂的以上的这些特性，现在，化学、轻工、水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等工业领域发展迅速，环氧涂料涉及的领域也越来越广，环氧涂料适用的范围也越来越大。
（1）防腐蚀涂料人们以防腐蚀涂料的特定要求为依据，设计出溶剂型、无溶剂型（包括粉末）和高固体分等环氧防腐蚀涂料，应用于钢材表面、饮水系统、电机设备、油轮、压载仓、铝及铝合金表面和特种介质的防腐蚀，获得了优异的效果。
（2）舰船涂料海上的潮气、烟雾、强烈的紫外线和微碱性海水侵蚀等苛刻环境，对涂料是一种严峻考验。
环氧涂料附着力强，防锈性和耐水性优异，机械强度和耐化学药品性良好，在舰船防护中起着重要的作用。
将环氧涂料用于船壳、水线和甲板等部位，发挥了耐磨、耐水、耐油和黏结性强等特点。
环氧饮水仓已经得到广泛的应用。
（3）电器绝缘涂料环氧涂料形成的涂层具有电阻系数大、介质强度高、介质损失小和三防（防湿热、防霉菌、防烟雾）性能好的特点，广泛用于浸渍电机和电器等设备的线圈、绕组和各种绝缘纤维材料，以及各种组合配件表面的涂覆，还可用于黏结各种绝缘材料和裸体导线的涂装及制作各种浇注料等。
（4）食品罐头内壁涂料可利用环氧涂料的防腐蚀性和优异的黏结性，制成抗酸、硫等介质的食品罐头内壁涂料；还可将环氧树脂与甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸进行接支反应，制的饮料内壁涂料，它是一种水溶性环氧涂料，用于啤酒和饮料瓶内壁，已工业化生产，使用效果良好。
（5）水性涂料用环氧酯配置的水性电泳涂料具有独特的性能，涂层不但有良好的防腐蚀性，而且有一定的装饰性和保色性。
电泳涂料除在汽车工业上应用外，还用于医疗器械、电器和轻工产品等领域。
双组分水性环氧涂料对核反应堆装备进行防护，容易除去放射性污染。
（6）地下设备防护涂料环氧—有机硅为基料制成的高温涂料和烧蚀隔热涂料，可用于高温环境和宇宙飞行器的防护；环氧润滑涂料，可用于铁轨润滑；环氧—有机硅示温涂料。
可用于指示设备或仪器的温度；改性环氧涂料和环氧阻燃涂料，可用于金属膜电阻器和碳膜电阻器，获得满意效果；环氧标志涂料，可用于各种电阻器的色环标志。
1.2.3设计生产的涂料的介绍
本设计书生产的涂料是GZH206环氧云铁中间漆。
GZH206环氧云铁中间漆作为配套涂层的中间漆。
环氧云铁中间漆以云母氧化铁（MIO）为防锈颜料。
其化学成份是（а-Fe203，由于其鳞片状结构类似云母而得名，在漆膜中层层叠积排列，可有效阻挡水分、氧气及其他腐蚀性介质的渗透，延长介质的渗透时间；又因为云母氧化铁光敏性弱，化学稳定性好，因而具有较好的耐候性和抗紫外线辐射等性能：
其次，环氧云铁漆涂膜表面因其片状填料的作用，形成均匀的粗糙度，有利于与底漆、面漆的粘结。
质量检测项目及指标明细见表1-2-3-1。
表1-2-3-1
项目
指标
涂膜外观及颜色
灰色、色调不定，漆膜平整
表干时间，h≤
3
实干时间，h≤
24
附着力，级≤
2
柔韧性，mm≤
2
耐冲击，kgf·cm≥
40
粘度（涂-4），S≥
80
产品特性：
GZH206环氧云铁中间漆由改性环氧树脂、聚酰胺树脂、云母氧化铁颜料、溶剂、助剂等配制而成。
它具备耐水、防潮、防腐蚀、屏蔽功能，附着力强、抗冲击、耐磨、硬度高。
用途：
GZH206环氧云铁中间漆广泛应用于化工、冶金、石油、船舶、桥梁、防腐管道、机械、国防等的防腐蚀涂装。
技术参数：
颜色中灰色
密度约1.3g/cm3
闪点27℃
理论涂布率286g/m2（湿膜厚度220μm干膜厚度100μm）
以上理论用量数据为我们在实验条件测定，用户可以在相同实验条件下进行验证。
实际用量还受到实际涂膜厚度、涂装方法、被涂物表面粗糙度、环境风速、被涂物表面形状、涂膜厚度均匀度、施工人员技术熟练程度和责任心、重涂损耗等都将影响涂料的实际消耗，因此以上数据只能供用户参考，不能作为对产品实际消耗量的硬性规定。
施工参数
施工方法：
刷、辊、喷涂均可
配漆：
重量比：
（主剂）:
（固化剂）=9：
1
将主剂搅拌充分均匀后，按规定比例将主剂和固化剂混合，经过充分搅拌均匀后放置熟化约30分钟。
适用期：
23℃8h
稀释：
使用XL-3环氧涂料专用稀释剂。
高压无气喷涂：
稀释剂比例为10～18%（以油漆重量计）。
刷涂或辊涂：
稀释剂比例为5～10%（以油漆重量计）。
空气喷涂：
稀释剂比例为15～25%（以油漆重量计）。
以上数据为25℃条件下测定，根据操作者的习惯、环境温度、风速的影响可以适当调整。
我们建议一般情况下，刷涂或辊涂以施工粘度30～50s（涂-4）为宜，空气喷涂以施工粘度15～25s（涂-4）为宜，高压无气喷涂以施工粘度35～55s（涂-4）为宜。
表面处理：
前道漆完全干燥，清除前道漆漆膜表面的灰尘、油污及粉化涂层。
施工环境：
GZH206环氧云铁中间漆5℃至50℃气温和相对湿度85%以下范围内涂装，底材温度应高于露点温度3℃以上。
温度过低将使涂层固化速度变慢，雨、雪、起雾、结露天气严禁施工，涂层未表干前注意保护不要被水侵蚀。
干燥时间与复涂间隔见表1-2-3-2。
表1-2-3-2
底材温度
表干
实干
完全固化
复涂前干燥时间
最小
最大
5℃
4h
60h
25d
25d
—
10℃
3h
48h
15d
15d
20℃
2h
24h
7d
7d
30℃
1h
16h
5d
5d
注意：
实际固化时间受到环境温度、湿度、通风情况的影响，以及施工厚度的不同均会造成固化时间变化。
推荐配套：
与无机富锌、环氧、氯化橡胶、高氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯橡胶、沥青、聚氨酯、乙烯、氟碳等体系涂料配套。
贮存和包装：
产品应密闭保存在干燥通风处，避免高温和阳光曝晒。
产品保质期为（25℃）
主剂：
12个月固化剂：
6个月。
包装：
22.5kg主剂，2.5kg固化剂。
1.2.4产品配方
产品主剂的投料配方见表1-2-4-1。
表1-2-4-1
序号
原材料半成品
比重（%）
（名称规格）
1
E-20树脂液50%
29.10
2
LF-300助剂
0.10
3
沉淀硫酸钡400目
3.50
4
E-20防沉浆
9.10
5
滑石粉400目
6.00
6
立德粉
8.20
7
云母氧化铁灰400目
41.30
8
41溶剂
2.70
注：
E—20环氧树脂液自制
E—20防沉浆自制
41溶剂自制
固化剂的投料配方见表1-2-4-2。
表1-2-4-2
投料配方
序号
原材料半成品
比重（%）
（名称规格）
1
改性酚醛胺固化剂NX-2045
36
2
41溶剂
54
注：
41溶剂的配置：
二甲苯：
正丁醇﹦4：
1
漆料的配置：
主剂:
固化剂=9:
1
稀释剂的投料配方表1-2-4-3。
表1-2-4-3
投料配方
序号
溶剂
比重（%）
1
二甲苯
80
2
正丁醇
20
操作要点：
将产品主剂的投料配方中的1-6投入调漆缸中，高速分散预混合均匀后研磨至细度≤30μm，再加6、7高速分散均匀，用8调整粘度和清洗机器，合格后分装。
GZH206环氧云铁中间漆主要技术指标见表1-2-4-4。
表1-2-4-4
主要技术指标
项目
指标
项目
指标
细度（μm）
≤30
粘度
涂-4（S）
25±1℃
80
颜色
中灰
1.3工厂总平面介绍
1.3.1工厂位置介绍
工厂位置介绍：
成都市红光镇劳密园
1.3.2配方原材料来源介绍
原材料来源介绍见表1-3-2-1。
表1-3-2-1
1
E-20树脂液50%
自制
2
LF-300助剂
伟业化工
3
沉淀硫酸钡400目
重庆丰都
4
E-20防沉浆
自制
5
滑石粉400目
成都久强
6
立德粉
成都徐氏
7
云母氧化铁灰400目
龙岩裕龙
8
二甲苯
兰炼
9
正丁醇
成都顶立
10
NX-2045酚醛胺固化剂
成都徐氏
11
E-20环氧树脂
安徽恒远
12
无水乙醇
成都顶立
13
蒸馏水
自制
14
YH-908有机膨润土
浙江宇宏
1.3.3水电器来源
水-生活用水,电-生活用电和工业用电。
1.3.4平面布置
工厂平面图见附录1。
2.1树脂的选择
环氧树脂是含有环氧基团的高分子聚合物。
环氧云铁漆是一种防腐蚀涂料，对于树脂的选择多用中等分子量的环氧树脂，而E-20环氧树脂符合树脂的要求，则本设计选用E-20环氧树脂，双酚A环氧树脂。
2.2树脂的制备
E-20环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚A合成的。
其相对分子质量一般在300～700之间。
3工艺流程简介
按表3-1配方各组分的比例投入到物料缸中用分散机分散均匀，然后用砂磨机研磨到要求的细度，然后再用分散机进行调色，送检，检验达到达到要求，停机，过滤出料，包装。
表3-1
序号
原材料半成品
比重（%）
（名称规格）
1
E-20树脂液50%
29.10
2
LF-300助剂
0.10
3
沉淀硫酸钡400目
3.50
4
E-20防沉浆
9.10
5
滑石粉400目
6.00
6
立德粉
8.20
7
云母氧化铁灰400目
41.30
8
41溶剂
2.70
GZH206环氧云铁中间漆生产工艺流程图见附录2。
3.1前期原材料的制备
3.1.1环氧树脂液的生产
配方见表3-1-1-1。
表3-1-1-1
投料配方
序号
原材料半成品
比重（%）
（名称规格）
1
E-20环氧树脂
50
2
二甲苯
40
3
正丁醇
10
将各组分按比例投入反应釜中搅拌3.5小时。
E—20环氧树脂液的生产设备主要是反应釜。
反应釜按主体材质分类有碳钢反应釜、不锈钢复合钢板、不锈钢反应釜和搪玻璃反应釜四类。
主要采用搪玻璃反应釜。
它是将含有二氧化硅的玻璃质釉涂于低碳钢制成的容器表面，经高温烧结而成。
形成的搪玻璃衬里耐腐蚀性能好，能耐一般无机酸、有机酸、弱碱液（t≦60℃，PH≦12）、有机溶剂等介质的腐蚀，但不耐氢氟酸、高浓度强碱及温度高于180℃的浓磷酸的腐蚀。
此外，搪玻璃衬里表面光滑，不易粘附物料，便于清洗。
因此，搪玻璃反应釜可以用作树脂生产的反应釜。
但它是用两种不同物理性能的材料复合而成，且玻璃釉质脆性大，故在耐压、耐温和抗机械冲击等反面还有许多不足之处。
所以搪玻璃反应釜主要适用于较低温度下反应的树脂生产。
搪玻璃反应釜的组成包括：
釜体、搅拌器、温度计套管、电机、减速器、轴封装置和放料阀。
反映釜设备图见附录3。
3.1.2防沉浆的生产
配方见表3-1-2-1。
表3-1-2-1
投料配方
序号
原材料半成品
比重（%）
（名称规格）
1
E-20树脂液50%
85
2
YH-908有机膨润土
10
3
99.5%无水乙醇
4.75
4
蒸馏水
0.25
将各组分按比例投入物料缸中用分散机搅拌均匀即可。
E-20防沉浆的制备的主要设备是分散机和物料缸。
选择合适的物料缸，按配方比例投入到物料缸中，然后用分散机搅拌均匀。
3.2涂料的生产
3.2.1涂料的配料
1.领料及验收依据车间下达的生产作业计划及生产配方，及时办理领料手续，并对来料进行复核验收，验收内容包括品种、规格、数量及外观质量。
最后将收料情况登入台帐。
2.配料A.依配方开具操作记录单并检查预混罐是否干净、传动运转是否正常以及计量工具是否准确。
B.原料合格备齐、设备工作正常即可投料。
配料操作的关键包括3点：
品种规格正确，加料数量准确，投料顺序合理。
（1）首先加漆料，再加入配方规定规格溶剂并搅拌均匀，然后加颜料。
（2）加颜料时按先轻后重的顺序进行，并避免混入其他杂质。
（3）认真填写投料记录
3.2.2涂料的预混合
开动高速分散搅拌机进行物料的混合及预分散，直至漆浆均匀、无干粉料为合格。
合格后移交研磨工序（如静置时间较长，还需要间断搅拌，以防沉淀）。
分散机的主要作用是完成部分漆料与颜（填）料的混合，使颜（填）料粒子的湿润。
分散机可分为高速分散机和拌合机，高速分散机有可分为基本型、改进型、实验室用分散机，行星、星形高速分散机；拌合机可分为低速拌合机，密闭真空搅拌机，棒式搅拌机。
其运转速度又分为可变速、三速、两速及单速。
厂里的是基本型高速分散机。
它有A型（落地式）和B型（台式）两种。
两种结构相同，仅机体不同。
基本型高速分散机有定速和变速两类。
落地式适用于移动式容器，规格较小。
其结构图见附录4。
3.2.3涂料的研磨分散
研磨机是色漆工艺流程中的主要设备，研磨工序决定了色漆生产线的生产能力。
涂料用研磨分散设备分类有带自由运动的研磨介质的研磨分散机（例如砂磨机、球磨机）和带刚性固定研磨介质的研磨分散机（例如辊磨机、胶体磨）。
常用的是砂磨机。
砂磨机分为立式，卧式，篮式和异型砂磨机。
立式开式砂磨机的特性：
a.操作方便、产能大，换色、清洗较容易，维修方便；b.分离装置为筛网，溢流出料，常压操作。
不能使用更细的研磨介质，填充量亦小，仅适用粘度低、流动性好的漆浆的分散；稍高温操作，溶剂挥发严重；筛网易结皮，研磨细度不高；c.冷却较困难功率消耗大，容易在研磨桶内发生“烧焦”；d.研磨分散区小，滞留区大，分散效率低；但该种砂磨机目前使用最多。
其结构外形图见附录5
砂磨机的操作步骤：
1.接浆验浆
2.启动进浆
（1）检查砂磨机主轴及进浆齿轮泵是否正常。
（2）开启砂磨机进浆阀门及夹套冷却水阀门。
（3）开启进浆齿轮泵，先以低速进浆，待运转正常后调整进浆速度。
3.研磨分散
（1）漆浆一道一道的研磨，每分散一次就测一次细度。
（2）如漆浆黏度过高，可适当添加溶剂稀释，并作好记录。
（3）当换品种或颜色时，应先冲洗干净。
3.2.4涂料的调色
调漆工序是技术性较高的工序，漆液组成将依据配方要求平衡调整。
诸如颜色、光泽、稠度、细度等性能指标将予以控制。
调漆工序是色漆生产技术性较强的岗位。
操作方法：
1.接浆验浆
主要验证漆浆的溶剂添加情况，细度等。
2.加料调色
通过计算，算出调漆工序实际应加量，将漆料和各种助剂加入调漆罐，并搅匀。
当生产复色漆时，应在搅拌下缓慢加入调色浆，将漆液调配到要求的颜色。
3.平衡配方
颜色合格后，依据实际加调色浆量与规定加调色浆的差值补加漆料。
4.测试调整
加料完毕后，调整黏度，检查颜色，细度，光泽等项目，并留样。
涂料的调色的设备与涂料的预混合设备相同，则不介绍了。
3.2.5涂料的过滤包装
过滤是对产品最后的净化，罐漆入库的任务是按规定的数量进行产品分装。
包装的好坏关系着企业的形象。
其操作方法如下：
操作方法
1.验收成品。
2.按规格备好包装听，并印好商标、型号、名称、质量、批号等。
3.将产品搅拌均匀，过滤，按规定规格包装。
4.入库，记录，洗刷容器。
4初步的物料衡算
主剂中
每天的生产能力
2700÷300＝9t/d
实际的生产能力
9÷（1-0.05）≈9.5t/d
每小时处理量
9.5÷24＝0.3958t/h＝395.8kg/h
E-20环氧树脂液的日耗量
9.5×29.10%＝2.7645t/d
LF-300助剂的日耗量
9.5×0.1%＝0.0095t/d＝9.5kg/d
沉淀硫酸钡400目的日耗量
9.5×3.5%＝0.3325t/d＝332.5kg/d
E-20防沉浆的日耗量
9.5×9.1%＝0.8645t/d＝864.5kg/d
滑石粉400目的日耗量
9.5×6%＝0.57t/d＝570kg/d
立德粉的日耗量
9.5×8.2%＝0.779t/d＝779kg/d
云母氧化铁灰400目的日耗量
9.5×41.3%＝3.9235t/d＝3923.5kg/d
41溶剂的日耗量
9.5×2.7%＝0.2565t/d＝256.5kg/d
环氧树脂液中
E-20环氧树脂的日耗量
2.7645×50%＝1.38225t/d＝1382.25kg/d
二甲苯的日耗量
2.7645×40%＝1.
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