年产3500t聚丙烯酸树脂工艺设计报告

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1、中国石油大学（北京）成人教育毕业设计（论文）聚合物合成工艺课程设计---材料科学与工程专业题目：年产3500t聚丙烯酸树脂工艺流程设计姓名：学号：专业：材料科学与工程专业班级：指导教师起止日期2013年月日年产3500t聚丙烯酸树脂工艺流程设计17摘要该报告就选题目的和意义简单的介绍，研究本课题的意义和动机是什么，具体内容涉及到设计背景、聚合发放介绍、聚合工艺流程图、聚合工艺流程、聚合物合成工艺的物料衡量、聚合物反应器的设计以及最后的总结！关键词：聚丙烯酸树脂；工艺流程；动机；意义；设计背景；研究内容；研究重点、难点；方法介绍；物料衡算；反应器设计；总结目录17一、设计背景21、聚丙烯酸

2、树脂的性能32、聚丙烯酸树脂的用途33、聚丙烯酸树脂的发展趋势4二、聚合方法介绍51、反相悬浮聚合5三、聚合工艺流程图6四、聚合工艺流程71、工艺流程简介72、工艺流程分析7反应方程式7收集数据7五、聚合物合成工艺的物料衡算91、主要原料（丙烯酸）投料数量92、中和罐物料衡算93、NaOH调配罐物料衡算104、分散介质调配罐物料衡算105、聚合反应器物料衡算106、引发剂调配罐物料衡算107、整理并校核计算结果11六、聚合物反应器的设计111、反应器的类型112、反应器体积的设计113、外形尺寸的设计124、搅拌装置的设计14七、设计总结14八、参考文献1517第一章设计背景1、聚丙烯酸

3、树脂的性能聚丙烯酸树脂是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。因此，它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。聚丙烯酸树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系聚丙烯酸树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优

4、点，成为当前该领域的研究热点。目前世界聚丙烯酸树脂生产中，聚丙烯酸系占到80%。聚丙烯酸树脂17一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。当水中含有少量盐类时，反渗透压降低，同时由于反离子

5、的屏蔽作用，使高分子链收缩，导致树脂的吸水能力大大下降。通常，聚丙烯酸树脂在0.9%NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。2、聚丙烯酸树脂的用途目前其主要用途仍然是卫生用品，约占市场总量的70％左右。由于聚丙烯酸钠聚丙烯酸树脂吸水能力很大，并具有优异的保水性能，所以作为土壤保水剂在农业、林业方面应用范围很广。如果在土壤中加入少量的高吸水性聚丙烯酸钠，就能提高某些豆类的发芽率和豆苗的抗旱能力，使土壤的透气性能增强。另外，由于聚丙烯酸树脂的亲水性及优良的防雾性和抗结露性能，所以又可作为新的包装材料。利用高吸水聚合物独特性能制成的包装薄膜可有效地保持食品鲜度。在化妆品中加入少

6、量的高吸水聚合物，还可使其乳液粘度增大，是一种理想的增稠剂。利用高吸水聚合物只吸水不吸油或有机溶剂的特点，在工业上又可作为脱水剂。由于高吸水聚合物具有无毒、对人体无刺激性、无副反应、不引起血液凝固等特点，近年来，已被广泛应用于医药领域。例如，用于含水量大、使用舒适的外用软膏；生产能吸收手术及外伤出血和分泌液，并可防止化脓的医用绷带及棉球；制造能使水分和药剂通过而微生物不能透过的抗感染性人造皮肤等。3、聚丙烯酸树脂的发展趋势随着科学技术的发展，环境保护已越来越受到人们的关注。如果将高吸水聚合物装入到一个可溶于污水的袋中，并将此袋浸入污水中，当袋子被溶解后，高吸水聚合物就可迅速地吸收液体而使

7、污水固体化。在电子工业中，高吸水聚合物还可用作湿度传感器、水分测量传感器及漏水检测器等。高吸水聚合物可作为重金属离子吸附剂及吸油材料等。17近年来，国内外有关交联聚丙烯酸耐盐性高分子吸水树脂的制备方法有很多报道，如于祖荣等提出采用甲醇对树脂进行处理；任敬福、张林香等采用活化高岭土作为树脂添加剂；Bailey等采用纤维素酯或醚和丙烯酸酯接枝共聚；Rebre、小林隆俊采用了不同的悬浮稳定剂。这些研究虽然在一定程度上提高了所制备的聚丙烯酸