醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

莘县飞翔油脂推荐

摘要:叙述了醇酸树脂的生产工艺,并对醇酸生产中出现的醇解液不清彻、酯化涨釜、黏度增长与酸值下降不同步和凝胶问题等进行了原因分析,提出了补效方法。

    关键词:醇酸树脂;异常现象;安全生产

    0引言

    醇酸树脂自1927年问世以来,至今已80余年,通过一代又一代人员的努力,使其发展成为现代涂料行业中用量{zd0}、用途最广、性能优越的涂料用,除自成体系外,亦可与硝基纤维素、过氯乙烯树脂、氯化橡胶、氨基树脂、、环氧树脂和多异氰酸酯等配合使用,制成多种涂料体系。其产量已占到涂料用合成树脂的一半以上,且生产工艺简单、易操作、过程稳定、重复性好,受到业内人士的青睐。虽然醇酸树脂的生产工艺流程比较稳定,但有时也受到人为、原料、设备等因素的影响,出现各种异常现象,造成大量的物质损失。所以,生产过程中可能出现的异常现象必须引起足够的重视,且防患于未然。

    1醇酸树脂制备工艺流程简介

    1.2醇酸树脂常数[1]

    醇酸树脂常数由卡氏(Carothers)公式计算,如式(1)

    所示。

醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

    式中:K—醇酸树脂常数;n0—投料总物质的量。eA—投料总酸当量数。

    配方的醇酸树脂常数K值一般在0.970～1.030之间,根据不同的油度、不同的用途,由试验验证确定。当一个配方确定以后,它的K值随即确定。若实际体系的K值大于确定K值时,树脂相对分子质量过小,性能不好;若小于确定K值时,则有早期凝胶化危险。

    1.3工艺流程

    醇酸树脂其实质就是脂肪酸改性聚酯,制备时的主要反应是多元醇、油脂、多元酸的醇解、酯化反应。制备一般使用醇解法和脂肪酸法两种方法。

    1.3.1醇解法

    一般为两步法:第1步醇解,第2步酯化。现以甘油、油脂、酐为原料进行探讨。

    ①醇解:由精制油脂与甘油进行酯交换反应。生成甘油的不xx酯(主要是甘油一酸酯)。醇解完毕后,产物是甘油一酸酯、甘油二酸酯,甘油三酸酯、甘油的混合物。如甘油纯度不够,油脂含有害物质,将对制备醇酸树脂产生不好的影响。

    ②酯化:醇解产物与多元酸苯酐生成酯的反应。其合成产物根据油度的不同,其结构有所不同,难以用固定模式表达。在反应过程中,在二官能度缩聚成大分子的同时,也生成小分子的水。

    只有不断地除去水分,才能使反应进行xx。醇解法工艺流程如图1所示。

    1.3.2脂肪酸法

    将脂肪酸、多元醇、多元酸按配方量一次投入,反应过程与醇解法第2步相似,结构可基本认定,如式(2)所示。

图1 醇解法工艺流程图

    只有及时排出反应水,才能使反应进行xx。脂肪酸法工艺流程如图2所示。

2生产中几种异常情况的处理[2]

    2.1醇解不透明

    2.1.1原因

    ①投料错误,催化剂漏加或少加;

醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

图2 脂肪酸法工艺流程图

    ②所用原料有害杂质含量高,致使催化剂失效;

    ③温度太低,仪表失灵,温度显示不准。

    2.1.2补救措施

    ①首先检查配料情况,如催化剂漏加或少加,立即按配方加足,并醇解至透明;

    ②油脂含有害杂质过多,使催化剂失效,酌情添加催化剂用量,并延长醇解时间;

    ③如上述两项均无问题,可考虑温度仪是否显示错误,体系未达到醇解温度。可进行仪表校正,使其恢复到正常值。亦可适当提高醇解温度,使醇解速度加快,但副反应醚化也随增加,如式(3)所示;

醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

    ④上述措施仍不能使其透明,可用合成树脂法判定:取一定量的醇解油样品,按配方比例加入多元酸,在200℃左右保温酯化20～30min,如透明,滴玻璃板上透明无粒子,则可加入多元酸按原工艺进行生产。

    2.2酯化时涨釜

    2.2.1原因

    醇解结束后,体系进入酯序,因各阶段所处的状况不同,引起涨釜的原因也各有不同。

    ①加料时,由于加料过快,温度过高,或原料含水过多,使得反应水和其他水分蒸发不及时,造成涨釜;

    ②加料后升温过急,酯化温度过高,反应剧烈,短时间即生成大量水,不易消散蒸发;

    ③油水分离器内水位过高,造成回流夹带大量水溢回。

    2.2.2补救措施

    ①加料时如发现涨釜,应立即停止加料,封闭釜口,进行降温,减小回流。根据实际情况,把原料分批投入,必须使用合格的原料;

    ②加料后升温过急及保温酯化温度过高造成涨釜,立即降温,减小脱水溶剂回流,并通过视镜不断观察釜内情况,如发现打沫器不能xx大量的泡沫,可考虑适量加一点硅油(投料量的十万分之一),{jd1}不可多用,以免影响以后的制漆效果。当状况xx后,在较低温度下保温一段时间,然后缓慢升温到规定温度保温酯化;

    ③酯化过程中,应经常查看油苯水分离器中的水位情况,及时排放酯化水,以免回溢到釜内引起瀑沸。

2.3黏度增长缓慢,酸值下降快

    2.3.1原因

    多元酸少加,或多元醇及油脂多加。包括投错料、计量器具不准及原料含量不足。

    ①多加醇或少加酸后,醇酸树脂常数K就会增大,破坏了配方平衡,在酯化反应达到平衡后,大量羟基存在,羧基消耗殆尽,树脂相对分子质量小,酸值小,黏度低;

    ②油脂多加,油度加长,多元酸含量降低,脂肪酸含量增加,羟基含量上升,使得K值增大。当酯化反应达到平衡后,树脂相对分子质量变小,因油度增长使树脂黏度增长缓慢,形成了酸值小,黏度低的状况。

    2.3.2补救措施

    ①首先检查配料情况,如配料错误,立即按配方调整补齐,加大溶剂回流量,同时注意放去部分酯化水,以免溢回釜内,按规定保温至树脂合格;

    ②如系原料含量不足造成的异常,可根据取样检测的酸值量,按树脂酸值要求,适量补加多元酸,补加量按式(4)计算。

醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

    式中:mA—补加多元酸的质量,kg;

    m0—釜内树脂质量,kg;

    Av—树酯要求酸值,mgKOH/g;

    Avo—釜内树脂酸值,mgKOH/g;

    EA—多元酸当量。

    多元酸补加后,仍按原工艺操作,直到树脂合格。

 2.4黏度增长过快,酸值不易下降

    2.4.1原因

    ①配料错误。多元酸加量多,多元酸或油脂加量少,醇酸树脂常数K减小,原反应平衡被打破,相对分子质量变大,可能有凝胶倾向,溶解性变差。因羟基量不足,羧基大量剩余,造成酸值居高不下,黏度增长过快。

    ②温度过高。包括人为操作失误及仪表指示错误。高温状况下,造成一定量的多元醇挥发损失,不饱和脂肪酸也可能产生加聚反应,改变了树脂预计结构,醇的损失使醇酸树脂常数K减小,双键参与反应大大提高了体系的官能度,增加了树脂黏度,加成物的空间结构有阻断—OH与—COOH接触的作用,使得酸值居高不下。

    2.4.2补救措施

    ①立即降温,继续搅拌,同2.3.2①方法相似;

    ②同2.3.2②基本相似,将补加多元酸改为补加多元醇,按式(5)计算。

醇酸树脂生产中几种异常现象的处理

    mB—补加多元醇的量,kg;

    m0—釜内树脂量,kg;

    Avo—釜内树脂酸值,mgKOH/g;

    Av—树脂要求酸值,mgKOH/g;

    EB—多元醇当量。

    酯化温度必须降到规定温度,严禁高温。

 2.5树脂己近凝胶或已凝胶不久

    2.5.1原因

    ①配料错误,包括计量错误和投错料;

    ②制备过程中温度过高。特别是在大量有害物质的存在下,过高的温度可促使缩聚速度加快,造成不饱和脂肪酸之间的加聚;

    ③取样检测失误。取样或检测不准,取样间隔时间太长,未能及时正确掌握釜内树脂的质量情况。

    2.5.2补救措施

    ①立即降温,继续搅拌,按投料量的3%～5%投入液体多元醇,或按投料量5%～10%投入脂肪酸,亦可投入5%～10%的油脂。其原理就是醇解、酸解、酯交换,将大分子降解成小分子,同时及时处理,{dy}要务就是降解,加料完毕,封闭釜口,通过视镜密切注意釜内情况,xx记录所加料量,并核对生产配料情况,配合技术部门研讨进一步补救措施;②如釜内物料已具很强弹性,里面有许多气孔,如蛋糕状,并急剧发涨,伴有大量聚合热释放,应放弃施救,继续降温,停止搅拌,关闭釜上一切管路及,撤离人员,待釜内物料彻底凉透后,将其挖出弃之。

    4结语

    以上列举了几种醇酸树脂生产过程中可能出现的异常现象及处理方法,但还有许多其他的异常现象及处理方法。醇酸树脂的安全生产,每年都在强调,每年都有突发事故,甚至是惨痛教训,一定要引起足够的重视。①严格操作规程:按操作规程进行生产,严格执行工艺纪律,是确保安全生产的重要基础。原料领用应做到物、帐、配方相符,切实按配方仔细核对所用原料的名称、规格、质量、根据投料的顺序分别存放,以免弄混。每次投料都要仔细核对,准确计量。只有确保投入釜中的料准确无误,才能保证生产中不会出现大的异常现象。如果有条件的话,可根据每批次原料的质量情况,作好产前试验,用于指导生产。有严重质量缺陷的原料坚决不用。②做好设备保障:保障安全生产的另一个重要因素是设备,为了保证正常生产,必须使设备处于较好状态,特别是压力、温度、计量等仪表,必须保持xx无误。各岗位操作人员,应按照设备使用规程,认真保养,熟练操作。特别值得注意的是反应釜上的行灯和视窗,是釜身上非常重要的部件,是生产过程中人观察釜内物料的{wy}管道,通过视窗可及早发现问题并采取措施,可大大减少出现异常现象的可能。③制订补救预案:虽然将各种安全措施都做好做实,还是有可能出现异常现象,也就说只要进行生产,就没有{bfb}的安全。所以,一定要根据生产工艺规程,制订一套切实可行的处理预案,在生产中一旦发现异常情况,立即启动紧急预案,采取补救措施,同时向领及技术部门报告,争取以最短的时间,最可行的方法,对异常现象进行最妥善的处理。