发布时间 : 星期五 文章课程设计 - 图文更新完毕开始阅读4fb715424b35eefdc8d333c8
2014年高分子学院工厂设计
间苯型等，分别制订其标准反应程序，输入电于计算机实行自动控制。于是实现了从原料的液态贮存与输送到产品的入库的高度自动化的生产。大大提高了备批量产品的质量稳定性，提高了生产效率。除了这种二元酸与二元醇熔融法间歇生产的传统工艺路线之外，环氧化物（主要是环氧丙烷）连续反应工艺路线也正在不断发展。
树脂的配方设计日趋灵活并完善。树脂的品种规格必须满足用户要求。用户对树脂的物理、化学性能的要求是设计树脂配方的依据，目的，在配方设计中已产生了较系统的设计原理，可以灵活地调节树脂的组分与添加剂以满足以各种特定的要求。
1) 选用不同的二元酸、二元醇并调节其用量，以确定不同的分子链结构。 2) 选用不同的引发剂（催化剂），或联用两种引发剂以满足固化性能要求。 3) 促进剂与阻聚剂的平衡，以调节树脂的不同的凝胶时间、固化时间与放热峰温
度。
4) 加速剂即辅助促进剂兼凝胶稳定剂的使用，使树脂的固化工艺增加了灵活性与
可靠性。
5) 各种特性添加剂（抗氧剂、阻燃剂、光稳定剂、表面隔离剂、润湿剂、防沫剂、
表面活性剂等）的使用使树脂的品种更为丰富。 新品种树脂的发展，特别是阻燃树脂、S MC和B MC用树脂的进展对树脂应用的扩大起了很大作用。乙烯基酯树脂的发展呈现了一大类新的树脂系列，展示了良好的前景，其他加柔性树脂、发泡树脂、低挥发树脂以及聚酯水泥等品种正在开辟其应用市场。
树脂合成设备不断更新，保证了高效率，高质量的自动化工艺的要求。 1) 适应不同树脂工艺的要求，设计具有不同加热系统、惰性气体管系的反应锅
（釜）。
2) 分馏拉的高效率化以及热交换器的设置。 3) 自动称量配料，自动调节反应工艺参数。 4) 设计合理的添加剂输入及回流管线。
5) 采用自制惰性气体，以满足反应过程的要求
6) 各种固体原料均采用加热熔融后贮存与输送，为此设立了相应的贮存、输送、
回流等装置。
7) 废气进行了净化处理。
在树脂的加工成型方面．随着应用领域的扩大，从手糊、喷涂成型发展到注塑、模压、缠绕、离心、连续制板、拉挤等多种成型方法、成型工艺设备有十五种以上，其机械化、自动化水平逐步提高，产品质量稳定，成本降低，实现了高效率生产。
片状模塑料（SMC）与团状模塑料（BMC）技术日益成熟，可以机械化大量生产汽车外壳部件以及其他工业及日常用品部件。其产量大，质量高，成本低。 随着复合材料应用的推广，人们对增强材料和填料逐渐重视起来，研究改进纤维增强材料与填料的性能，使之满足均匀分散、合理分布以及与树脂牢固粘结等性能要求，促使纤维状与颗粒状的增强材料与填料的表面处理技术的进展。 分析检验和质量控制方法日趋完善。对树脂原材料的检验建立了严格的制度，
对树脂中间产物的检验也很严格，只有对缩聚反应产物和稀释液中的交联稀释剂
9
2014年高分子学院工厂设计
进行热稳定性试验以后才能进行混溶稀释，树脂稀释后在放料装桶前又经过严格检验才能过滤、装桶、入库或出厂。各种检验方法和仪器也日益齐全。
为了对树脂的微观结构进行分析，采用了质子核磁共振仪，可以研究分子结
构和固化机理。用胶体渗透色层法可以分析树脂的分子量分布。用热分解色层法可以研究交联产物的结构。为探测复合材料内部可能存在的缺陷，采用了超声波扫描以及放射性指示剂等方法。
树脂固化后的防老化研究工作也取得了显著进展，对树脂老化机理有了进一
步认识，指导了树脂及应用中应采取的防老化措施，并取得了成果。
不饱和聚酯树脂作为一种新型的热固性树脂进入工业化生产至今只有40余
年历史，虽然已经获得系统的理论和科技成果，形成了自己独立的工业和技术体系，但这门行业还较年轻，许多方面还不够成熟，特别是理论上还存在许多课题有待进一步探讨和说明。展望未来，其发展前景是良好的。作为一种新型复合材料，其生产必然合继续增长，应用领域也将进一步扩大，生产技术将进一步提高和完善。
在树脂生产工艺方面，随着环氧丙烷连续生产方法的成熟，通向树脂的大批
量生产将逐渐推广采用这种方法。于是连续法和传统的间歇法生产将各自发挥特长来生产不同类型与规格的树脂。两种方法的自动化水平将进一步提高，树脂生产也将实现全线自动化。
在树脂品种方面，传统的通用树脂、耐化学树脂、阻燃树脂、板材树脂、浇
注树脂、模压树脂等仍将为树脂的主要品种，但其配方将继续改进以提高使用性能。各种新型的树脂也将不断出现或成熟推广。特别值得注意的是以下五个方面： 1） 阻燃树脂，将不断改进其发烟性，采用新的含卤素原料，提高阻燃性能，其应用将随成本降低而进一步增加。
2） SMC、BMC树脂伴随着整个模塑料生产的增长，也将进一步扩大应用，树脂的性能将进一步改进，增稠效果和收缩控制等将进一步稳定。
3） 浇注树脂具有良好的发展前景。因为非纤维增强的制品往往可用浇注成型；纤维增强的制品随车间空气中苯乙烯含量限制趋于严格，也产生了由开口型铺层改向闭模浇注成型的转变。
4） 拉挤成型、连续制板等自动生产线的推广，对树脂的需求也将增大，性能要求也将更严格。
5） 乙烯基酯树脂是综合不饱和聚酯与环氧树脂两种树脂的优点而产生的一种新型树脂，由此产生了一族新型的品种，其发展前途是很大的，随着成本的降低，其应用将得到推广。
在不饱和聚酯的应用技术方面，随着产品进一步伸入到国民经济各部门，其
加工制造方法也必须适应实际需要而改进，新的加工工艺和设备还会出现。各种产品的加工都逐步走上了机械化、自动化，自动化的连续生产线将不断改进和提高。例如制板、棒、管、容器以及各种异形制品等都将逐步以连续生产的生产线形式实现高效率、高质量的产品。
在不饱和聚酯理论科学方面目前还落后于技术实际的进展，许多生产中的技术问题通过经验的积累得到了解决，但理论上还有争论。今后，对树脂微观结构的研究必将取得更多的进展，以便指导配方设计、稠化、凝胶、固化等过程的控制，性能的改进。对树脂与纤维、树脂和填料界面状态的研究对于改进制品的加工工艺和性能将起重要作用。复合材料结构设计理论必然会进一步改进和完善，对于树脂与纤维增强材料的加工制造以及推广应用提供科学的设计与计算方法，
10
2014年高分子学院工厂设计
推动复合材料科技水平的提高。
2. 投资的必要性和经济意义。
聚酯指的是二元羧酸和二元醇经缩聚反应而成的聚合物。 聚酯树脂可分为两类：一类是饱和聚酯树脂（Saturated Polyester Resins），其分子结构中没有非芳族的不饱和键，如聚对苯二甲酸乙烯酯。这是一种热塑性树脂，可以用来制作“涤纶”纤维和“涤纶”薄膜。另一类是不饱和聚酯树脂（Unsaturated Polyester Resins, UPR），其分子中含有非芳族的不饱和键，可
用适当的引发剂引发交联反应而成为一种热固性塑料。
不饱和聚酯树脂具有良好的加工特性，可以在室温（不低于15℃）、常压下固化成型，不释放出任何副产物。而且树脂的粘度比较适宜，可采用多种加工成型方法，如手糊成型、喷射成型、挤拉成型、注塑成型、缠绕成型等。因此，不饱和聚酯树脂已被广泛应用于玻璃纤维增强材料（即玻璃钢）、浇铸制品、木器涂层、卫生洁具和工艺品等，在建筑、化工防腐、交通运输、造船工业、电气工业材料、娱乐工具、工艺雕塑、文体用品、宇航工具等各行各业中发挥了应有效用。
不饱和聚酯制品在第二次世界大战期间，首先在军事航空上得到了应用。战后，不饱和聚酯就推广到民用方面，并迅速普及到西欧、日本、苏联及世界各国。1950年以后，玻璃钢制品一直是不饱和聚酯的主要用途，但油漆基料仍在继续应用，1955年后又生产为无溶剂漆。1957年聚酯的浇注应用有了新的突破，开始用于生产“珍珠”钮扣。1959年以后又用于制造人造大理石、人造玛瑙、以及地板与路面铺覆材料，应用日益广泛。
1957年以后，聚酯树脂的成型加工方法有了重大，出现了团状模塑料（BMC、DMC）和片状模塑料（SMC）、使聚酯制品能以实现高速率、高质量、低成本的大批量生产。特别在汽车工业中因限制燃油消耗而要求使用轻质高强的复合材料时，对聚酯片状模塑料（SMC）的需求更为增长。到1967年全世界不饱和聚酯的产量已达18万吨左右。9年后，1976年即增加到63万吨。1984年120万吨。可见其发展速度之快。1984年，全世界各种树脂玻璃钢产量已达200万吨左右。
表一列出了1984年全世界及美、日、西欧和我国不饱和聚酯树脂总产量及各种树脂玻璃钢总产量。
表一 1984年世界不饱和聚酯树脂与各种树脂玻璃钢产量 全世界 美国 日本 西欧 我国 聚酯树脂总产量，万吨 聚酯树脂用于玻璃钢的比例，% 各种树脂玻璃钢总产量，万吨 126 200 56 76.3 97.9 19.4 77 25.4 50.8 2.5 80 4.5 聚酯玻璃钢在工业、建筑、交通等各部门的应用极其广泛，表二所示为1984年美、日、英、联邦德国等国玻璃钢在各方面应用所占比例。
表二 1984年西方主要国家玻璃钢应用分配情况（%）
11
2014年高分子学院工厂设计
建筑 美国 25.6 19.6 18.9 12.4 10.7 12.8 日本 46.1 13.6 12.6 2.8 19.4 5.5 英国 16 20 20 24 11 9 联邦德国 16 24 4 16 25 15 化工防腐 船舶 交通运输 工业用制品 其他 由上面两个表可以看出，我国的不饱和聚酯工业起步晚，发展远远落后于世界发达国家。虽然到1985年，我国不饱和聚酯树脂的生产企业已达30家以上，总产量达到3万吨以上，但总的来说，我国不饱和聚酯和玻璃钢的生产技术还落后于世界先进水平，差距很大。从不饱和聚酯来说，产品品种少，大部分是通用树脂，许多重要品种如片状模塑料用树脂（SMC）、拉挤用树脂、人造大理石与玛瑙树脂、钮扣树脂、低挥发树脂、发泡聚酯、乙烯基酯树脂等，或者性能差，或者仍为空缺。树脂生产工艺与设备水平低，特别是大部分中小企事业，设备简陋，工艺落后，管理不严，操作与安全规程不健全，因而产品质量不稳定，性能不够理想。跟不上现在社会对这种材料的极大需求，所以，还有极大的生产空间有待挖掘。目前，国内许多科研、生产部门正在大力加强不饱和聚酯的生产与应用技术的研究与开发，并不断取得进展。相信经过几年努力，我国不饱和聚酯生产技术可以逐渐接近或达到世界先进水平。投资这一领域，具有很大的发展空间和获利潜力。
3. 投资的可行性。
树脂合成工艺，目前仍以二元酸与二元醇的熔融法缩聚反应为主。生产控制水平日益提高。可以将树脂的合成工艺归为邻苯型、间苯型、新戊二醇/邻苯或间苯型等，分别制定其标准反应程序，输入电子计算机实现自动控制。于是实现了从原料的液态贮存与输送到产品的入库的高度自动化生产。大大提高了各批量产品的质量稳定性，提高了生产效率。除了二元酸二元醇熔融法间歇生产的传统工艺路线只外，环氧化物（主要是环氧丙烷）连续反应工艺路线也正在不断地发展。
树脂的配方设计日趋灵活并完善。树脂的品种规格必须满足用户要求。用户对树脂的物理结构、化学性质的要求是树脂配方设计的依据，目前在配方设计中已产生了系统的设计原理，可以灵活地调节树脂组分和添加剂以满足各种特定的要求。
新树脂品种的发展，特别是阻燃树脂、SMC和BMC树脂的进展对树脂应用的扩大起了很大的作用。乙烯基酯树脂的发展呈现了一大类树脂系列，展示了良好的前景，其他如柔性树脂、发泡树脂、低挥发树脂以及聚酯水泥等品种正在开辟更大的应用市场。
树脂合成设备不断更新，保证了高效率、高质量的自动化工艺要求。
在树脂的加工方面，随着应用领域的扩大，从手糊、喷涂成型发展到袋压、注塑、模压、缠绕、离心、连续制板、拉挤等多种成型方法、成型工艺，其机械化、自动化水平日益提高，产品质量稳定，成本降低，实现高效率生产。
综上所述，不饱和聚酯的生产技术已经成熟，只要引进适当的设备，掌握适当的工艺条件即可生产出各种合格的树脂。现以四川大学高分子学院为科技依托，可以开发出更多新的品种。
12