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水性聚氨酯与溶剂型聚氨酯比较优点水性聚氨酯的粘度不随聚合物相对分子量的改变有明显变化,即使分子内部形成桥联结构也无影响,所以可增加其聚合度来提高内聚强度而溶剂型聚合物的粘度随相对分子量的增加呈指数上升,桥联时易产生凝胶。
水性聚氨酯的流动特征呈现非牛顿性,而溶剂型般近似牛顿性,其第页粘度变化规律符合牛顿曲线。
水性聚氨酯易与其它树脂或颜料等物质混合来改进性能,降低成本,配方容易调整,设备易清洗。
而溶剂型聚氨酯受聚合物之间的相容性或溶剂的溶解性制约,配方影响因素较多,设备难清洗由于水性聚氨酯体系不使用或少使用有机溶剂,无中毒着火之患,符合环保要求,且涂膜综合性能好,因而在建筑涂料皮革家具等行业具有明显的优势,应用前景广泛。
缺点在相同固含量下,溶剂型聚氨酯的粘度随固含量的增加明显上升,而第页水性聚氨酯的粘度般比溶剂型的低,且其分散粒径小时粘度变大。
溶剂型聚合物的粘度可借助控制固含量或溶剂量来调整,而水性聚氨酯的粘度需用增稠剂来调整,这样使体系中水溶性成分过多,耐水性降低。
水性聚氨酯体系的防冻性有定限度,在北方冬季施工受到定影响。
水性聚氨酯应用最初水性聚氨酯主要作为皮革和纤维处理剂来开发的,随着其性能不断提高,应用领域也不断扩展。
用作涂饰剂与丙烯酸酯乳液或硅丙乳液复配成互穿网络结构的聚合物,可作为皮革鞋料等皮革制品以及传送带帐篷等工业用纤维纺织纤维的涂饰剂可用作汽车室内装饰箱包和罩布等的涂饰剂可用作耐磨耐冲击防应力断裂用体育场馆车库混凝土地面钢架结构大型设备机电设备公路桥梁高速公路护栏等的涂装,也可用于尼龙聚酯等高分子材料制品的涂装。
用作粘合剂可作为耐水耐化学品包装纸以及食品化妆品包装第页薄膜的粘接剂作为帐篷靴鞋箱包雨具家具纤维板等的粘合剂也可广泛用于塑料木材金属高分子材料电路板的粘接。
用作建筑涂料广泛用作高性能内外墙涂料地板涂料的成膜物,制成的涂料具有优良的弹性耐老化性和耐污性。
目前,水性聚氨酯树脂已在通用溶剂型聚氨酯所覆盖的领域大量使用,成功应用于轻纺皮革加工涂料木材加工建材造纸和胶粘剂等行业。
国内市场预测分析第页万吨国内聚氨酯树脂供求现状我国国民经济经过近十几年的高速发展,聚氨酯工业,包括从基本原料到制品和机械设备,已具有相当的规模。
目前,聚氨酯树脂的产量消费量,仅次于聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚苯乙烯等塑料品种位居第五。
产量年,我国聚氨酯的产量达到万吨,产值为亿元,比年的产量和产值分别增长了倍和倍。
进入世纪以来,我国聚氨酯产量年平均增长率达,详见图。
第页年年年年年国内聚氨酯年产量国内产量占世界的比例图国内聚氨酯产量统计图从图可以看出,我国聚氨酯行业在最近的几年中处于高速的增长期,第页我国聚氨酯产量占全球总量的比例逐年上升。
消费量国内聚氨酯制品消费方面,年国内共消费聚氨酯万吨,年年间国内聚氨酯制品消费的年复合增长率超过,中国第页成为推动全球聚氨酯市场前进最主要的动力。
在消费增速方面,弹性体和氨纶年均增速最快,分别达到和,硬泡软泡涂料合成革浆料鞋底原液胶黏剂密封剂六种主要产品的年均消费增速分别为,其中,胶黏剂密封剂主要应用在高速铁路航空航天等高端领域,未来也是最具有前途的消费领域之。
生产聚氨酯树脂的厂家我国聚氨酯生产主要集中在华东和中南地区,其产量约占全国总产量的,详见表。
表年中国各地区聚氨酯产量和平均增长率地区年产量年产量平均年增长率华北东北华东中南西南西北总计目前,我国聚氨酯树脂产量较大的企业有烟台万华上海华谊高桥石第页化上海氯碱化工北方化学上海联景集团等。
国外企业也十分看好中国这个巨大的消费市场,如拜耳巴斯夫亨斯迈陶氏化学科举亚德固赛等知名公司在中国都有定的市场,中国市场的诱惑力还吸引了马来西亚印度日本韩国等国的客户和厂商。
水性聚氨酯市场现状随着水性聚氨酯的合成技术的发展,其性能不断改进,促进了水性聚氨酯的飞速发展,应用领域已经涵盖了皮革纸张纺织涂料塑料橡胶第页等。
目前,我国水性聚氨酯生产厂家有百余家,分布在多个省市,以华东地区尤其是浙江温州带最为集中。
有关分析资料表明,年,我国水性聚氨酯总产量达万吨,国内消费量为万吨计。
年,国内水性聚氨酯的年总产量约万吨至万吨左右,增长率为。
目前,国内聚氨酯中水性聚氨酯的应用水平在左右,年均增长速度在左右,其主要应用市场也不再是几年前的皮革涂饰剂和胶粘剂,水性聚氨酯应用最多的是建筑涂料市场,约占半以上,其次是胶粘剂油墨光油等市场方面。
国内需求量预测全国聚氨酯树脂需求预测由以上分析可知,年以来,我国聚氨酯产量年平均增长率达,因此,预测到年我国聚氨酯产量将达到万吨。
年,我国国内聚氨酯树脂的需求量已达万吨年。
特别是硬泡第页在冰箱建筑隔热材料的应用开展和住宅业的发展引起的涂料粘合剂的需求正在不断扩大。
业内人士预测,今后段时间内,建筑节能汽车及轨道交通轻纺外贸和人口等大因素,将进步拉动我国的聚氨酯产业。
聚氨酯产品的需求还将有的高增长率。
因此可推测,到年,我国聚氨酯树脂的需求量将达到万吨。
在水性聚氨酯树脂方面,有关资料显示,目前,我国建筑涂料年需求量在万吨左右,其中可由水性聚氨酯涂料替代的高达万吨,仅这项即有百亿元人民币的市场空间。
中国市场未来几年对水性聚氨酯涂料的需求将保持在每年的增长速度,因此,水性聚氨酯仅在涂料方面的应用就将以的速度增长,市场前景非常乐观。
第页江苏省聚氨酯需求预测江苏省是我国东部沿海经济发达地区省份之,也是我国的化工行业起步比较早的地区。
随着经济快速发展,苏南地区化工企业如雨后春笋般建设起来,带动着很多相关产业的发展。
聚氨酯作为种用途广泛地化工原料,随着江苏省的化工产业的迅速发展,已经出现了供不应求的情况。
主要是因为江苏经济随着中国经济的腾飞也开始大量的向海外出口商品,从而极大的提高了聚氨酯的需求。
江苏省聚氨酯产量约占华东地区总产量的,因此,可推算出,年,江苏省聚氨酯产量约万吨。
若年平均增长率按计全国年平均增长率为,可推测出,到年,江苏省聚氨酯产量将达到万。
江苏省的皮革纺织纸张涂料都是出口极大的产品,所以这些外向型的企业对水性聚氨酯的需求也不断攀升。
预计到年,江苏省对水性聚氨酯的需求量可达万吨。
目前,江苏省水性聚氨酯的研发和生产起步不久,还未形成定的规模。
因此,江苏省十分需要成规模的水性聚氨酯生产线,以适应日益增长的环保和市场需求。
本项目在原有生产技术基础上进行技术改造,将形成万吨第页年的水性聚氨酯生产规模,以满足江苏省及周边城市的市场需求。
第页第章生产规模和产品方案生产规模根据企业现状和市场需求,确定该项目的生产规模为万吨年水性聚氨酯树脂。
技改项目实施前企业原有万吨年溶剂型聚氨酯树脂技改项目实施后企业总生产规模达万吨年聚氨酯树脂。
其中溶剂型聚氨酯树脂万吨年,水溶性聚氨酯树脂万吨年。
产品方案本项目的产品主要供给合成革和涂料生产用,产品牌号有很多种。
用于合成革生产的聚氨酯树脂牌号见表。
用于涂料及其它用途的,产品牌号第页暂未确定,在生产中将根据市场的需求确定牌号并适时调整产品方案。
产品质量标准目前,国内对聚氨酯树脂针对其不同用途制定了相应的质量标准。
本项目的产品主要供给合成革和涂料生产用,在生产中还将根据市场的需求调整产品方案,供给不同行业使用。
根据用途不同,产品执行的质量标准不同,详见表。
表产品质量标准序号用途执行标准名称标准号防水涂料聚氨酯防水涂料喷涂用塑料喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料建筑用塑料建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料冰箱用塑料冰箱冰柜用硬质聚氨酯泡沫塑料合成革用制革用水乳型聚氨醋涂饰剂第页我国针对合成革用水性聚氨酯制定有制革用水乳型聚氨醋涂饰剂质量标准,企业在此标准的基础上制定了人造革用聚氨酯树脂企业质量标准。
人造革用聚氨酯般型理化性能见表。
表人造革用聚氨酯般型理化性能序号型号牌号固含量粘度弹性模量拉伸强度断裂伸长率第页工艺技术第章工艺技术方案技改前工艺技术企业现有万吨溶剂型聚氨酯生产线,生产方式采用间歇式,分为多元醇合成和聚氨酯合成两个工序,工艺流程如图,所示。
第页图多元醇合成流程图图聚氨酯合成流程图从流程图可看出,聚氨酯合成首先由脂肪族二元醇乙二醇,丁二醇和脂肪族二元羧酸己二酸酯化聚合生成中间体多元醇,再由多元醇和异氰酸酯在溶剂二甲基甲酰胺甲苯丁酮的作用下聚合而成。
生产过程中所用第页二甲基甲酰胺等溶剂或多或少具有些毒害性,且在整个生产所需的原辅材料中所占比例高达。
技改后工艺技术水性聚氨酯树脂合成反应式第页图水性聚氨酯树脂合成反应式示意图工艺流程图技改后,生产方式仍为间歇式,首先由小分子醇和酸酯化聚合生成多元醇,多元醇再和以去离子水为溶剂,经过扩链剂扩链聚合生成水性聚氨酯树脂。
聚酯多元醇的合成方法和技改前相同,聚氨酯合成工序用溶有扩链剂的去离子水代替有机溶剂,工艺也有所改进,具体流程如下。
聚酯多元醇的合成第页聚酯多元醇的合成工序流程图同图。
水性聚氨酯的合成第页图水性聚氨酯树脂生产工艺流程图工艺流程简述聚酯多元醇合成工艺流程说明半成品聚酯多元醇合成工艺与技改前相同,由脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇按定摩尔比反应制得。
在常温常压下按照工艺配比要求向反应釡中加入乙二醇,丁二醇己二酸,加料方式是管道输送,开启搅拌装置搅拌物料,打开反应釡的导热油进口阀通入导热油釡内盘管加热釡内物料温度到约,物料开始脱水反应,继续升温到时停止升温,维持小时,脱水反应产生冷凝水经多次精馏回收醇类预聚合测定聚合物酸值达定值后,人工加入催化剂反应分钟,启动真空泵对反应釡抽真空以降低酸值提高聚合物分子量,打开氮气控制阀向反应釡通入氮气,氮气作用是防止釡内物料氧化,同时起到搅拌作用缩聚合启动油封式真空泵增加真空度除去残余的水分子和小分子第页醇,提高聚合物分子量检测聚合物的分子量,达到工艺要求后,开冷却水降温釡内盘管,待温度降低到时打开底阀,将物料用泵输送到聚酯多元醇罐储存待用。
水性聚氨酯合成工艺流程说明水性聚氨酯树脂合成采用预聚体分散法,由聚酯多元醇和异氰酸酯常压下预聚,预聚体经中和剂中和后,在较低温度下向预聚体中加入溶有扩链剂的去离子水,边扩链边分散制备而来。
其反应式如图所示。
预聚常温常压下将聚酯多元醇和按照工艺配比用泵送入聚氨酯树脂反应釡,开启搅拌装置搅拌物料。
开启蒸汽加热物料夹套加热到,反应小时。
回流在预聚体中加入助剂催化剂等,在的条件下回流反应小时中和反应测异氰酸根含量达规定值时,降温到以下,转入高速分散机,中速加入三乙胺中和分散乳化扩链反应高速加去离子乳化,使预聚体在剪切力作用第页下分散于水。
分散过程必须在低温下进行,以降低与水反应活性,参与反应的水相当于扩链剂,再用反应活性高的乙二胺二羟甲基丁酸在水中进行扩链,以快速促进链增长反应,生成高分子量的水性聚氨酯。
成品包装当聚合物达到定粘度后向夹套中通入冷却水冷却物料到,开启氮气控制阀向釡内通入氮气,打开釡底阀,将物料压入包装桶内包装即成品聚氨酯树脂,包装时将物料通过不锈钢滤网过滤杂质,成品用叉车运输到成品仓库。
工艺
