年产1万吨导电油墨的生产工艺设计.docx

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计毕业设计年产1万吨导电油墨的生产工艺设计学 院：材料与环境学院专 业： 姓 名： 指导老师： 材料科学与工程黄锐群学 号： 职 称： 160501100468马艾丽讲师中国珠海二二年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计年产1万吨导电油墨的生产工艺设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： _ 日期：_年_月_日年产1万吨导电油墨的生产工艺设计摘 要本设计主要是根据年产1万吨导电油墨工艺设计合理的生产系统，选择水性导电油墨作为目标产品，考虑

2、生产的各种因素，结合生产原理选择合适的生产方式进行生产工艺的设计。此生产过程大体分为四步：首先制备以水性丙烯酸树脂液为主体的组份1；其次制备以导电炭黑为主体的组份；然后将其组分1和组分2混合并研磨至一定细度；接着加入适当的氨水和去离子水进行调PH值和黏度，最终得到产品。根据物料平衡计算确定了每个工艺步骤的每种物质投料量及各分散釜进出料的平衡关系。根据每种物质物料的投料量确立热量衡算，得出各分散釜消耗的热量以及传热介质用量。通过各步物质物料的投料量和各步消耗的热量计算出工艺流程中各分散釜、储罐、离心泵以及搅拌桨的尺寸，工艺尺寸其中包括分散釜塔高、塔径和搅拌桨等，通过工艺尺寸而确定设备的选型。同时

3、对导电油墨生产过程中的厂区的进行设计布置以及三废处理作相关设计和说明。对设计进行成本和利润以及年化利率核算，绘制了相应的设计图纸，图纸包括：工艺流程图、主要设备图和厂房设计图等。关键词:四步法，导电油墨，水性丙烯酸树脂，导电炭黑Production process design of conductive ink with annual output of 10,000 tonsAbstractThe design is mainly based on the production system of 10000 tons per year conductive ink process des

4、ign, the selection of water-based conductive ink as the target product, considering the various factors of production, combined with the production principle to select the appropriate production mode for the design of production process. The production process is generally divided into four steps: f

5、irst, prepare component 1 with aqueous acrylic resin as the main body; second, prepare component 1 with conductive carbon black as the main body; then mix component 1 and component 2 and grind them to a certain fineness; then add appropriate ammonia water and deionized water to adjust pH value and v

6、iscosity, and finally get the product. According to the material balance calculation, the amount of each material in each process step and the balance relationship between the material in and out of each disperser are determined. The heat balance calculation is established according to the feeding a

7、mount of each material, and the heat consumption of each disperser and the amount of heat transfer medium are obtained. The size of each disperser, storage tank, centrifugal pump and stirring paddle in the process flow is calculated by the amount of material and heat consumed in each step. The proce

8、ss size includes the tower height, diameter and stirring paddle of the disperser, and the equipment selection is determined by the process size. At the same time, the design and layout of the plant area in the production process of conductive ink and the treatment of three wastes are designed and ex

9、plained. The cost, profit and annualized rate of the design are calculated, and corresponding design drawings are drawn, including process flow diagram, main equipment diagram and plant design diagram.Key words: four steps, conductive ink, waterborne acrylic resin, conductive carbon black目录1.引言11.1

10、导电油墨的简介11.2导电油墨在国内外的发展概况11.2.1导电油墨在国内发展概况11.2.2导电油墨在国外发展概况21.3.导电油墨生产所面临的问题31.4设计的目的及意义31.4.1设计的目的31.4.2设计的意义31.5设计待解决的问题42.水性导电油墨生产工艺流程设计52.1 水性导电油墨的生产方法52.2原料组成52.3工艺路线的确定62.3.1粘结剂树脂体系的制备72.3.2导电填料的预处理72.3.3导电油墨各组份的混合72.3.4导电油墨的研磨72.3.5导电油墨的调制82.3.6导电油墨的包装82.3.7设备清洁82.4工艺流程简图83.物料衡算93.1数据资料93.2计算基

11、准与计算单位93.3 计算顺序93.4每批所需生产量的计算93.5主要物料投入量的计算103.6物料投料量汇总103.7各个操作单元的物料衡算113.8.1混合分散1工序的物料衡算123.8.2在混合分散2工序的物料衡算133.8.3混合分散3工序的物料衡算153.8.4研磨工序的物料衡算153.8.5调制再分散工序的物料衡算163.9产品包装计算173.10物料衡算表184.热量衡算194.1热平衡方程194.2混合分散1的热量衡算194.3混合分散2的热量衡算204.4混合分散3的热量衡算214.5研磨工序的热量衡算224.6调制再分散的热量衡算234.8传热介质的用量245.设备工艺计算

12、255.1釜体设计计算255.2.1混合分散釜1设计计算255.2.2混合分散釜2设计计算265.2.3混合分散釜3设计计算275.2.4研磨釜设计计算285.2.5调制分散釜设计计算286.车间布局设计316.1车间布局的基本原则316.2车间设备布置316.3 厂房形式316.4车间设备布置图326.5厂房布置327三废处理337.3废水成分和处理337.4废渣成分和处理348成本与利润核算358.1设备成本358.2 原料及包装成本358.2.1 原料成本358.2.2包装成本368.3 工作人员成本368.4 厂房成本378.5 生产水、电费成本378.5.1 生产水费成本378.5.

13、2 生产电费成本378.5总成本与利润的核算389结论39参考文献40致谢41附录4211.引言1.1 导电油墨的简介现如今，随着我国经济的快速发展，导电油墨在我国电子工业中是一种由导电材料制成的导电浆料，在电子工业中占有重要地位1。以往电路板的生产中，在传统的电路板的制作涉及到很多道工序，在这一过程中会消耗并浪费大量的金属材料和化学物质的废液，造成了很大的费用和对环境造成了一定的负担，采用导电油墨印刷技术可以提高生产效率，节约能源，保护环境，减少资源浪费。在今后，导电油墨印刷工序代替蚀刻工序是电路板制作发展的方向。蚀刻工序耗费了很大一部分能源，导电油墨的使用可以有效的减少了资源的浪费，同时可

14、以简化生产工艺和提高生产效率，而且导电油墨的印刷在电路中可以根据电路的分布进行降低能耗复杂的工序，同时通过印刷可以有效的简化生产工艺的同时提高生产效率，减少了能耗，能够根据电路的布置敏捷地进行印刷。随着电子行业的发展和技术的不断跃进，导电油墨的应用迅速发展，在柔性电路板和薄膜幵关等等取得一定的成就，由此促进导电油墨技术的发展，导电油墨除了节能环保和减少印刷成本之外，在印刷电路上也有许多其他的优点，例如：良好的导电性和与基体的粘接性，还有可以在较低温度下固化，可避免高温下对基体材料的损坏和对性能的影响，而且较低温固化可以让基体种类的选择更多，可避免基体的局限性。导电油墨作为一种具有明显优势的功能

15、材料，已成为电子工业中一种新型的导电基础材料，其应用日益广泛2。1.2导电油墨在国内外的发展概况1.2.1导电油墨在国内发展概况导电油墨是一种由导电材料制成的浆料。在传统印刷的基础上，导电油墨印刷相比是种节能环保型出产品。从功能方面，除了在印刷电路板的印刷中发挥足够的重要性，在其他领域也愈发重要，导电油墨向着功能更全以及更为智能化的方法发展1。我国是电子行业的大国，在中国信息工业这个市场中不管自用和外销，需求量巨大。印制电路板（PCB）作为电子电子元器件二级封装用的载板，它是信息工业最基础的电子产品，已经成为信息产业界的重要产业。作为PCB生产的第一大国，而且进入持续增长阶段，中国PCB行业产

16、值将从2016年271亿美元增长到2020年的311.3亿美元，年复合增长率3.5%。导电油墨作为印制电子技术中的关键材料之一，如果这能有规模且达标地生产，将是巨大的经济效益。在最近十几年来，导电油墨的应用越来越广泛，例如电子行业的电脑、移动设备、玩具还有越来越热门的射频识别技术等行业。仪表显示器件以及太阳能电池是它的最大下游，在未来其他更加先进的应用也将按一定速度保持增长，例如触摸传感器以其电极、RFID以及电子纸张3。从本世纪初，我国才开始对导电油墨进行研究，所以我国导电油墨生产的研究起步较晚，技术上相比欧美等国家有一定的差距，但在近十年来相关研究发展速度很快，获得一部分的科研成果。尤其在

17、导电填料方面的研究取得了阶段性成果，这有助于我国导电油墨的进一步研究与开发。可以预计，在未来五到十年，中国在该领域的研究将会有突破性进展并达到普遍实用水平。国内行业中公司的高度关注，投资建立其研发中心，重点研制金属导电油墨4。随着导电油墨重要性的逐渐认知，这个认知拉开了我国对导电油墨制备研究的序幕。国内也有不少人申请了导电油墨的相关专利，徐若谷5公开了一种彩色导电油墨的专利，色粉、导电树脂和溶剂是油墨的主要组分。武汉大学的钱俊等人6提供了一种水性导电油墨的制备方法，以树脂为连接料、乙炔碳墨为导电填料，水为溶剂。北京化工大学的魏杰和王玥公开一种喷墨导电油墨的制备方法，将丙烯酸酯预聚物和丙烯酸酯类

18、活性单体加入到纳米银分散液中，制备先光固化后热处理的双重干燥方式的导电油墨7。 由此可见导电油墨的研究的进展十分迅猛。但是，与国外相比，我国在导电油墨工艺方面还有相当大的差距，长期处于落后阶段，未能形成导电油墨的大规模产业化生产。面对经济高速发展下能源的需求日益增大和环境保护的双重压力，加快这一行业的规模产业化进程就显得更为迫切。1.2.2导电油墨在国外发展概况近半个世纪以来，美国等国家对导电油墨的性能研究技术越来越成熟，现代技术的快速发展，油墨的功能性也越来越全面，相比中国来说，无论是导电油墨的研究时间和现有的科研成果来说暂时是落后于美国等国家。1948年，美国第一次公布了一种带有导电性能的

19、涂料制造专利，这种涂料是由银和环氧树脂复合制备的，这是跟导电油墨相关的最早的研究8。现如今，信息行业的快速发展，导电油墨的研究的进展十分迅猛，结合印刷技术，导电油墨的应用越来越被人们所关注。导电油墨的应用越来越受到许多国家的重视，有些国家投资建设研究所，专门研究导电油墨的各项应用，从导电油墨的性能的开发，性能的考量，结合现有生产工艺可行性、核算成本和环境保护。高性能的导电油墨市场的经济潜力是巨大的，在2015年，仅导电银油墨市场而言, 就达到24亿美元的规模，而且导电油墨市场规模还会逐年增大，因而诞生了一批研究高性能导电油墨企业。美国杜邦公司开发了一种产品号为5033的导电油墨，其导电填料是银

20、，固含量在30%60%，此导电油墨可以用来印制HF和UHF的电子标签天线9。Nano Products公司研发了一种以银为导电填料的油墨，可用于液晶显示器和等离子显示器的印刷，油墨的导电性、电磁屏蔽以及透明度等性能均能基本达到要求10。韩国ABC公司以纳米银为导电填充料，研制可用于RFID、PCB及柔性印刷电路板的导电油墨，同时可用作电磁波屏蔽印刷材料11。目前来看，无论是导电油墨生产工艺或应用性能来说，国外的研究和生产工艺领先于国内，在国内的电子市场的高性能的导电油墨大部分是来自国外的供应。在国外，从环保角度来看导电油墨中挥发性有机化合物（VOC）含量越来越受到人们的关注，目前是技术应用在一

21、定程度可以控制挥发性有机化合物含量4。在现如今，导电油墨的高性能低成本成为人们研究的方向，在减少成本的同时保证油墨导电膜的性能，在达到相同导电率的同时，保证其他性能也是优良的。现如今，随着信息时代的高速发展，导电油墨就像信息时代发展中的导航灯，指引着方向，让这个时代高速地发展。1.3.导电油墨生产所面临的问题在导电油墨的功能性实用性等不断发展历程中，到如今，导电油墨的种类已经有许多种，基本能满足各种电路板的印刷和其他电子产品设备的要求，但是较先进性能的导电油墨目前还在处于实验阶段，有规模的工艺生产还需要一定的技术沉淀和时间。就目前导电油墨生产情况来看，主要面临的问题分布在一下几个方面：从生产工

22、艺方面来说，导电油墨对工艺的要求较高，各步骤工艺的严谨性都对油墨的产率和性能有一定的影响，对设备的要求和对操作员的综合素质要求比较高。从环保方面来说，生产的挥发性有机化合物的控制，废液废渣的处理的要求也比较高，因此需生产工艺和生产材料着手，从一定程度改进工艺上所出现的问题。从经济方面来说，由于对各原料和助剂的质量要求高，生产设备的造价大，且生产的工业废液排放的处理设备，因此造成成本高的问题。1.4设计的目的及意义1.4.1设计的目的随着现代信息化水平的进步与发展，迅速地提高了电子信息化水平，同时对电路板的材料和电路的印刷工艺的需求量也日益增加，各式各样的电路板都需要导电油墨来做电路板印刷的基料

23、，导电油墨的出现和应用也在一定程度上改变了传统电路板的印刷方式和使用的效果，导电油墨，凭借其操作便捷、污染少，使用效果好的特点，被广泛的应用。本设计为年产一万吨的水性导电油墨，本着质量保证，环保高效的生产生产理念，设计出水性导电油墨生产的整个工艺流程，满足当前迅速发展的印刷企业，在水性导电油墨中，水性导电油墨的优势体现在：1)可挥发性有害有机物（VOC）含量少 2）水作为分散介质，不易燃不易爆，利于运输和储藏 3）耐磨性，耐老化性高，不易氧化4）在印刷工艺中，烧结温度低，不需要特殊的条件，方便操作。 1.4.2设计的意义现如今，信息时代的高速发展，2G时代到普遍4G且推广5G时代，我们见证了信

24、息发展的程度，人们对电子制品的要求也是越来越多，追求高智能的电子产品，导电油墨发展对信息化的社会具有重大的意义。导电油墨的出现在一定程度上改变了传统电路板的印刷方式，相比之下降低印刷的成本、提高效率也减少了环境的污染，在这个逐渐重视环境保护的时代里具有重要的意义在全社会提倡节能、减排这个大趋势下, 导电油墨一方面能够缓解传统工艺对环境的影响。另一方面打开这个大市场获取经济利益。1.5设计待解决的问题本次设计的研究内容为：了解导电油墨生产工艺操作的要点与概念，了解导电油墨对电子行业与其它领域的应用价值，对于导电油墨的龙头企业进行调研与分析，对于生产工艺所出现的错误进行总结与分析解决方法。在本次设

25、计中要解决的关键性问题有： 1）选取合适的原料、填料提高质量降低成本 2）工艺生产中，各工艺过程的设计 3）研磨，调制过程，如何提高效率和产率 4）分散釜的选用，选取合适大小、功率、材料的混合搅拌釜 5）水性导电油墨调制阶段的控制2.水性导电油墨生产工艺流程设计2.1 水性导电油墨的生产方法目前导电油墨的生产步骤主要分为两大部分，第一部分是配料部分，整个工艺流程来说，配料阶段分为三次来进行，先是粘结剂树脂体系生产的配料，先按照设定好的配料比例，将粘结剂、溶剂两者混合充分的混合形成粘合剂树脂体系；然后是导电填料的预分散，将导电填料、去离子水、分散剂，消泡剂等组分充分的分散混合；再与粘合剂树脂体系

26、混合研磨成油墨，再将研磨好的油墨移至分散釜，根据导电油墨的使用要求标准，按照比例加入氨水和去离子水，调制油墨的PH值。第二部分是导电油墨各组分的搅拌分散。各组分分散程度对成品性能有直接的影响，首先是油墨导电性的要求，如果分散不均匀，会导致导电性差，重则没有导电性。其次影响印刷电路的效果，在印刷时，导电油墨成分比例要有一致性，否则容易导致印刷不平整和电路故障，所以搅拌分散在导电油墨的生产过程中十分重要。第三部分是研磨部分，各组分在研磨机剪切力的作用下，将导电填料固体颗粒碾压小，研磨成规定要求细度的颗粒。通常来说，研磨过程需要注意的参数是：研磨细度、研磨时间、研磨机的清洗难易程度。第四部分是调制部

27、分，通过用加水和氨水，可以降低墨黏度和调节油墨的PH值，主要为防止水墨在贮存运输中聚结发霉。最后部分就是检测合格，然后出料装罐包装。2.2原料组成水性导电油墨的原料组成主要为：导电填料、粘结剂，溶剂和助剂。（1）导电填料：导电填料具有一定的导电性，在本设计中，导电油墨充当着重要的角色，它要赋予油墨的导电性能，所以也可以是导电填料的选择和配比可以直接影响到导电油墨整体性能。导电填料一般分为金属类和非金属类，常用金属类有金粉、银粉和铜粉，它们的导电性能优良但是价格贵，在生产使用中受到了成本的限制。常用非金属类有炭黑、石墨、碳纤维，它们的价格便宜，但是价格便宜，可满足常规的使用要求，如果填料用量配比

28、得到对导电油墨的性能影响不大。本生产设计选用导电炭黑作为导电填料。（2）粘结剂：粘结剂有一定的胶黏性，某种意义有架桥的作用，在导电油墨的应用中，粘结剂是组成导电油墨的主要成膜物质在导电涂层中起骨架作用。在一定程度上决定了导电油墨的物理特性，例如耐磨性、附着力和老化性。本生产设计选用水性丙烯酸树脂液。（3）溶剂：在导电油墨的生产中，溶剂非常重要，它能够溶解树脂，给予导电油墨墨性；调节黏度，给予印刷适应性；调节干燥速度油墨成膜，还要求具有安全无毒的特性，因而水性导电油墨的生产的选用主要溶剂是去离子水。油墨生产中选用无水乙醇作为辅助溶剂，无水乙醇可以辅助水增强溶解树脂的能力，提高分散性能，并加速颜料

29、渗透，抑止油墨发泡效应。本生产设计选用去离子水和无水乙醇作为溶剂（4）助剂：在油墨的生产中，为了提高水性油墨的各项性能，需要添加各种助剂。分散剂的作用是使导电油墨中的各个组分分散，不易结团；消泡剂的作用消除水性油墨中的泡沫；氨水作为水性油墨墨稳定剂，主要为防止水墨在贮存、运输中聚结、发霉，可以降低墨黏度和调节水墨的pH值；本设计助剂选用分散剂、消泡剂和氨水。（5）物料的信息各组分的具体物料信息见表2.1表2.1物料具体信息名称厂家密度 kg/m3单价 元/吨炭黑F900A天津亿博瑞化工有限公司180030000水性丙烯酸树脂液H222-B佛山市红树水性印涂材料有限公司118020000去离子水

30、东莞市粤戴水处理设备有限公司1000300无水乙醇济南双盈化工有限公司7905500消泡剂济南铭亮化工有限公司970013000分散剂 N-1762广东南辉新材料有限公司104010000氨水临沂冯唐化工有限公司101015002.3工艺路线的确定此设计主要的工艺过程为各配料助剂与导电炭粉和水性丙烯酸树脂液的搅拌分散混合。先是粘结剂树脂体系部分的制备、后是导电填料的预处理，然后再经过研磨过程和配制以及再分散过程，总体工艺而言都为物理变化过程，工艺流程中主要产生问题的地方为各组分混合过程中分散不均匀、研磨过程中的损耗和控制、以及各设备残留物的处理。为了有效的避免损害，需要选用合适的研磨设备以及最

31、优的混合搅拌速度与时间。本工艺流程为间歇式操作，每批时间为4小时，其中包括进料、混合、出料、研磨、和配制，工艺流程分为四个大的混合过程：一为在混合搅拌釜A中进行以水性丙烯酸树脂液物质与其他溶剂的分散；二为在混合搅拌釜B中进行导电炭的预处理，将导电炭黑与助剂进行混合分散；三为在混合搅拌釜C中将组分A和组分B混合分散得到C组分后进料到研磨部分；四为在混合搅拌釜D中，将研磨完的油墨进行粘度和PH值的调制后混合分散均匀；在整个工艺流程中，各物料的进料时间、混合分散时间、搅拌的速度的控制以及出料时间需要合理的控制，只有各个步骤之间衔接合理，才能得到理想的制品。在此工艺流程中，研磨部分进行时，需要控制好颗

32、粒度的大小，确保研磨成品的高质量以及把控好此过程中的损失，出料量与进料量之间的差异不能过大。2.3.1粘结剂树脂体系的制备粘合剂树脂体系是组成导电油墨的主要成膜物质，在导电涂层中起骨架作用，首先将水性丙烯酸树脂液、去离子水和无水乙醇通过离心机分为三个进料管道加入到分散釜1中（加料时间为10min），设定搅拌的速度，先是调至低速档低速搅拌（约75r/min）分散5分钟。后调整搅拌速度，调至高速档高速搅拌分散（约100r/min）15分钟，使用分散釜中的搅拌桨将体系中的各个组分混合分散均匀，后溶液呈均匀淡黄色透明液体即混合分散完成得到树脂溶液体系，称为A组分，通过出料管道出料。2.3.2导电填料的

33、预处理导电填料，在油墨中起导电作用，预处理是将导电炭黑使用人工加料，而去离子水，分散剂和消泡剂通过离心机分为三个进料管道同时加入分散釜2中内（加料时间为10min），设定搅拌的速度，先是调至低速档低速搅拌（约80r/min）分散10分钟。后调整搅拌速度，调至高速档高速搅拌分散（约140r/min）15分钟，后呈有一定黏度的黑色液体，得到导电填料体系，称为组份B，通过出料管道出料。2.3.3导电油墨各组份的混合混合的过程是研磨前油墨各组分的预处理，也是油墨各成分的初分散，将组份A与组份B分别通过离心机分两个进料管道加入分散釜3中，先低速（约50r/min）后高速（约95r/min）分别搅拌分散1

34、0分钟,得到水性导电油墨。称为C组分。2.3.4导电油墨的研磨研磨的过程是通过研磨机的剪切力，将油墨的各组分研磨至一定标准的细度，达到印刷电路的要求，将C组分通过离心机加入到研磨机里面（加料时间为10min），研磨时长120分钟，细度达到15m以下即可，得到研磨后导电油墨，称为D组分，通过出料管道出料。2.3.5导电油墨的调制调制，所谓调制就是调制油墨黏度和调节油墨的pH值，为了提高水性油墨的各项性能，防止水墨在贮存、运输中出现问题，需要用助剂进行调制将研磨后的导电油墨，若不调制达到一定的要求，导电油墨的保质期和性能等都会大打折扣。通过离心机和加料管道移至分散釜4中，依次加入去离子水和氨水，调

35、制导电油墨的黏性和PH值。再高速搅拌分散10分钟（约95r/min），符合规格要求后出料。2.3.6导电油墨的包装将调制合格的水性导电油墨，通过出料管道分装为1000kg/桶的装产品。2.3.7设备清洁当生产工艺进行完毕，水性导电油墨出料完成后到，第二批产品生产前，应该进行设备清理。在每次混合分散中，分散釜内都会有物料的残存，如果不及时清理，会对下一批的生产造成影响，所以清洗过程尤为重要。使用去离子水分两次进行清洗，第一次通过清理管道进入，去离子水注满釜内的1/2，打开搅拌桨，清洗五分钟后废水排污管道排出，第二次也通过清理管道进入，但去离子水注满釜内的1/3，打开搅拌桨，清洗五分钟后废水排污管

36、道排出即完成对分散釜的清洗，保证每批水性导电油墨的质量。2.4工艺流程简图图2.1工艺流程图3.物料衡算3.1数据资料1.生产类型:间歇型2.生产规模:10000吨/年3.生产方式：一年工作330天，一天工作24h分4班制操作，4B/d4.生产周期：分散釜A和B停留时间0.5h、分散釜C停留时间0.15h、研磨停留时间2h、调制分散停留时间1h，清洁停留时间1h，包装停留时间0.5h，进料出料停留时间0.75h周期共6h。3.2计算基准与计算单位因为是间歇操作过程，所以基准为“批”，单位为 B/d，每批单位kg/B。3.3 计算顺序由于产物与原料之间的化学计量关系比较简单，且整个工艺过程比较简

37、单，容易得到产量与单体原料投料量之间的比例关系，按照生产的成品总量再根据各工艺的损耗率得到各组分原料的量，所以采用逆流程的计算顺序。3.4每批所需生产量的计算每年生产10000吨，每年工作330天，每天生产4批。则，每批所需生产量为：100000003304=7576kg/B 因为每部生产的成品率为90%，损耗的10%包括（未反应的物料和研磨的损失产物以及在设备和管道中的残留部分） 所以每批因投入的物料总量为：757690%=8418kg/B3.5主要物料投入量的计算因为在水性导电油墨中的水性丙烯酸树脂占30%；导电炭黑占20%；每批水性丙烯酸树脂用量：841830%=2525.4kg每批导电

38、炭黑用量：841820%=1683.6kg所以，每批水性丙烯酸树脂的投料量为:2525.4kg/B每批导电炭黑的投料量为：1683.6kg/B3.6物料投料量汇总各反应工序物料的投料量如表3.1，3.2，3.3所示1）混合分散1为树脂体系的制备，水性丙烯酸树脂液，去离子水和无水乙醇的物料配方用量如表3.1所示：表3.1分散1原料的物料用量物料名称物料所占比例投料量 kg/B水性丙烯酸树脂液50%2525.4去离子水28.3%1429.4无水乙醇21.7% 1096混合分散1损耗率为：1%，则损耗量为：50.59kg/B有效产量为：投料总量-损耗量=5050.8-50.59=5000.21kg/

39、B2)混合分散2中为导电填料的预处理，导电炭黑、去离子水、分散剂和消泡剂的物料配方用量如表3.2所示：表3.2分散2原料的物料用量物料名称物料所占比例投料量 kg/B导电炭黑66.7%1683.6去离子水23.3%588.1分散剂6.67%168.4消泡剂3.33%84.1混合分散2损耗率为：1%，则损耗量为：25.24kg/B有效产量为：投料总量-损耗量=2524.2-25.24=2498.98kg/B3)混合分散3中：混合分散3工序是将分散1和分散2的产物进行再一次混合分散，所以说混合分散3的物料投入总量是分散1和分散2的产量在同一物料量体系下，所以分散1和分散2的物料投入总量为：7575

40、kg/B则分散3投料量为：投料总量-（分散1的损耗量+分散2的损耗量）=7575-（50.59+25.24）=7499.17kg/B分散3投料量总计：7499.17kg/B分散3损耗率为：1%，则损耗量为：74.99 kg/B分散3有效产量为：投料总量-损耗量=7499.17-74.99=7424.18.18kg/B4)研磨工序中研磨工序的投入量为混合分散3的有效产量；则研磨工序的投料量：7424.18kg/B研磨工序损耗率为：4%，则损耗量：296.97kg/B研磨有效产量：投料总量-损耗量=7424.18-296.97=7127.21kg/B5)调制再分散为导电油墨的调制过程，提高油墨性能

41、，该工序研磨后的导电墨水和氨水以及去离子水的物料配方用量如表3.3所示：表3.3调制的物料用量物料名称投料量 kg/B研磨后的导电墨水7127.21氨水282.5去离子水400.6调制再分散工序的投料量总计：7810.31kg/B调制再分散工序的损耗率为：3%；则损耗量：234.31kg/B导电油墨有效产量为：投料总量-损耗量=7810.31-234.31=7576kg/B3.7各个操作单元的物料衡算物料平衡图如图3.1所示图3.1物料平衡图M1水性丙烯酸树脂；M2去离子水；M3无水乙醇；M4混合分散1工序中未反应的残余物；M5产物A;M6导电炭黑；M7去离子水；M8分散剂；M9消泡剂；M10

42、混合分散2工序中未反应的残余物；M11产物B；M12混合分散3工序中未反应的残余物；M13产物C；M14研磨工序中未反应的残余物；M15产物D；M16氨水；M17去离子水；M18调制再分散工序中未反应的残余物；M19成品水性导电油墨。3.8.1混合分散1工序的物料衡算混合分散1工序的物料平衡图如图3.2所示图3.2混合分散1平衡示意图M1水性丙烯酸树脂；M2去离子水；M3无水乙醇；M4混合分散1工序中未反应的残余物；M5产物A；每批水性丙烯酸树脂的投料量：M1=2525.4kg每批反应釜A的投入量为2525.450%=5050.8kg每批去离子水的投料量：M2=5050.828.3%=1429

43、.4kg每批无水乙醇的投料量：M3=5050.821.7%=1096kg每批未反应残余物的量：M4=(M1+M2+M3)1%=50.59kg每批产物A的出料量：M5=(M1+M2+M3)-M4=5000.21kg在混合分散1工序进行物料平衡的核算，由物料平衡定理可得：M1+M2+M3=M4+M5进料量=M1+M2+M3=5050.8kg出料量+损耗=进料量5000.21+50.59=5050.8物料衡算正确，由此可得，在混合分散1工序中，物料的投料量为5050.8kg/B，出料量为5000.21kg/B，残余损耗量为50.59kg/B3.8.2在混合分散2工序的物料衡算混合分散2工序的物料平衡

44、图如图3.3所示图3.3混合分散2平衡示意图M6导电炭黑；M7去离子水；M8分散剂；M9消泡剂；M10混合分散2工序中未反应的残余物；M11产物B；每批导电炭黑的投料量：M6=1683.6kg每批反应釜B的投入量为1683.666.7%=2524.2kg每批去离子水的投料量：M7=2524.223.3%=588.1kg每批分散剂的投料量：M8=2524.26.67%=168.4kg每批消泡剂的投料量：M9=2524.23.33%=84.1kg在混合分散2工序中每批未反应的残余物量：M10=(M6+M7+M8+M9)1%=25.24kg每批产物B的出料量：M11=(M6+M7+M8+M9)-M1

45、0=2498.98kg对混合分散2工序进行物料平衡的核算，由物料平衡定理可得：M6+M7+M8+M9=M10+M11进料量=M6+M7+M8+M9=2524.2kg出料量+损耗=进料量2498.98+25.24=2524.2物料衡算正确，由此可得，在混合分散2工序中，物料的投料量为2524.2kg/B，出料量为2498.98kg/B，残余损耗量为25.24kg/B3.8.3混合分散3工序的物料衡算混合分散3工序的物料平衡图如图3.4所示图3.4混合分散3平衡示意图M5产物A(树脂溶液);M11产物B（填料溶液）；M12在中未反应的残余物；M13产物C；每批树脂溶液的投料量：M5=5000.21

46、kg每批填料溶液的投料量：M11=2498.96kg混合分散3工序中每批未反应的残余物量：M12=(M5+M11)1%=74.99kg每批产物C的出料量：M13=(M5+M11)-M12=7424.18kg对混合分散3工序进行物料平衡的核算，由物料平衡定理可得：M5+M11=M12+M13投料量=M5+M11出料量+损耗=投料量7424.18+74.99=5000.21+2498.96物料衡算正确，由此可得，在混合分散3工序中，物料的投料量为7499.17kg/B，出料量为7424.18kg/B，残余损耗量为74.99kg/B3.8.4研磨工序的物料衡算研磨工序的物料平衡图如图3.5所示图3.5研磨工序平衡示意图M13产物C； M14研磨工序中未反应的残余物；M15产物D；每批产物C的投料量：M13=7424.18kg研磨工序中每批未反应的残余物量：M14=M134%=29