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摘 要：本文介紹混合型粉末涂料用聚酯生產(chǎn)工藝及相關(guān)問題分析解決。
關(guān)鍵詞：粉末涂料 聚酯 生產(chǎn)工藝
粉末涂料和靜電粉末噴涂工藝，是繼水溶性電泳涂料后在涂料和涂裝工藝方面的又一項改革。它是一種以粉末形態(tài)出現(xiàn)，完全不含有機(jī)溶劑，涂裝效率高的新型涂料。因此粉末涂料發(fā)展較快，產(chǎn)量高速增長。就產(chǎn)量而言，熱固性粉末涂料中以混合型（聚酯/環(huán)氧）、純聚酯型、純環(huán)氧型3種量最大。粉末涂料用聚酯是生產(chǎn)混合型（聚酯/環(huán)氧）、純聚酯型粉末涂料的基本原料之一。如何在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下制造出質(zhì)量穩(wěn)定的合格產(chǎn)品，以便提高成品率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。以下將從多方面探討混合型粉末涂料用聚酯生產(chǎn)工藝。
一、粉末涂料用聚酯生產(chǎn)流程
聚酯樹脂的生產(chǎn)由幾個相對獨立的操作單元所組成，包括投料、反應(yīng)控制、過濾包裝三個單元操作，采用全熔融酯化工藝，以酸值粘度來控制反應(yīng)程度。具體工藝流程圖如圖1。
二、投料
開始生產(chǎn)的第一步，這個步驟最重要的是：投料準(zhǔn)確；按工藝要求的順序投料。同樣的配方不同的投料順序會對生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，如反應(yīng)釜電機(jī)卡死等。多元醇和多元酸熔點各異、熔化快慢不同，最合適的次序是將液體多元醇或者容易熔化的多元醇投在反應(yīng)釜底部，多元酸投在物料上部，并在投料過程中開啟導(dǎo)熱油加熱，利于多元醇和多元酸盡快融合成均相，使反應(yīng)順利進(jìn)行。[1]
三、反應(yīng)控制
聚酯樹脂合成牽涉到的化學(xué)反應(yīng)是酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，反應(yīng)工藝、反應(yīng)溫度、催化劑的類型都對反應(yīng)進(jìn)程有影響。由于聚酯的酯化、縮聚反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此，在反應(yīng)過程中必須盡快除去反應(yīng)生成的水和小分子醇，否則，將會影響縮聚反應(yīng)速率和聚合度。
1.聚酯合成原理
2.熔融酯化
投料完成后，逐步升溫熔化，待融化形成均相后，繼續(xù)升溫，進(jìn)入熔融反應(yīng)階段。這是整個工藝最關(guān)鍵的階段，有幾個關(guān)鍵工序要注意。
2.1餾溫控制 在熔融反應(yīng)控制下，總有些易升華的原料會升華損耗，若升華量的加大，餾溫會升的很快，顯然，控制好餾溫是減少升華的必然措施，但餾溫與反應(yīng)釜釜內(nèi)溫度是有關(guān)聯(lián)的，餾溫控制得越低，會導(dǎo)致釜內(nèi)溫度無法升高，從而對反應(yīng)造成影響�？紤]到起始反應(yīng)時，原料濃度高，升華傾向大，反應(yīng)劇烈，開始生成的反應(yīng)水從釜內(nèi)脫出，也會對升華有幫助，因此起始反應(yīng)時的餾溫應(yīng)控制的低一些。而隨著反應(yīng)的進(jìn)行，樹脂分子逐漸的形成，原料濃度逐漸降低，升華傾向逐漸減少，反應(yīng)水也逐漸減少，此時餾溫可控制的高些。盡量控制餾溫在104oC以內(nèi)，折光率控制在不超過1.3367。[1]
2.2釜內(nèi)熔融反應(yīng)溫度的控制 根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)，提高溫度能加快酯化反應(yīng)的反應(yīng)速度。物料溫度過低，會加長生產(chǎn)時間；反應(yīng)溫度過高，會使反應(yīng)速度過快，造成酯化水來不及排除，引起物料膨脹，甚至導(dǎo)致漲鍋現(xiàn)象，并且餾溫過高，導(dǎo)致多元醇的損失。在熔融反應(yīng)前期回流時，全回流30min，減少醇損失，反應(yīng)溫度不宜升得過快。隨著酯化水的脫出，物料溫度會逐漸上升，物料溫度與餾溫的控制趨勢是同步的。最高允許溫度設(shè)置在240±2oC。
2.3惰性氣體（N2）的保護(hù) 反應(yīng)釜通過排空管與大氣連通，維持釜內(nèi)壓力平衡，保證熔融反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。熔融反應(yīng)開始前，已有較高溫度，反應(yīng)物與大氣直接接觸，易產(chǎn)生氧化聚合反應(yīng)，造成物料色澤變深。為避免這種情況，可在投料結(jié)束后，通入N2，利用N2來隔絕反應(yīng)物與空氣的接觸，防止氧化的發(fā)生。并且N2還有帶水作用，加速酯化水從釜內(nèi)脫出。[1]
3.真空縮聚
在熔融酯化，得到符合工藝指標(biāo)的低聚合度的聚酯后，加入抗氧劑，通過抽真空使縮聚反應(yīng)順利進(jìn)行�？s聚階段同時存在著羥基與羧基的酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，羥基與羧基的酯化反應(yīng)主要是降低聚酯酸值，提高酯化率；酯交換反應(yīng)主要是聚合物間通過反應(yīng)獲得更大分子量的聚合物，同時生成小分子醇。在真空縮聚階段有兩個重要因素影響產(chǎn)品質(zhì)量：縮聚溫度、縮聚真空度。
3.1縮聚溫度 從熱力學(xué)角度分析，溫度對化學(xué)平衡的影響并不重要，而從動力學(xué)角度分析，提高溫度能加快反應(yīng)速度。因此綜合來看，較高的縮聚溫度有利于反應(yīng)更快地趨向平衡，有利于提高聚合度。但是溫度升高引起聚酯產(chǎn)品的熱降解加劇，造成斷鏈和分子量下降，使熔體粘度降低，造成端羧基增加、色值變差。由此可見，縮聚溫度的調(diào)整必須慎重，升溫后期應(yīng)注意提升幅度和速度。一般真空溫度控制在220±22C為宜。
3.2縮聚真空度 抽真空縮聚的作用主要表現(xiàn)在對化學(xué)平衡的影響上。提高縮聚反應(yīng)真空度，可以加速酯化水和游離態(tài)小分子醇的抽出，使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，提高了單位時間內(nèi)的縮聚轉(zhuǎn)化率，有利于提高聚合度。在抽真空過程中，真空度上升過程不宜過快，真空度上升過快會造成酯化率偏低，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)饾q鍋，堵塞真空管道系統(tǒng)。而且設(shè)備的密封性對真空縮聚的影響很大，密封性不好會導(dǎo)致真空縮聚時間延長，釜外空氣進(jìn)入釜內(nèi)，發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，造成物料色澤變深。抽真空時不宜頻繁取樣，否則極易發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，造成物料色澤變深。通過在線粘度計控制粘度來控制真空縮聚時間。
4.端羧基化
混合型粉末涂料用聚酯是端羧基結(jié)構(gòu)的，在真空縮聚得到所需粘度酸值的樹脂后，由于樹脂端部還有羥基，需要加入偏苯三酸酐進(jìn)行封端，提高樹脂酸值。端羧基含量是聚酯的一項重要質(zhì)量指標(biāo)，對聚酯制品的物理性能、后加工性能及后加工成品的后序影響很大。一般認(rèn)為，在一定的范圍內(nèi)端羧基含量高，聚酯的熱穩(wěn)定性差，隨著熱降解時間的增長，端羧基含量增大。另外，端羧基會對酯基進(jìn)行酸解反應(yīng)，使黏度降低。因此，控制聚酯的端羧基含量，使其穩(wěn)定在適當(dāng)?shù)乃绞欠浅Ｖ匾�。加入偏苯三酸酐的量必須以工藝指示為�?zhǔn)，在210oC左右加入，并且在加料后通N2保護(hù)。在210±2oC反應(yīng)一段時間，達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)后，結(jié)束反應(yīng)，在180±1oC加入固化促進(jìn)劑，攪拌均勻。
四、過濾包裝
已生產(chǎn)好的樹脂，用80目的篩網(wǎng)過濾，經(jīng)鋼帶機(jī)壓片冷卻后，再經(jīng)破碎機(jī)破碎后，進(jìn)行包裝。出料溫度控制在175～180oC，以利于物料排出；并且包裝時應(yīng)注意在無雜色片料出料后在進(jìn)行包裝，保證成品質(zhì)量。
五、結(jié)語
粉末涂料作為環(huán)保型的涂料是涂料發(fā)展的趨勢，穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是占領(lǐng)市場的有力保證。只有不斷提高，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，才能獲得優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，提高市場競爭率。
