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    年产3万吨腐植酸改性脲醛树脂工艺设计11899.docx

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    年产3万吨腐植酸改性脲醛树脂工艺设计11899.docx

    V材料与化化学工程程学院化工过程程分析与与合成大大作业题目: 年产33万吨腐腐植酸改改性脲醛醛树脂工工艺设计计课 题 类 别别:工艺艺设计说说明书学 生 姓 名名:学 号:班 级:专业(全全称):化学工工程与工工艺指 导 教 师师:20111年 4月118日年产3万万吨腐植植酸改性性脲醛树树脂工艺艺设计摘要:本本设计产产品是改改性脲醛醛树脂,合合成反应应主要由由加成反反应和缩缩聚反应应两部分分组成。由由于脲醛醛树脂胶胶的原料料是尿素素和甲醛醛,原料料来源丰丰富,且且生产工工艺简单单、成本本低、胶胶接性耐耐水性好好、固化化速度快快、胶层层无色以以及使用用方便等等优点,很很快成为为我国人人造板生生产的主主要粘合合剂,目目前约占占木材工工业用量量的800%以上上,但随随着应用用领域和和用量的的增加。脲脲醛树脂脂胶制品品中散发发出来的的游离甲甲醛污染染环境,特特别是用用该板材材制成家家具和进进行家庭庭装潢后后会释放放出残留留甲醛和和挥发性性有机物物(VOOC),对对人体皮皮肤、呼呼吸道和和眼睛粘粘膜有刺刺激作用用,因而而造成对对人体的的危害。本本工艺专专门针对对如何降降低散发发游离的的甲醛和和改性脲脲醛树脂脂做了合合理设计计。脲醛醛树脂是是应用最最为广泛泛的氨基基树脂两两个反应应是先加加成后缩缩聚,但但又没有有明显的的界限,受受反应条条件影响响只是在在弱碱性性条件下下加成反反应占优优势,在在弱酸性性介质中中缩聚反反应进行行的较顺顺利。本本设计是是年产9900吨吨氨基树树脂工厂厂设计,主主要进行行了工艺艺计算、设设备选型型,并绘绘制了全全厂平面面布置图图、工艺艺流程图图、物料料流程图图、生产产车间的的立面图图和平面面图。关键词: 腐腐植酸;改性脲脲醛树脂脂;尿素;车间设设计;工工厂设计计目录摘要I第一章绪绪论11.1 厂址及及气象条条件11.2 工厂设设计可行行性分析析11.2.1 设设计任务务和依据据11.2.2 氨基树树脂的应应用及发发展概况况11.2.3 具体生生产产品品的确定定21.2.4 本课题题预解决决的主要要问题22第二章产产品与原原料的性性质与规规格32.1 改性三三聚氰胺胺脲醛树树脂的质质量标准准和规格格32.2生生产脲醛醛树脂的的原料的的特性与与规格33第三章合合成工艺艺设计和和分析553.1 游离离甲醛的的来源553.2 降低低游离甲甲醛含量量的途径径53.3 三聚氰氰胺改性性脲醛(MUFF)树脂脂的合成成73.4 合成成过程中中原料对对反应结结果的影影响73.4.1 甲醛与与尿素摩摩尔比的的影响:73.4.2三三聚氰胺胺用量的的影响883.5不同工工艺条件件下改性性脲醛树树脂的合合成结果果103.5.1加加成反应应阶段各各工艺参参数变化化对改性性脲醛树树脂的影影响1113.5.2缩缩聚反应应阶段各各工艺参参数的变变化对改改性脲醛醛树脂的的影响1113.6 改性脲脲醛树脂脂合成工工艺路线线12主要反应应123.7 合成脲脲醛树脂脂树脂工工艺1333.7.1 反反应阶段段143.7.2 脱脱水阶段段143.7.3 后后处理阶阶段1443.7.4 生生产工艺艺流程叙叙述144第四章工工艺计算算154.1 原始数数据及所所需技术术资料1154.2物料衡衡算1554.2.1对反反映釜进进行物料料衡算:164.2.2对蒸蒸发器做做物料衡衡算:1174.2.3对整整个系统统做物料料平衡计计算177第五章设设备工艺艺计算及及其选型型185.1 搅拌拌反应釜釜的设计计185.1.1 物物料衡算算:1885.1.2热量量衡算:195.1.3 材材料选择择225.1.4釜体体的设计计计算2225.1.5 封封头的设设计选型型235.1.6 封封头与釜釜体的连连接形式式245.1.7 支座形形式2445.1.8 反反应釜的的液位2245.19 搅拌装装置的设设计2445.1.10 传动装装置设计计255.1.11 传热装装置设计计255.1.12 反应器器上的接接管及尺尺寸2665.2 蒸发器器单效蒸蒸发器2275.2.1对蒸蒸发器做做物料衡衡算:2275.2.2原料料液流量量275.3 泵的选选择2995.3.1输送送甲醛的的泵2995.3.2 输输送成品品泵2995.4 换热器器选型2295.5 储罐的的设计3305.5.1 储储罐3005.5.2 高高位计量量槽3005.6旋旋风分离离器选型型30第六章工工厂布置置316.1工工厂布置置的基本本任务3316.1.1工厂厂布置原原则3116.1.2 厂区布布置总图图说明3336.2车车间布置置336.2.1车间间布置基基本原则则和要求求:3336.2.2车间间布置图图说明335第七章公公用工程程367.1 通风3667.2 采暖3667.3 照明366第八章设设备一览览表377第九章设设计小结结389.1小小结388第十章参参考文献39致谢40055化工过程分析与开发 年产3万吨改性脲醛树脂工艺设计第一章 绪论论1.1 厂址及及气象条条件1. 厂区位置置:合肥肥经济开开发区2. 地势:厂厂区地势势平整3. 常年主导导风向:东北风风,平均均风力二二级4. 气温:最最高气温温 440 最低气气温 1005. 冻土深度度:100cm6. 地下水位位:225m7. 运输条件件:公路路,铁路路1.2 工厂设设计可行行性分析析1.2.1 设设计任务务和依据据本次设计计根据章章祥林老老师的化化工过程程分析与与开发课课程结课课课题年年产3万万吨腐植植酸改性性脲醛树树脂的工工艺设计计设计计任务书书,联系系自己在在大学三三年中所所学的各各种知识识及实习习过程中中收集的的资料,并并且在参参观了安安利合成成革、丰丰乐农化化、氯碱碱化工厂厂的生产产车间及及初步了了解化工工生产的的过程以以后进行行该课题题的设计计。1.2.2 脲醛树脂脂的应用用及发展展概况脲醛树脂脂又称尿尿素甲醛醛树脂,是是由尿素素与甲醛醛缩聚而而成的热热固性树树脂性物物质的总总称,是是一类重重要的氨氨基树脂脂。一般般是无色色到浅色色液体或或白色固固体,无无味,硬硬度高,耐耐油,抗抗霉,耐耐光性好好。若在在树脂中中加入纤纤维素则则可增进进其机械械性质,变变为玻璃璃似的透透明度的的乳浊性性物体,极极为美观观。脲醛醛树脂终终端应用用十分广广泛,主主要用于于木材加加工工业业及家具具行业作作粘合剂剂和胶粘粘树脂,广广泛应用用于木器器加工、胶胶合板、刨刨花板、中中密度纤纤维板、人人造板材材的生产产及室内内装修等等行业,其其消费占占脲醛树树脂消费费的800%左右右 。还还在农业业、园艺艺上用作作缓效肥肥料、用用作膜塑塑材料、纸纸张和纺纺织处理理剂、涂涂料以及及用作保保温材料料和吸音音材料及及建筑材材料的发发泡制品品等。此此产品还还可用来来制作化化妆品和和药品的的容器盖盖、餐具具、照相相器材部部件、钮钮扣和长长效肥料料,尿素素树脂在在国内各各大胶合合板厂及及涂料、塑塑料、机机械工业业有需求求。目前前,世界界上脲醛醛树脂的的主要生生产、消消费和地地区是美美国、西西欧、日日本。多多年来,上上述国家家和地区区在该领领域占主主导地位位。国内内脲醛 树脂990%以以上 用用作脲醛醛胶生产产,脲醛醛胶大约约 800%是 由木材材加工企企业自产产自用,只只有大约约20%是 由由化工企企业生产产再销售售给木材材加工 企业。国国内脲醛醛树脂生生产企业业中,万万吨/年年以上的的企业较较少,多多为木材材加工企企业自己己配套的的小脲醛醛树脂装装置 。国国内木材材加工企企业多达达30000余家家,脲醛醛胶的生生产极为为分散,生生产专业业化水平平低,产产品质量量差,特特别是游游离甲醛醛含量高高,污染染严重。随随着国家家从20002年年开始执执行新的的室内装装饰材料料卫生标标准等相相关法规规,脲醛醛胶的生生产格局局正在发发生以下下变化:环保型型脲醛的的产量迅迅速提高高、脲醛醛树脂的的比例逐逐渐提高高、粉状状脲醛树树脂的比比例逐渐渐提高。目目前我国国脲醛树树脂产量量约为1160万万吨,环环保型脲脲醛树脂脂全国生生产能力力大约220万吨吨,预计计20115年国国内脲醛醛树脂产产量将达达到2000万吨吨,需求求量将达达到2440万吨吨左右,市市场空间间大,发发展前景景好,其其中环保保型脲醛醛树脂在在国内的的发展潜潜力更大大。 1.2.3 本本课题预预解决的的主要问问题脲甲醛树树脂。英英文缩写写UF。耐耐弱酸、弱弱碱,绝绝缘性能能好,耐耐磨性极极佳,价价格便宜宜,但遇遇强酸、强强碱易分分解,耐耐水性和和电性能能较差,耐耐热性也也不高,所所以要解解决的是是降低甲甲醛释放放量,改改变脲醛醛树脂特特性。本设计将将通过合合适的工工艺,使使用腐植植酸(umiic-aacidd以下简简称HAA)代替替部分尿尿素来达达到降低低成本提提高利润润,同时时使对HA 进行羟羟甲基化化改性,可减小小芳环上上的位阻阻,提高其其分子结结构中氰氰基和异异氰酸酯酯基的反反应活性性,从而能能有效降降低UFF 中游游离甲醛醛释放量量。由HUFF 胶粘粘剂压制制的人造造板,其甲醛醛释放量量达到GGB 118 5580-20001 标标准中EE1级指标标要求。第二章 产品与与原料的的性质与与规格2.1 改性腐腐植酸脲脲醛树脂脂的质量量标准和和规格pH值 7.558.0游离甲醛醛% < 00.155固含量% 655左右粘度 0.226Paa.s2.2生生产脲醛醛树脂的的原料的的特性与与规格尿素(CCH4N2O)相对分子子质量:60 标准准生成焓焓:Hf=-447.11KJ/moll外观:白白色结晶晶 热容容:Cpp=933.3JJ/mool.kk含氮量(以以干基计计)% 466.3 缩二脲脲含量% 00. 55水分含量量:00. 55 铁铁(Fee2O3)含量量%:0.0002游离氨(NNH3)含量量%:0.001 水水不溶物物含量%:00.022工业甲醛醛(福尔尔马林溶溶液)的的物理性性质外观:无无色透明明液体,在在低温时时能自聚聚成微浑浑 37%含量密度 8115Kgg/m33 标准准生成焓焓:Hf=-1116KKJ/mmol甲醛含量量,g/1000g:337±00.5 甲醇醇含量,gg/1000g:122甲酸含量量g/1100mml:0.004 铁含含量,gg/1000mll:00.00005灼烧残渣渣含量,gg/1000mll:00.0005 闪点点,:600沸点,:966 贮存存温度,:15.632.2氢氧化钠钠(NaaOH)相对分子子质量: 400 含含量:440%密度:22.1330g/m3 熔点: 3118.44 沸点: 13990 甲酸(HHCOOOH)密度: 1.22 g/mm3 含量:10%熔点: 8.6 沸沸点: 1000.88闪点: 688.9 粘粘度: 1.7844 mppa.ss腐植酸:(HAA)腐植酸不不是单一一的化合合物,而而是芳香香族酸的的混合物物。由碳碳、氢、氧氧、氮和和少量硫硫、磷组组成。是是内表面面积很大大的高分分子有机机物,吸湿性性强(风干的的腐植酸酸含水可可达255%),具有吸吸附多种种微量元元素的能能力。腐腐植酸组组分主要要分为三三个组分分即:黄黄腐酸、棕棕腐酸、黑黑腐酸。它它们的分分子量、颜颜色,以以及所能能溶的试试剂也不不同。如如表所示示:腐植酸组组分及性性质组分分子量颜色可溶性黄腐酸300400淡黄色溶于水或稀酸棕腐酸200020000深棕色溶于丙酮或乙醇黑腐酸104106黑褐色不溶于水或稀酸、丙酮或乙醇.煤基基腐植酸酸造煤植物物在成煤煤过程中中,受到到微生物物和水介介质的作作用,经经过分解解和合成成的变化化,形成成腐植酸酸。泥炭炭是由植植物变成成煤第一一阶段的的产物,还还保留有有植物残残体,但但出现了了腐植酸酸。泥炭炭转化为为褐煤的的过程叫叫成岩作作用,它它主要受受温度、压压力等地地质化学学因素的的影响,植植物残体体消失了了,腐植植酸继续续存在,但但含量上上有变化化,性质质上产生生差别。褐煤向烟烟煤演变变时,腐腐植酸失失水、脱脱羧、缩缩合直到到消失,形形成中性性物质,煤煤化学上上称为腐腐黑物。烟烟煤自然然风化或或者人工工氧化形形成腐植植酸。.发酵酵(生化)腐植酸酸以农作物物秸秆、酒酒厂废液液、糖厂厂废渣和和其他农农副产品品等非煤煤资源为为原料,采采用生物物技术与与化学技技术结合合,或纯纯微生物物发酵技技术制取取的腐植植酸。工艺设计计采用黄黄腐酸取取平均分分子质量量为3550。第三章 合成工工艺设计计和分析析3.1 游离离甲醛的的来源(1)树树脂合成成时,一一般甲醛醛要过量量,所以以甲醛反反应不充充分,使使树脂中中残留未未反应的的游离甲甲醛。(2)在在脲醛树树脂合成成的过程程中,由由于部分分质子化化的甲醛醛分子的的存在,在在胶体粒粒子周围围形成吸吸附双粒粒子层,使使树脂的的稳定性性加强,一一旦加入入固化剂剂后,树树脂固化化过程中中在电解解质的作作用下,吸吸附粒子子层遭到到破坏,从从而释放放出甲醛醛。(3)在在树脂合合成中已已参与反反应的甲甲醛,由由于生成成了不稳稳定的基基团,它它们在热热压或板板材使用用过程中中分解,又又释放出出已结合合的甲醛醛。(4)在在温度高高、湿度度大的环环境下,产产品内的的胶层老老化,以以及木材材中的半半纤维素素分解,也也会释放放甲醛。由上所知知,甲醛醛释放的的原因是是很复杂杂的,并并且是不不可避免免的,而而产生甲甲醛释放放最主要要、最直直接的原原因是液液胶中的的游离甲甲醛的含含量和微微观结构构的不合合理。因因而,降降低甲醛醛释放量量的最有有效的方方法是合合成甲醛醛含量低低、微观观结构合合理的树树脂。3.2 降低低游离甲甲醛含量量的途径径(1)低低物质的的量比(FF/U)分分批加入入尿素通常胶合合板生产产使用UUF 树树脂胶接接剂F/U为:1.77-2.0,无无臭UFF树脂胶胶接剂FF/U 降到11.0-1.33。有研研究表明明,当尿尿素与甲甲醛比从从1:11.8 降到11:1.3 后后,甲醛醛释放量量会降低低2/33。为了了尽量降降低产品品中的游游离甲醛醛,采用用分批加加入尿素素与甲醛醛进行反反应。关关于尿素素与甲醛醛的反应应条件及及生成物物,根据据Ziggeunner,Fahhrennhorrst,Giaauerrt,KKadoowkii的研究究A,通常常被广泛泛认可的的反应如如下所述述。UF树脂脂的合成成反应主主要由加加成反应应和缩聚聚反应两两部分组组成。两两个反应应是先加加成后缩缩聚,但但又没有有明显的的界限,受受反应条条件影响响只是在在弱碱性性条件下下加成反反应占优优势,在在弱酸性性介质中中缩聚反反应进行行的较顺顺利。具具体发生生的化学学反应主主要如下下:在碱性条条件下的的反应是是生成以以羟甲基基脲的反反应,在在特殊条条件下,甲甲醛过量量时,也也可生成成三羟基基脲和四四羟基脲脲。在酸性条条件下的的反应是是先羟甲基基和氨基基,后羟羟甲基和和羟甲基基之间的的缩合反反应。这种缩合合反应使使分子增增长,生生成含有有羟甲基基的低聚聚物,将将这种低低聚物作作为胶粘粘剂使用用。并且且胶粘剂剂的固化化是在酸酸性条件件下进行行的,树树脂进一一步缩合合形成立立体构造造的巨大大分子。在在反应的的初期,甲甲醛过量量有利于于生成二二羟甲基基脲,对对增加树树脂的胶胶联度有有较大的的作用。但但甲醛过过量太多多时,游游离甲醛醛含量偏偏高,又又易形成成稳定性性较差的的醚键,醚醚键在热热压时放放出次甲甲基转化化成甲醛醛;并且且醚键越越多,树树脂亲水水性就越越大,致致使耐水水性变差差。所以以甲醛与与尿素摩摩尔比的的选择很很重要,在在整个实实验过程程中应尽尽量降低低加入甲甲醛的物物质的量量比,但但对某局局部过程程却采取取加大甲甲醛与尿尿素的比比例,使使之局部部过程形形成尽可可能多的的二羟甲甲脲。目目前采用用的方法法有三步步、四步步加入法法,其中中以三步步法为多多。一般般步骤如如下:第第一批尿尿素的加加入U/F>22,确保保二羟基基脲的生生成;第第二批尿尿素加入入后U/F=11.8-1.99,使加加入的甲甲醛尽量量反应充充分,降降低游离离甲醛的的含量;第三批批尿素的的加入,使使产品的的游离甲甲醛进一一步降低低。通过过上述方方法使产产品中游游离甲醛醛的含量量低于11%。同同时应控控制合适适的介质质LB 值、反反应温度度和反应应时间以以使反应应达到最最佳效果果。(2) 加入复复合改性性剂通常UFF 树脂脂的F/U 物物质的量量比降低低时,会会同时带带来以下下一些问问题:树树脂胶粘粘性能下下降、树树脂的储储存期缩缩短、树树脂的水水溶性降降低、树树脂的初初粘性下下降等。为为了解决决这些问问题,在在树脂合合成时要要添加各各种改性性剂。据据报道,复复合改性性剂有PPQ 复复合添加加剂、聚聚乙烯醇醇(PVVC)和和木质素素磺酸盐盐类等。改改性剂加加入后与与在缩聚聚阶段产产生的羟羟甲基碳碳正离子子进行缩缩醛化反反应,其其作用是是控制树树脂的胶胶联度,不不断与反反应过程程中游离离出的甲甲醛进行行反应。(3) 对体系系微观过过程和体体系的动动力学研研究应用脲醛醛树脂胶胶体理论论,从主主要影响响因素入入手,通通过大量量实验,研研制低游游离甲醛醛含量的的脲醛树树脂。实实践证明明,为改改善树脂脂的微观观结构,适适当降低低缩聚阶阶段的PPH 值值,有利利于加快快缩聚反反应速度度和减少少反应体体系的羟羟甲基的的相对含含量,从从而减少少了在微微观结构构上形成成二甲基基醚或醚醚结构的的几率。国国内也有有对反应应釜内流流体动力力学研究究的报道道。搅拌拌过程是是一产生生流体复复杂动力力学的过过程,其其中很可可能存在在着非线线性浑浊浊现象。搅搅拌的关关键作用用是尽可可能使反反应釜内内的流体体流动处处于完全全混合的的状态,这这样充分分搅拌就就能减少少反应器器内温度度和浓度度梯度,这这与胶的的合成缩缩聚过程程的条件件相匹配配,所以以充分搅搅拌是必必要的。制制胶过程程涉及到到复杂的的工艺和和设备的的优化问问题,如如在工业业生产中中,往往往应用了了很成功功的小试试成果,但但总达不不到小试试的效果果,这在在很大程程度上是是由于工工业设备备放大过过程中,只只注意了了机理过过程的相相似性,而而没有充充分考虑虑达到相相同机理理所应具具备的条条件和环环境应该该相同或或相似。人人们又往往往忽略略掉最重重要的一一条:动动力学特特征的相相似性,即即设备放放大前后后,其动动力学特特征应尽尽可能的的保持不不变。当当前,在在这方面面的工作作正在进进行着。3.3 腐植酸酸改性脲脲醛(HHUF)树脂的的合成将甲醛溶溶液和聚聚乙烯醇醇(以下下简称PPVA)加入到到反应釜釜中,边搅拌拌边用110% NaOOH 溶溶液调节节pH值至至8.559.00;当温度度升至770 时,加入第第一批尿尿素,继续升升温至88590 ,搅拌反反应300 miin;随后用用10%氯化铵铵溶液调调节pHH 值至至4.444.66,9095 反应200 miin;调节pHH 值至至7.55,85 左右添添加第二二批尿素素,继续反反应300 miin;冷却至至40 以下,出出料即可可。将褐煤放放入反应应釜中,加入蒸蒸馏水,搅拌均均匀;然后缓缓慢加入入固体NaaOH和和碳酸钠钠,将反应应温度调调至65575 ,继续搅搅拌,反应2 h 后后冷却出出料。往上述述溶液加加入甲醛醛溶液,调节pHH 值至至1011,升温至至70,搅拌2 h 即即可将腐植酸酸(HA)进行羟羟甲基化化改性,然后按按照m(HA 羟甲基基化溶液液)m脲醛树树脂(UF)=114 比例例将两者者混合均均匀,制得腐腐植酸-脲醛树树脂(HUFF)。3.4 合成成过程中中原料对对反应结结果的影影响3.4.1改性性前后HHA 或或UF 的FT-IR 表征与与分析图1 为为未改性性HA、羟甲基基化改性性HA、未改性性UF 和HUFF 的FT-IR 曲线。由图1aa(未改性性HA)可知:3 4407 cm-1 处处为-OOH的伸伸缩振动动峰;1 5576 cm-1处出现现明显的的特征环环上C=C 的的伸缩振振动峰,说明HAA 分子子中有芳芳环存在在;1 4458 cm-1 处处为羧酸酸根离子子基(O=CC-O-)的不对对称伸缩缩振动峰峰,1 3382 cm-1处为芳芳香胺的的C-NN 伸缩缩振动峰峰,1 1113 cm-1处为醚醚基(C-OO-C)的伸缩缩振动峰峰。综上所所述,由褐煤煤制得的的HA 是含有有-OHH、-NHH2、COOOH-及及C-OO-C 等基团团的芳香香族化合合物。由图1bb(羟甲基基化改性性HA)可知:与图1aa 相比比,3 4413、1 0020 cm-1 处处的增强强峰分别别为-OOH、C-OO-C的的特征吸吸收峰;2 1104 cm-1处新出出现-CCN 的特特征吸收收峰,这可能能是甲醛醛上的羰羰基碳带带有部分分正电荷荷(为亲电电试剂),氨基基接在一一个强吸吸电子基基团上,使氨基基上的NN 带有有电负性性,或氨基基与HAA 苯环环上酚羟羟基邻位位碳(未被占占用)加成生生成-CCN 或-N=C=OO 所致致。在碱性性条件下下,HA 酚羟基基上氧原原子的电电子云密密度增大大,共轭电电子离域域也使酚酚羟基邻邻位碳上上的电子子云密度度增大。HA 经羟甲甲基化改改性后,其芳环环结构上上引入了了多个羟羟基,甲醛与与苯环发发生亲电电取代反反应生成成伯羟基基,也增加加了羟基基含量。因此,下一步步缩聚反反应的活活性明显显提高,表现为为3 4413 cm-1处的羟羟基峰明明显增强强,1 0020 cm-1处的醚醚键特征征吸收峰峰强而尖尖锐。由图1cc 可知知:未改性性UF 和HUFF 的FT-IR 曲线非非常相似似,说明两两者具有有相似的的结构;2 11652 1175 cm-1范围内内的吸收收峰强而而尖锐,这是-CCN 基与与不饱和和键或芳芳环共轭轭时的伸伸缩振动动吸收峰峰;1 66501 7700 cm-1为C=OO 的伸伸缩振动动吸收峰峰,这是UFF 最重重要的特特征基团团;1 11001 1150 cm-1为C-NN 的吸吸收峰,1 00001 0050 cm-1 为为C-OO-C 的伸缩缩振动吸吸收峰。由于HAA中含有有芳环结结构,这些基基团与芳芳环会发发生共振振作用(改变了了键的力力常数),故相相应的振振动谱带带有一定定偏移。3.4.2 UUF 和和HUFF 的热热稳定性性分析图2 为为UF 和HUFF 的TG 和DTGG 曲线线。由图2可知:UF 热分解解主要集集中在22003000 之间,HUFF的热分分解温度度比未改改性UFF 高2050 ,说明改改性HAA 的加加入可以以有效提提高UFF 的热热稳定性性。3.4.3 UUF 和和HUFF 的DSCC 表征征与分析析图3 为为UF 和HUFF 的DSCC 曲线线。由图3 可知:UF 和HUFF 的Tg分别为为2044.4、2000.3 ,说明改改性HAA 的加加入对改改性UFF 的链链段相变变影响不不大。3.4.4 改改性HAA 用量量对人造造板胶接接强度的的影响在压制人人造板过过程中,UF 胶层固固化后具具有较大大的收缩缩应力,并且UFF 胶液液易渗透透至木材材空隙中中而可能能产生缺缺胶现象象,故由未未改性UUF 压压制的人人造板,其胶接接强度相相对低。图4 为改改性HAA 用量量对人造造板胶接接强度的的影响。由图4 可知:人造板板的胶接接强度随随改性HHA 用用量的增增加呈先先升后降降的趋势势;当w(改性HAA)=5%30%时,HUFF 胶粘粘剂在施施胶过程程中对木木材等多多孔性材材质不易易产生缺缺胶或透透胶现象象,故由HUUF 胶胶粘剂压压制的人人造板,其胶接接强度相相对较高高;当w(改性HAA)>300%时,胶接强强度呈下下降趋势势,这可能能是改性性HA 吸水率率上升所所致。因此,在未能能有效降降低改性性HA 吸水率率以前,其质量量分数不不应超过过30%。3.4.5 HHUF 的实测测性能与与经济效效益分析析表1 列列出了HHUF 的实测测性能。由表1 可知:HUFF 的各各项性能能均满足足指标要要求,并且其其游离甲甲醛含量量较低,环保性性较好。改性HAA 的市市场价为为2000 元/t,未改性性UF 的市场场价为22 2000 元元/t。在不改改变HUUF 应应用性能能的前提提下,选择w(改性HAA)=255%,则HUFF 成本本为1 8500 元/t左右右(按产率率90%计)。与未未改性UUF 相相比,HUFF 可节节约成本本3500 元/t,故HUFF 的市市场竞争争力优于于未改的的UF.3.5不同工工艺条件件下改性性脲醛树树脂的合合成结果果3.5.1加加成反应应阶段各各工艺参参数变化化对改性性脲醛树树脂的影影响(1)pp H改改性脲醛醛树脂的的影响脲醛树脂脂的形成成机理表表明,加加成产物物除受尿尿素与甲甲醛摩尔尔比的影影响外,还受反反应介质质p HH 的影影响.反反应介质质的p H 为为7 . 5 以上时时,很少少发生缩缩聚反应应,但加加成反应应在此附附近开始始,且反反应速度度随p H 的的升高而而加快,当p H 达达到111133 时,一羟甲甲脲与二二羟甲脲脲的形成成极慢,这样就就会导致致羟甲基基化不完完全,游游离甲醛醛含量升升高,树树脂的其其他性能能下降。因因此加成成反应阶阶段的pp H 选择88 . 0 ,9 . 0和和10 . 00 ,其其他工艺艺条件不不变,其其实验结结果见表表3-44 。由由表3-4 可可知,pp H 变化对对改性脲脲醛树脂脂的黏度度变化影影响不大大;固化化时间随随p HH 的降降低而降降低,并并且当pp H 从100 降到到9 时时,固化化时间的的变化较较大。游离甲醛醛含量随随p HH 的降降低而升升高,羟羟甲基含含量、储储存期随随p HH 的降降低而升升高。胶胶合强度度及甲醛醛释放量量随p H 的的降低而而降低,预压性性能随pp H 的降低低而越来来越好。因因此加成成反应阶阶段降低低p HH 有利利于提高高改性脲脲醛树脂脂的各项项性能(2) 反应应温度改改性脲醛醛树脂的的影响在其他工工艺条件件相同时时,加成成反应温温度较高高有利于于羟甲基基化的完完全反应应。由表表3-44 可知知,反应应温度在在80 时改性性脲醛树树脂的黏黏度增加加较快,表明低低温条件件下进行行加成反反应对提提高黏度度有利。反反应温度度越低,改性脲脲醛树脂脂的固化化速度越越快,树树脂中的的游离甲甲醛和羟羟甲基含含量随反反应温度度的降低低而升高高,改性性脲醛树树脂的储储存期随随反应温温度的降降低而缩缩短。加加成反应应温度对对胶合强强度的影影响较小小,预压压性能随随加成反反应温度度的下降降而下降降,甲醛醛释放量量随加成成反应温温度的降降低而略略有升高高(在此此次实验验范围内内) 。综综合而言言,升高高加成反反应温度度有利于于提高改改性脲醛醛树脂的的综合性性能(3)反应时时间改性性脲醛树树脂的影影响在其他工工艺条件件不变时时,反应应时间对对改性脲脲醛树脂脂各项性性能的影影响不具具有明显显的规律律性(表表3-44) 。相相比较而而言,适适中的反反应时间间对改性性脲醛树树脂的合合成有利利。3.5.2缩缩聚反应应阶段各各工艺参参数的变变化对改改性脲醛醛树脂的的影响(1)ppH改性性脲醛树树脂的影影响缩聚反应应阶段的的pH 控制被被认为是是脲醛树树脂合成成的关键键因素。在在酸性条条件下,一羟甲甲脲和二二羟甲脲脲与尿素素及甲醛醛进行缩缩聚反应应,主要要生成亚亚甲基键键和少量量醚键连连接的低低分子化化合物,在p H 较较低的情情况下,缩聚反反应速度度快,易易生成不不含羟甲甲基的聚聚次甲基基脲不溶溶性沉淀淀,树脂脂的水溶溶性降低低,游离离甲醛含含量增加加,适用用期缩短短,缩聚聚反应不不易控制制。这些些不利因因素在改改性脲醛醛树脂的的合成中中同样存存在。由由表3-4 可可知,pp H 对固化化时间、游游离甲醛醛含量和和羟甲基基含量的的影响无无明显规规律性。这这可能是是p HH 相对对较高造造成的(普通脲脲醛树脂脂缩聚反反应的pp H 在4. 5 左右) 。而而粘度在在p HH 为55. 22 时有有较大的的增长。pp H 对储存存期的影影响相当当显著,p HH 较高高有利于于储存期期的延长长;胶合合强度随随p HH 的降降低而增增大;预预压性能能在缩聚聚反应的的整个pp H 范围内内均较理理想。pp H 对甲醛醛释放量量的影响响相当显显著,随随着p H 的的降低甲甲醛释放放量明显显下降。112 号号实验的的结果可可以解释释为:较较低的pp H 增加了了反应速速度及激激烈程度度,在缩缩聚过程程中小分分子生成成较多,这是导导致黏度度、游离离甲醛含含量和羟羟甲基含含量上升升的原因因;以NN H44 Cll 为固固化剂时时胶液体体系中需需含有一一定量的的游离甲甲醛才能能使胶液液固化,而122 号实实验结果果中游离离甲醛含含量相对对较高,从而导导致胶合合强度上上升,甲甲醛释放放量下降降。(2)反反应温度度改性脲脲醛树脂脂的影响响较高或较较低的反反应温度度,对黏黏度的影影响都较较大(表表3-44) ;改性脲脲醛树脂脂的固化化时间随随缩聚温温度的降降低而缩缩短;改改性脲醛醛树脂的的游离甲甲醛随反反应温度度的降低低有降低低的趋势势;改性性脲醛树树脂的羟羟甲基含含量随反反应温度度的降低低而增加加;高温温或低温温反应不不利于储储存期的的延长和和胶合强强度的提提高;反反应温度度越低则则胶合板板预压性性能越差差;另外外,高温温反应有有利于降降低甲醛醛释放量量。(3)初初摩尔比比改性脲脲醛树脂脂的影响响初摩尔比比为2. 71. 9 时时,黏度度随初摩摩尔比的的降低而而增大,固化时时间随初初摩尔比比的降低低而缩短短,游离离甲醛含含量在高高初摩尔尔比时较较低,羟羟甲基含含量随初初摩尔比比的降低低而降低低;储存存期受初初摩尔比比的影响响极为明明显,初初摩尔比比越高则则储存期期越长;胶合强强度在初初摩尔比比为2. 33 时最最好,预预压性能能与初摩摩尔比的的关系不不能确定定。甲醛醛释放量量有随初初摩尔比比降低而而升高的的趋势。初初摩尔比比为1115 时时,对粘粘度的影影响最大大,羟甲甲基含量量、胶合合强度也也明显增增大,甲甲醛释放放量已经经超出EE1 级级的水平平.3.6 改性脲脲醛树脂脂合成工工艺路线线 脲醛树树脂合成成采用弱弱碱弱酸弱碱碱工艺。主要反应应:(1) 加成反反应(羟羟甲基化化):甲甲醛与尿尿素首先先生成一一羟甲基基脲和二二羟甲基基脲。(2) 缩聚反反应因因为缩聚聚反应是是逐步形形成的,在脱水水过程中中, 相相邻羟甲甲基脲分分子之间间通过亚亚甲基键键或二亚亚甲基醚醚键相连连形成聚聚合物, 所以以工业生生产脲醛醛树脂时时, 可可以根据据缩聚反反应的深深入程度度来控制制产物的的相对分分子质量量。其水水溶液随随相对分分子质量量的高低低表现为为低黏度度、高黏黏度、透透明和浑浑浊的浆浆液。工工业生产产的脲醛醛树脂相相对分子子质量为为数百至至数千。HA+44UF3.7 合成脲脲醛树脂脂树脂工工艺脲醛树脂脂的生产产分三个个阶段,每每个阶段段具体工工艺如下下:合成工艺艺 反应应阶段 脱水阶阶段 后处处理阶段段 原料料分批加加入加成反映映 缩聚反反应 蒸发发 过过滤3.7.1 反反应阶段段(1)加加成反应应阶段加成反应应阶段,p HH 的降降低对改改性脲醛醛树脂各各项性能能的提高高是有利利的;升升高加成成反应温温度对改改性脲醛醛树脂综综合性能能的提高高有较好好的影响响;选择择适中的的加成反反应时间间有利于于提高改改性脲醛醛树脂的的综合性性能;(2) 缩聚反反应阶段段缩聚反应应阶段,p HH 的降降低除不不利于储储存期的的延长外外,对改改性脲醛醛树脂其其他性能能的提高高均有较较好的影影响;缩缩聚温度度不宜过过高或过过低,否否则不利利于改性性脲醛树树脂综合合性能的的提高;此外,初初摩尔比比的变化化能明显显地影响响储存期期,初摩摩尔比越越高储存存期越长长;甲醛醛释放量量有随初初摩尔比比降低而而呈升高高的趋势势。3.7.2 脱脱水阶段段将反应釜釜中的溶溶液送到到蒸发器器中脱水水,使产产品的固固含量达达到质量量标准。3.7.3 后后处理阶阶段成品必须须过滤除除去树脂脂中的杂杂质,如如未反应应的腐植植酸,残残余的催催化剂等等。助滤滤剂可采采用硅藻藻土、碳碳酸镁等等物质,过过滤温度度以600700为宜。 3.7.4 生生产工艺艺流程叙叙述将甲醛溶溶液

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