"Производство полиакрилатной дисперсии"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»

ВЕДОМОСТЬ БАКАЛАВРСКОЙ РАБОТЫ

Форм.

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол.

Приме-чание

Текстовая документация

А4

18.03.01.ВКР22.059.ПЗ

Пояснительная записка к

74

выпускной квалификационной работе

Графическая документация

А1

18.03.01.ВКР22.070. ТС

Технологическая схема

1

А1

18.03.01.ВКР22.070. СБ

Реактор-полимеризатор

1

А1

18.03.01.ВКР22.070. ВО

Деталировка

1

18.03.01.ВКР22.070.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Подп.

Дата

Зав. кафедрой

Липкин М.С.

Производство полиакрилатной дисперсии

Литер.

Лист.

Листов

Руководитель

Кашпарова В.П.

1

1

Консультант

Клушин В.А.

ЮРГПУ (НПИ), технологический факультет, кафедра “Химические технологии” 18.03.01-ТППа-о18

Н.контр.

Шерстюкова Н.Д.

Разработал

Чуцков П.А.

Ведомость выпускной квалификационной работы

Аннотация

Тема ВКР – «Производство полиакрилатной дисперсии». Автор – П.В. Чуцков. Руководитель – доцент, к.т.н. В.П. Кашпарова.
Выпускная квалификационная работа (ВКР) включает 65 страниц пояснительной записки, 3 листа графической части формата А1, 13 таблиц, 11 рисунка, 7 источников используемой литературы.
Целью данной ВКР является изучение технологии производства дисперсий на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот и разработка технологической схемы производства эмульсионного полибутилметакрилата.
В технологической части обоснован выбор метода производства, дана характеристика исходного сырья и готовой продукции – дисперсии полибутилметакрилата. Описаны физико-химические основы процесса радикальной полимеризации акриловых мономеров в эмульсии и его преимущество в разработанных условиях. Приведена технологическая схема производства.
Произведены расчеты материального и теплового баланса, расчет и подбор основного оборудования – реактора-полимеризатора.
Ключевые слова: акриловые мономеры, акрилатные дисперсии, сложные эфиры, бутилметакрилат, инициатор, реактор-полимеризатор.

Содержание

Аннотация 4
Введение 7
1.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1Обоснование выбора метода производства (путем сравнения различных решений) 9
1.2Физико-химические основы производства 14
1.3Характеристика сырья и готового продукта 17
1.4Описание вспомогательных веществ 21
1.5Описание технологической схемы производства 33
2.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 41
1.6Материальный баланс (согласно заданию ВКР) 41
1.7Тепловой баланс процесса 43
3.ВЫБОР, РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ОПИСАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 46
2.1Механический расчет 46
2.2 Расчет мешалки 55
2.3Расчет толщины конического днища 57
2.4Выбор привода 58
2.5Расчет валов перемешивающего устройства 59
2.6Реактор-автоклав 60
2.7Тепловой расчет аппарата 62
Заключение 65
Список используемых источников 66

Введение

Полиакрилаты представляют собой ничто иное, как полимеры сложных эфиров акриловой, метакриловой и цианакриловой кислот.
Одними из самых главных достоинств таких полимеров являются: химическая стойкость, а также устойчивость к воздействию кислорода и света. Полиакрилаты гидролизуются растворами щелочей с образованием полиакриловой кислоты при температуре 80 – 100 °C, если температура выше 150 °C, то они начинают сшиваться с выделением летучих продуктов и мономера. Такие полимеры растворимы в ароматических углеводородах, сложных эфирах собственных мономеров, хлорированных углеводородах. Что касается низших полиакрилатов, то они растворимы в ацетоне, однако имеют устойчивость к неполярным растворителям, а с повышением длины цепи спиртового остатка (R) их растворимость возрастает, – это приводит к понижению масло- и бензостойкости.
Следует отметить, что свойства полиакрилатов напрямую зависят от свойств мономеров, которые применялись для их получения. Например, полиметилакрилат – твердый эластичный пластик, полиэтилакрилат – менее твердый, но более эластичный и пластичный полимер, полибутилакрилат – пластичный, липкий полимер, а полициклогексилакрилат – твердый, хрупкий полимер.
Получают полиакрилаты с помощью инициированной полимеризации. Чтобы получить порошок, перерабатываемый литьем и прессованием, а также стойкие водные дисперсии, полимеризацию следует проводить водно-эмульсионным способом.
Полиакрилаты применяют для производства органического стекла, пленок, лакокрасочных материалов, а также для клеев и пропиточных составов, которыми обрабатывают бумагу, кожу, дерево и различные ткани.
Также, одним из важнейших свойств полиакрилатов является то, что на их основе получается изготовить лак, обладающий высокой адгезией к металлам, покрытиям на основе многих пленкообразователей, пористым поверхностям, а также декоративными качествами и высокими физико-механическими свойствами. Благодаря высоким атмосферо-, водо- и светостойкости, стойкости к разбавленным щелочам, эластичности и сохранению блеска срок службы этих материалов может достигать от семи до десяти лет.
Такие ЛКМ находят широкое применение при окраске самолетов, рулонного металла, автомобилей и других видов транспорта, сельскохозяйственного оборудования, строительных конструкций из различных материалов, в консервной, полиграфической и электротехнической промышленности. Одними из главных достоинств покрытий из полиакриловых лаков является хорошая адгезия к металлу (обозначает сцепление лакокрасочного покрытия с окрашенной поверхностью) – важный показатель хорошего лакокрасочного материала. Однако такие лаки имеют и существенный недостаток – относительно высокая паропроницаемость.
Поскольку данный вид полимеров обладает ценными свойствами, то не составило труда найти для них широкое применение в современном мире. Также это касается такого полимера, как полибутилметакрилат. Ведь этот полимер отличается высокой адгезией к различным подложкам; повышенной светостойкостью и биостойкостью, а также погодостойкостыо. Помимо выше перечисленного полибутилметакрилат после старения сохраняет полную растворимость и таким образом он является материалом обратимым. Таким образом, данный полимер применяют для реставрации старых картин, в качестве пленкообразующего грунтов эмалей, клеев, лаков.
На сегодняшний день создание производства полибутилметакрилата рассматривается пятью кампаниями – «ПКФ Айсберг АС», «ВитаХим Сибирь ООО», «УралРегионХимРеактив», «КурскХимПром» «ООО КХП, ООО». Это будет надежной сырьевой базой для производств по переработке полибутилметакрилата в различные изделия, а также получения ЛКМ.

1.