摘 要

超高聚合度聚氯乙烯树脂是新一代PVC树脂，它的物理化学性能十分优异。除了拥有聚氯乙烯原有的特性外，用超高聚合度聚氯乙烯树脂加工的产品，还具有普通树脂的永久压缩变形和热变形小、强度高，消光、回弹特性好等的特性。因为它的特性，它的主要用途是代替橡胶。与橡胶产品对比，它的加工工艺比橡胶的加工工艺简单，成本也比橡胶工艺低。不仅如此，超高聚合度聚氯乙烯树脂还可以共混改性，如通用型PVC树脂和多种弹性体都可以和它共混改性，具有很好的经济效益和市场前景。

以往常用甲苯作为引发剂的溶剂，导致树脂中残留了许多甲苯、腈基团和氯乙烯等有毒物质，导致产品的热稳定性变差。此外，为了工艺得简单性，大多数的厂家不对扩链剂进行任何处理。这种工艺生产出的超高聚合度PVC树脂在加工过程中容易形成较多的“鱼眼”。

本次设计通过设计了扩链剂的乳化体系，克服了现有技术所生产的超高聚合度树脂的“鱼眼”数目较多，还有生产出的产品的外观不理想的问题。并针对超高聚合度聚氯乙烯的合成方法、工艺路线、工业生产的流程以及所需的设备进行了设计，提供了一种操作简单的超高聚合度聚氯乙烯树脂的生产方法。

关键词：超高聚合度聚氯乙烯；鱼眼；扩链剂；工艺路线

Abstract

Polyvinyl chloride resin with high degree of polymerization is a new generation of polyvinyl chloride resin with excellent physical and chemical properties.In addition to the original characteristics of PVC, the products processed with ultra-high degree of polymerization polyvinyl chloride resin also have the characteristics of general rubber such as small permanent compression deformation and thermal deformation, high strength, extinction, excellent elasticity, etc. Its main application is to replace rubber.Compared with rubber products, it has the advantages of simple processing technology and low cost. It can be used alone or blended with common PVC resin or a variety of elastomers.The resin is mainly made of soft PVC, which can be widely used in high strength film material, sealing strip, high temperature cable, shoe material and other "plastic instead of rubber" products, with good economic benefits and market prospects.

In the past production process, toluene was often used as the initiator in the configuration of solvents, resulting in toluene, nitrile groups and vinyl chloride and other toxic substances in the production of PVC resin residues, resulting in poor thermal stability of the product.In addition, most manufacturers do not carry out any treatment of chain extender, although the process operation is simple, but the process produced by the ultra-high degree of polymerization of PVC resin in the processing process is easy to form more "fisheye".

The emulsification system of chain extender is designed in this design, which overcomes the problem of the large number of "fish eyes" of ultra-high polymerization degree resin produced by the existing technology and the unsatisfactory appearance of the products produced.The synthesis method, process route, industrial production process and equipment needed for ultra-high degree of polymerization of PVC were designed, and a production method of ultra-high degree of polymerization of PVC resin was provided with simple operation.

Keywords: ultra-high degree of polymerization of polyvinyl chloride;Fish eye;Chain extender;Process rout

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2 反应机理 1

1.3 合成路线 1

1.4 反应原料 3

1.4.1 配方 3

1.4.2 原料 3

第2章 物料衡算 5

2.1 物料衡算任务 5

2.2 衡算依据 5

2.3收集的数据 5

2.4 衡算基准 6

2.5 总收率及损失分配 6

2.6 反应釜投料量 6

2.7 聚合部分物料衡算 7

2.8沉析部分物料衡算 8

2.9离心部分物料衡算 8

2.10干燥部分物料衡算 9

2.11 筛分包装部分物料衡算 9

2.12 反应釜个数 10

第3章 热量衡算 11

3.1 热量衡算任务 11

3.2 反应釜生产操作周期分配 11

3.3 反应釜热量衡算 11

3.3.1物质比热容 11

3.3.2 反应釜热量衡算 12

3.3.3总传热系数K 13

3.3.4 总传热面积 14

3.3.5 碱处理釜热量衡算 15

第4章 反应釜设计 16

4.1 筒体直径 16

4.2 夹套几何尺寸确定 17

4.3 反应釜釜体壁厚的计算 18

4.3.1 设计压力的计算 18

4.3.2 设计温度的计算 19

4.3.3 反应釜筒体壁厚的计算 19

4.3.4 反应釜封头厚度的计算 21

4.4 夹套壁厚的计算 21

4.4.1 夹套筒体壁厚的计算 21

4.5 水压力试验校核 21

4.5.1 反应釜筒体水压试验 21

4.5.2 夹套水压试验 22

4.6反应釜支座设计 22

4.6.1 反应釜重量计算 22

4.6.2 支座选型 23

4.7反应釜搅拌装置设计 24

4.7.1 搅拌器型式及转速 24

4.7.2 搅拌器轴功率计算 24

4.7.3 搅拌轴的设计 25

4.8传动装置设计 25

4.8.1 电机的选型 25

4.8.2 减速机的选型 26

4.8.3联轴器的选型 26

4.8.4轴封装置的选型 26

4.8.5凸缘法兰的选型 26

4.8.6安装底盖的选型 27

4.8.7机架的选型 27

4.9接口管选型 28

4.9.1氯乙烯进料管 28

4.9.2去离子水进口管 28

4.9.3冷热水进口管 28

4.9.4水出口管 29

4.9.5助剂进料口 29

4.9.6超高聚合度聚氯乙烯树脂出料口 29

4.9.7温度计接管口 29

4.9.8抽真空管 29

4.9.9手孔 29

4.9.10视镜 29

4.9.11容器连接法兰 30

4.10反应釜设计结果一览表 30

4.10.1反应釜尺寸设计结果 30

4.10.2反应釜附属设备选型结果 30

第5章 碱处理釜的设计 32

5.1碱处理釜 32

5.2筒体直径 32

5.3 夹套几何尺寸确定 33

5.4 碱处理釜釜体壁厚的计算 33

5.4.1 设计压力的计算 33

5.4.2 设计温度的计算 35

5.4.3 碱处理釜筒体壁厚的计算 35

5.4.4 碱处理釜封头厚度的计算 37

5.5 夹套壁厚的计算 37

5.5.1 夹套筒体壁厚的计算 37

5.6 水压力试验校核 37

5.6.1 碱处理釜筒体水压试验 37

5.6.2 夹套水压试验 38

5.7支座选型 38

5.8碱处理釜搅拌装置设计 38

5.8.1搅拌器型式及转速 38

5.8.2 搅拌器轴功率计算 39

5.8.3 搅拌轴的设计 39

5.9传动装置设计 40

5.9.1 电机的选型 40

5.9.2 减速机的选型 40

5.9.3联轴器的选型 40

5.9.4轴封装置的选型 40

5.9.5凸缘法兰的选型 40

5.9.6安装底盖的选型 40

5.9.7机架的选型 40

5.10接口管选型 41

5.10.1进料管 41

5.10.2夹套水进口管 41

5.10.3水出口管 41

5.10.4出料口 41

5.10.5温度计接管口 42

5.10.6视镜 42

5.10.7容器连接法兰 42

5.11碱处理釜设计结果一览表 42

5.11.1碱处理釜尺寸设计结果 42

5.11.2碱处理釜附属设备选型结果 42

第6章 其他设备的选型 44

6.1离心脱水机 44

6.2沸腾干燥机 44

6.3储罐 44

6.3.1氯乙烯储罐 44

6.3.2各助剂储罐 44

总结 46

参考文献 47

致谢 48

绪论

1.1研究背景

超高聚合度聚氯乙烯树脂是一种具有十分优异物化性能的新一代聚氯乙烯树脂，它的平均聚合度大于4000。用超高聚合度聚氯乙烯树脂加工的产品，不仅仅具有永久压缩变形小、热变形小、强度高、回弹性能优良等优点，还保留了PVC原有的特性，因此，它也被称为PVC热塑性弹性体。在应用上，超高聚合度聚氯乙烯树脂制品以代替橡胶为目的。不仅如此，它还具有加工工艺简单、成本低等橡胶生产工艺不具备的优点。并且，它既可单独制成产品，也可以与通用型PVC树脂或多种弹性体共混改性。该树脂主要加工成软质PVC，它可以广泛的应用于多种代替橡胶的产品，如高强度膜材、密封条、高温电缆、鞋料等。综上所述，超高聚合度聚氯乙烯树脂具有十分良好的经济效益和市场前景。

1.2 反应机理

氯乙烯悬浮聚合按照自由基聚合机理进行，包括了链引发、增长、转移以及终止等基元反应，具体如下：