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硅橡胶基础知识 硅橡胶基础知识硅橡胶(SiliconeRubber)是一种分子键兼具无机和有机性质的高分子弹性材料,它的分子主键由硅原子和氧原子交替组成硅氧键的键能达370kJ/mol,比一般的橡胶的碳碳结合键能240KJ/mol要大得多,这是硅胶具有很高热稳定性的主要原因之一。硅橡胶具有最广的工作温度范围℃,耐高低温性能优异,此外,还具有优良的热稳定性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、透气性、很高的透明度、撕裂强度,优良的散热性以及硅橡胶用途:可用于模压高电压缘子和其他电子元件;用于生产电视机、计算机硅橡胶基础知识高温硫化硅橡胶高温硫化硅橡胶是高分子量(分子量一般为40~80万)的聚有机硅氧烷(即生胶)加入补强填料和其它各种添加剂,采用有机过氧化物为硫化剂,经加压成型(模压、挤压、压延)或注射成型,并在高温下交链成橡皮。这种橡胶一般简称为硅橡胶。高温硫化硅橡胶的硫化一般分为两个阶段进行50公斤/cm2120~13010~30分钟,第二阶段是将硅橡皮从模具中取出后,放人烘箱内,于200~250℃下烘数小时至24小时,使橡皮进一步硫化,同时使有机过氧化物分解挥发。二甲基-2,5-二特丁基过氧已烷等。结构控制剂是为了避免混炼胶料放置时间过长、产生"结构化"使胶料变硬,难以加工熟化而加入的,可采用甲基羟基硅油或二苯基二羟基硅烷作为结构控制剂。,、高温和低温型(含苯基、甲基和乙烯基、低压缩永久变形(含甲基和乙烯基、低收缩(去挥发份)和耐溶剂(氟硅橡胶)等。下面介绍几种重要类型的硅橡胶。1.二甲基硅橡胶二甲基硅橡胶是投入商业化生产最早的一种硅橡胶,可在-60~200℃范围内保持良好的弹性,耐老化性能好,有优异的电绝缘性能以及防潮、防震和生理惰性等特性。2.甲基乙烯基硅橡胶由于硅橡胶大分子结构中引入少量乙烯基可大大改善硅橡胶的硫化加工性能,还具有较宽的使用温度范围,可在一60~260℃范围内保持良好弹性,它比二甲基硅橡胶容易硫化,具有较小的压缩永甲基乙烯基硅橡胶是硅橡胶中应用最广泛的品种乙烯基硅橡胶为基础胶,例如高强度硅橡胶、低压缩永久变形硅橡胶、不需后硫化硅橡胶、耐热导电硅橡胶和医用硅橡胶等。甲基乙烯基硅橡胶在航空工业上,广泛用作垫圈、密封材料及易碎、防震部件的保护层;在电气工业中可作橡胶对人体的生理反应小、无毒,故用作外科整形、人造心脏瓣膜、血管等。3.甲基苯基乙烯基硅橡胶甲基苯基乙烯基硅橡胶是在甲基乙烯基硅橡胶的分子链中引入甲基苯基硅氧链节或二苯基硅氧链节而得的产品。.这些性能随分子链中苯基含量的不同而有所变化,一般来说,苯基含量(苯基与硅原子之比)在5~10%时称低苯基硅橡胶,它具有独特的耐寒性能,在-70~-100℃仍能保持橡胶的弹性,是所有橡胶中低温性能最好的一种,加之它兼有甲基乙烯基硅橡胶的优点且成本不高,因此大有取代甲基乙烯基硅橡胶趋势。苯基含量20~40%时称中苯基硅橡40~50%时称高苯基硅橡胶,,耐γ-1xI08渐下降,但随着苯基含量的增加,提高了硫化胶的耐燃性和耐辐照性。4.氟硅橡胶氟硅橡胶是指γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。氟硅橡胶具有优良的耐化学物质、耐溶剂和耐润滑油性能,此种硅橡胶,剂等。5.腈硅橡胶由于聚合物分子侧链中含有β-腈乙基或γ-腈丙基强极性基团,大大增加了分子链间作用力,提高了耐油、耐含量,对性能影响很大,如含有7.5腈丙基的硅橡胶,低温性能与低苯基硅橡胶相似(其玻璃化温度为℃腈丙基含量增加至0腈乙基代替γ-腈丙基能提高腈硅橡胶的耐热性,可耐250℃热空气老化。腈硅橡胶的主要优点是耐油和耐浴剂的性能优异,可在-60~180℃的范围内保持弹性,因此,可做成耐油橡胶制-54200℃以上能保持密封。腈硅橡胶可用普通设备进行加工。6.苯撑硅橡胶苯撑硅橡胶的主要特点是具有优良的耐辐射性能10~15倍,为高苯基硅橡胶的5~10缩管等。7.乙基硅橡胶般的甲基乙烯基硅橡胶。乙基含量越高,耐寒性越好。但乙基的反应活性比甲基大,因此,随乙基含量越大,耐热性8克分子%为宜。乙基硅橡胶的使用温度一般为-70~200℃。8.硅氮橡胶硅氮橡胶的主要优点是具有卓越的热稳定性,在430~480℃不分解,有的甚至能耐500℃以上的高温。硅氮橡胶定性。用硅芳撑改性的含环二硅氮烷的弹性体,在空气中加热到425℃不失重,570℃时失重仅为10%,且具有较好的水解稳定性。硅橡胶硅橡胶基本信息名称:硅橡胶英文名称:Silicondioxide,Siliconerubber英文别名:Silicagel;Silica分子式:mSiO2.nH2O分子量:60.08CAS登录号:CAS#112926-00-8EINECS登录号:231-545-4密度:2.6词语解释:透明或乳白色粒状固体。具有开放的多孔结构,吸附性强,能吸附多种物质。如:吸收水分,吸湿量约达40%。如加入氯化钴,干燥时呈蓝色,吸水后呈红色。可再生反复使用。寒的特点,在摄氏三百度和零下九十度时“泰然自若弹硅橡胶防噪音耳塞:佩戴舒适,能很好的阻隔噪音,保护耳膜。硅橡胶人造血管:具有特殊的生理机能,能做到与人体“亲密无间此外还有硅橡胶人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等,功效都十分理想。随着现代科学技术的进步和发展,硅橡胶在医学上将有更广阔的发展前景。硅橡胶基本概述-60℃(或更低的温度)至+250℃(或更高的温度)下长期使硅橡胶主要品种硅橡胶按其硫化特性可分为热硫化型硅橡胶和室温硫化型硅橡胶两类1、二甲基硅橡胶(简称甲基硅橡胶:制备高分子量的线型二甲基聚硅氧烷橡胶99.5%以上的二甲基二氯硅烷在乙醇—水介质中,2、甲基乙烯基硅橡胶(简称乙烯基硅橡胶:O型圈和垫圈等所必须具备的要求之一。甲基乙烯基硅3、甲基苯基乙烯基硅橡胶(简称苯基硅橡胶:此种橡胶是在乙烯基硅橡胶的分子链中即由于上述原因具有优良的耐低温性能,且与所用苯基单-120℃,是现今低温性能最好的橡胶。低苯基硅橡胶兼有C6H5/Si=20~34%为中苯基硅橡胶具有耐烧蚀的特点,高苯基硅橡胶(C6H5/Si=35~50%)则具有优异的耐辐射性能。4、氟硅、腈硅橡胶:氟硅胶具有良好的耐热性及优良的耐油、耐溶剂性能,如对脂肪烃、芳香烃、氯代烃、300℃以上时将会产生有毒气体。在电绝缘性能方面较(一般为β—腈乙基或γ—腈丙基7.5%克分子γ—腈丙基的硅橡胶,其耐寒性能与低苯基硅橡胶相似,耐油性能较低苯基硅橡胶为好,当γ—腈丙基含量增至33~50%克分子时,则耐寒性显著降低,耐油性能提高,耐热为200℃。如用β—腈乙基代替γ—腈丙基时则能使腈硅橡胶的耐热性进一步提高。5、苯撑和苯醚撑硅橡胶:苯撑硅橡胶是在聚硅氧烷主链上引入苯撑基的一类硅橡胶。250~300℃,且有良好的介电性能和防潮防霉耐水蒸气等特性。在苯撑硅橡胶的生胶组成中,当苯撑含量为60%、苯基含量30%、甲基含量10%(乙烯基含量0.6%)时是适宜的,在这种情况下,硫化胶具有良好的综合性能。苯撑硅橡胶的缺点是低温性能不佳,脆性温度为-25℃,影响了它在某些方面的应用,苯醚撑硅橡胶的低温性能则远较苯撑硅橡胶为好,脆性温度为-64~70℃。苯醚撑硅橡胶是分子主链引入苯醚撑和苯撑基团的聚硅氧烷。苯醚撑硅橡胶具有良好的力学性能,一般抗张强度可达 150~180公斤/厘米(即14.7~17.7Mpa远高于乙烯基硅橡胶强度,同时具有优良的耐辐射性能并优于苯撑硅橡胶。它可耐长时间250如4109双酯类合成润滑6、室温硫化硅橡胶:室温硫化型硅橡胶(简称是指不需加热在室温下即可硫化的一类硅橡胶。室温硫化硅橡胶是一种端基含有羟基(或乙酰氧基)的硅橡胶,分子量较低,通常为粘稠状的流体。这类橡胶中加入适量补强填充剂、硫化剂和催化剂(或受空气中的水分作用后即可在室双0.5~5份或7、液体硅橡胶:根据分子结构中所含官能(即交联点0.07~50帕·/25℃的羟基封端聚二25—二甲基地5—二叔丁基过氧己烷为硫化剂,此种胶料流动性好、粘度低,在其硫化过程中同时发生链子增长反应,故可获得高分子量的弹性体,具有良好的物理机械性能。链增长剂甲基乙烯基双吡咯烷酮硅烷由于吡咯烷酮基与羟基在室温下反应十分缓慢1小时内胶料的粘度基本不变15010分钟即可硫化成弹性体。硅橡胶的应用之一:硅胶布硅胶布是以耐高温高强型玻璃纤维布为基材,由硅橡胶经特殊工艺复合而成,是一种高性能,多用途的复合材料。已被广泛应用于航天、化工、石油、大型发电设备、机械、冶金、电气绝缘、建筑等领域。硅橡胶玻纤布主要性能、特点:1、优良的耐高温、低温性能(低温-70℃,高温280℃之间;保温性能好。2、强度高;既柔软又有韧性,可剪裁加工。3、耐化学腐蚀性能好;抗油,防水[可擦洗]。4、耐热老化与耐气候老化,以及耐臭氧、氧、光等。5、具有高绝缘性能,介电常数3~3.2,击穿电压20~50kv/mm。硫化剂vulcanizator;vulcanizingagent;curingagent一称交联剂。.在工业上又称桥架剂.按HG/T3060-1988(1997)《橡胶用非炭黑配合剂术语》的解释:硫化剂vulcanizingagent;curing(交联)的物质。(如促进剂、有机过氧化物(如过氧化苯甲酰、醌肟化合物、多硫聚合物、氨基甲酸乙酯、马来酰亚胺衍生物等。橡胶硫化剂包括元素硫、硒、碲,含硫化合物,过氧化物,醌类化合物,胺类化合物,树脂类化合物,金属氧化物以及异氰酸酯等。用得最普遍的是元素硫和含硫化合物。硫化剂适用于各类天然橡胶和合成橡胶,根据需要,不同的硫化剂品种可配合使用。硫化剂PDMVulcanizatorBEL产品介绍硫化剂,化学名称为N,N’-间苯撑双马来酰亚胺。该产品是一种多功能橡胶助物理性质外观:黄色粉末分子量:268.2熔点:≥195℃分子式:C14H8O4N2灰份:≤0.5%加热减量:≤0.5%溶解性:可溶于四氢呋喃和热丙酮中,不溶于石油醚、二氯甲烷、四氯化镁、苯和水中。主要用途硫化剂在天然胶中,与硫黄配合,能防止硫化返原,改善耐热性,降低生热,耐老化,提高橡例如:与硫黄,促进剂MPMCZTMTD此引发剂并用,硫化二烯类橡胶(天然胶、丁苯胶、丁晴胶、合成异戊二烯橡胶)具有延长焦烧时间,减少发热量,定伸强度高,抗硫化返原性优良等特点,同时,还可以增加H抽出,适用于橡胶的高温硫化℃,用量为2-3phr,适用于大型轮胎和加厚,加大制品。助硫化剂例如在NBR中,当用量为1.5phr时,永久压缩变形仅为3-8%,是采用其他助硫化剂无法达到的。在氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、丁基橡胶、溴防焦剂用于氯磺化聚乙烯橡胶时,可与氧化镁,季戊四醇和双五次甲基四硫化秋兰姆(TRA)配合,用作防焦剂;改善压缩变形与氢氧化钙和二苯基乙撑二胺配合组成马来酰亚胺硫化体系,用量为2-4phr,可以大幅度地降低压缩永久变形,提高耐温性能。提高粘合强度提高橡胶与聚酰胺织物,橡胶与金属的粘合强度,适用于直接粘合体系。其它用量用做防焦剂:0.5-1.0phr用做硫化剂:2-3phr用以改善压缩变形:1.5phr用以提高粘合强度:硅橡胶知识全解1.硅橡胶的特点和用途简介硅橡胶高聚物分子是由Si-O(硅-氧)键连成的链状结构,其主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷。由于Si-O-Si键是其构成的基本键型,硅原子主要连接甲基,侧链上引入极少量150度下几乎永远使用而无性能变20010,000350度下亦可使用一段时间。广泛应用于要求耐热的场合:热水瓶密封圈压力锅圈耐热手柄耐寒性:普通橡胶晚点-20~-30度即硅橡胶则-60度~-70度时仍具有较好的弹性,某些特殊配方的硅橡胶还可承受极低温度。 低温密封圈耐侯性: 普通橡胶在电晕放电产生的臭氧作用下迅速降解而硅橡胶则不受臭氧影响且长时间在紫外线和其他气候条件下,其物性也仅有微小变化。 户外使用的密封材料硅橡胶对高压电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。高压绝缘子电视机高压帽电器零部件其他导电性: 当加入导电填料(如碳黑)时,硅橡胶便具有 键盘导电接触点导热性: 当加入某些导热填料时,硅橡胶便具有导热性 散热片 导热密封垫 复印机、传真机导热辊辐射性: 含有苯基的硅橡胶的耐辐射大大提高 电绝缘电缆 核电厂用连接器等阻燃性: 硅橡胶本身可燃,但添加少量抗燃剂时,它便具有阻燃性和自熄性;且因硅橡胶不含有机卤化物,因而燃烧时不冒烟或放出毒气。 各种防火严格的场合透气性: 硅橡胶薄膜比普通橡胶及塑料打腊膜具有更好的透气性其另一特征就是对不同的透气率具有很强的选择性。气体交换膜医用品 人造器官2.硅橡胶的主要性能及应用:硅橡胶按其硫化温度,可分为高温(加热)硫化型及和室温(1)热硫化硅橡胶热硫化硅橡胶是有机硅产品中最重要的一类,甲基乙烯基硅橡胶是HTV中最主要的品种,俗称高温胶。 甲基乙烯基硅橡胶(生胶)是无色、无臭、无毒、无机械杂质的胶状物,生胶按需要加入适当的补强剂、结构控制剂、硫化剂等助剂一起混炼然后升温模压成型或挤出成型再经二段硫化做成各种制品其制品具有优良的电绝缘性抗电弧电晕电火花能力强防水防潮抗冲击力抗震性好,具有生理惰性,透气性等性能。 主要用于航空、仪表、电子电器、航海、冶金、机械、汽车、医疗卫生等部门,可做各种形状的密封圈、垫片、管、电缆,也可做人体器官、血管、透气膜以及橡胶模具,精密铸造的脱模剂等。(2)室温硫化硅橡胶(RTV) 室温硫化硅橡胶一般包括缩合型和加成型两大类。 加成型室温胶是以具有乙烯基的线性聚硅氧烷为基础胶以含氢硅氧烷为交联剂在催化剂存在下于室温至中温下发生交联反应而成为弹性体。它具有良好的耐热性、憎水性、电绝缘性,同时由于活性端基的引入使其具有优异的物理机械性能尤其是在抗张强度相对伸长和撕裂强度上有了明显的提高它适用于多种硫化方法如辐射硫化过氧化物硫化及加成型硫化,广泛用于耐热、防潮、电绝缘、高强度硅橡胶制品等方面。缩合型室温硫化硅橡胶是以硅羟基与其他活性物质之间的缩合反应为特征于室温下即可交联成为弹性体的硅橡胶,产品分为单组份包装和双组份包装两种形式。单组分室温硫化硅橡(简称RTV-1胶)是缩合型液体硅橡胶中主要产品之一。通常由基础聚合物、交联剂、催化剂填料及添加剂等配制而成。产品包装在密封软管中,使用时挤出,接触空气后能自行硫化成弹性体使用极为方便。硫化胶能温度范围长期使用,具有优良的电气绝缘性能和化学稳定性,能耐水,耐臭氧,耐气候老化,对多种金属和非金属材料有良好的粘接性。主要用作各种电子元器件及电气设备的涂复包封材料起绝缘,防潮防震作用作为半导体器件的表面保护材料也可作为密封填隙料及弹性粘接剂等。双组分室温硫化硅橡(简称RTV-2胶使用上没有RTV-1胶方便,但其组分比例富于变化,一个品种可以得到多种规格性能的硫化制品而且还能深度硫化因而被广泛用于电子电器汽车机械建筑纺织化工、轻工、印刷等行业作绝缘、封装、嵌缝、密封、防潮、抗震及制作辊筒的材料。此外,由于RTV-2具有优异的脱模性,因而作为软模材料大量用于文物、工艺品、玩具、电子电器、机械零件等的复制与制造。有机硅密封胶的典型应用场合之一是玻璃幕墙将玻璃与铝合金框架用有机硅结构胶粘接作为外墙材料伸缩缝则用有机硅耐候胶做防水密封其他方面的应用还包括用于铝合金门窗和塑钢门窗的周边密封玻璃安装及移动槽的拼缝铆钉及固定螺丝的密封厨房浴室洗手间的卫生洁具及台面墙体家具之间的防水密封水族馆、天棚、金属顶盖、橱窗、柜台、护墙板、彩钢板的密封;用于高等级公路板块间的防水嵌缝密封等。 RTV除了建筑用密封胶以外,还包括用于航空航天、核电站、电子、机械、汽车等行业的密封材料用于电子元器件灌封的有机硅灌封材料用作软模材料的有机硅模具胶等。这些品种的需求量相对较少,但在很多场合却是不可少的。3.我国硅橡胶工业发展现状 自1943年美国道康宁公司首先实现有机氯硅烷工业50GE、、、信500030年来,有机硅工业产品的增长率保持在1热硫化硅橡胶 由于各国各地区产业结构不同有机硅的高层结构也不尽相同如美国硅橡胶占有机硅市场的25~30%、欧洲约占40%、日本则超过50%,其中近一半为热硫化硅橡胶,我国硅橡胶占的比例更大,约60%。在我国,热硫化硅橡胶主要用于电子电气工业办公自动化装备及汽车工业随着国民经济的发展对热硫化硅橡胶的需求正以每年不低于20%的速度增长。 热硫化硅橡胶生产技术复杂,产品附加值高,在世界有机硅市场上,其销售量份额约占10%,销售额则高达30~40%。热硫化硅橡胶的用途可大致分为挤出成型制品35%,模压制品30%,电线电缆用30%,涂覆材料用5%,消费量增长率为4~6%。在发达国家,热硫化硅橡胶生胶及混炼胶的生产规模和生产技术已达到较高水平,早在60年代初期美国Dow Corning公司就有了千吨级连续聚合装置在我国最早从事热硫化硅橡胶研究和和生产的单位主要有晨光化工研究院和吉化公司研究院等第一套生产装置建于1960年,生产规模为。到现在,全国已建成生胶生产装40多套,总生产能力近8万吨。但国内的硅橡胶生产厂家普遍存在生产效率低,配套技术不完善,生产高档次混炼胶少等问题。据不完全统计年我国热硫化硅橡胶生胶产量为4万吨以上,而当年我国混炼胶实际消费量近10万吨,高品质的混炼胶大部分依赖进口。目前我国硅橡胶混炼胶消费量超过世界消费量的%增长最快的硅混炼胶应用领域是制作导电按y 。生产厂集中在深圳厦门、南通等地区按键胶已成为热硫化硅橡胶的最大用户硅橡胶绝缘子及避雷器是代替瓷玻璃钢绝缘子避雷器的第三代产品可在恶劣的气候环境中使用,现在国外已将其大量用于输变电系统中我国在沿海发达地区已开始采用市场前景十分广阔;用硅橡胶制作的汽车用密封胶在我国用量达数万吨,其中热硫化硅橡胶约3000吨,而且随着汽车档次的提高硅橡胶的用量还会大幅度增加此外硅橡胶在电力电缆核电站、船舶等的控制电缆电子机器的内部配线电动机彩电等的引出线方面都有很好的应用前景。 在民用方面用热硫化硅橡胶制造的哺乳瓶的奶嘴、热水瓶塞子、高压锅垫圈以及食品自动售货机的软管等已大量使用一些生胶和混炼胶已出口到国外如晨光化工研究院的奶嘴用混炼胶连续几年出口到伊朗标志着我国硅橡胶产品已经进入国际市场在现代医学领域硅橡胶已获得十分广泛又重要的用途如用于制造硅橡胶防噪音耳塞硅橡胶胎头吸引器、人造血管、鼓膜修补片、人造气管、人造肺、人造骨、硅橡胶十二指肠管等,功效都十分理想。(2) 室温硫化硅橡胶的现状 RTV主要作为粘接密封剂、灌封材料和模具。共中用量最大的种类是应用于建筑及装饰市场的密封剂产(俗“玻璃胶主要用于如玻璃幕墙以及高层建筑等新型建筑形式的粘接密封要求在发达国家有机硅密封剂的用量近几年大多保持了10%以上的年增长速度据统计资料显示,我国2000年有机硅密封胶的消耗量达5万吨以上并正以年均20%--30%的速度增长其中硅酮建筑密封胶国内市场大部分被国外的道康宁公司GE公司等占据。近年来随着技术水平的提高和市场需求的扩大,硅酮密封胶生产迅猛发展许多企业投资建厂或扩大规模已形成浙江广东两大硅酮密封胶生产基地随着有机硅行业的技术进步国产硅酮结构胶的质量有了大幅度提高再加上国产结构胶的价格比进口胶低得多使得国产胶在性能价格比上占有绝对的优势另一方面,国内厂家供货及时并能为用户提供快捷、周到的服务国产品牌几年来使用效果良好,赢得了越来越多的用户,国产结构胶的市场占有率已从几年前的10%上升到了50%以上。4.存在问题及发展建议(1)热硫化硅橡胶 世界上发达国家的硅橡胶的产量及消费量都已达到了很高的水平,而且发展十分迅速。虽然我国近几年来在HTV的生产技术和生产能力方面有了很大的提高,(2)室温硫化硅橡胶,以单组份密封胶为例,由于无序的市场竞争,大多数生产厂家为了降低成本采用价格较低的回收料作为主要原料所采用的交联剂也大多为一些小厂的产品,质量不稳定从而造成最终产品的整体质量下降性能受到影响高性能的密封胶主要还是使用的进口和进口分装产品如幕墙用的结构胶以及耐候胶等这些都是今后应该注意解决的问题。 高性能建筑密封胶和加成型硅橡胶是研发热点建筑密封胶着重是提高表干时间和硫化时间,及与基材的粘接性,尤其是与浇筑混凝土的粘接性。同时应实现连续化生产,克服间歇式配胶工艺存在的生产稳定性较差损耗较大功效不高等缺点加成型硅橡胶主要是提高其柔软性和透明度还有就是开发单组分加成型硅橡胶。用于其他特种用途的硅橡胶,如阻燃硅橡胶灌封料、高阻尼硅橡胶、高耐蚀高抗撕硅橡胶、抗电磁干扰硅橡胶、耐高温(350℃以上)硅橡胶等,虽然总的需求量不是很大,但对我国的国防建设和尖端科技以及国民经济的发展都有着不可替代的作用,这些也需要我们下大力气去开发研究。5聚合釜的长径比V0=30m3。.在确定聚合釜的容积的时候,0.6~0.850.8~0.85[18]0.8。V 0.8V030

(5-1)带入V0

=30(m3)得V

37.5(m3)由于聚合釜筒体的高径比由所装的物料类型确定。若装的是乳化液则高径比在2.08~3.85[1]之间又因为高径比大了有助于传热减小搅拌功率等故暂且取为3.3H/D 3.3。i由于V

D3(H/Di i

)[19]

(5-2)将高径比与V=37.5(m3)带入(5-2)中可Di=2.437(m)Di=2400(mm)由元整出的直径按下式得罐体的高度HVV'D2

(5-3)4 iV'为封头的体积,故需要计算封头的体积。综合考虑本聚合釜采用椭圆型标准封头K1,

D'i 22h'i因为封头底圆直径D'Di

h'

Di600(mm)i 4椭圆型封头容积计算公式为2 V' D2h'

(5-4)3 4 i i又因为选用的是标准型故进一步化简为V'

D3[20]24 i

(5-5)带入数据得封头体积为V')21同时椭圆形封头的内表面积为校核长径比

S D2封头 iS )封头

(5-6)将V'

带入到(5-3)H=7.9(m)H=8(m)=8000(mm)。校核:H/D8/2.43.333与设计值比较大致相等故满足设计要求。i搅拌器的计算根据反应釜内液体容积及粘度和流体性质选择布鲁马金式搅拌器, D/T 的范围为0.33~0.40D/T=0.35D=0.84(m)D=0.8(m)。V=37.5(3μ=(Pa·s[21]7u=12.8(m/min)q ud

T2/4

12.8

3.142.424

57.88m3min假设为湍流操作,NRe=1.5×103由文献[21]中的排出流量数与搅拌雷诺数的关系可得N qdqN dqd ND3

(5-7)N qdN D3

/min)0.650.843qdN ND289960)0.842

1588.37Re 1搅拌器的功率Np为常数

N 1588.371000RePKN3D5 (5-8)又有参考文献[22]可得,3层四叶的布耳马金的K1选K1=4.522P4.50899查资料[22]可选择,Y型异步电动机,机型号为XL10,功率为30KW传热的计算设计的反应器除热主要采用内冷件,根据反应釜内液体容积及粘度和流体性质,传热量选用直管式换热器,直管为不锈钢17.4(Wm1K1)QKA(ti

t)0

(5-9)的计算i

1 1K i

1 (5-10)0L ND2b

Cc m

D0.33 20.2i a i

p b T

n

(5-11)wb wb由资料[23]可查相关数据得d0=0.036(m),nb=170则a=0.09 b=0.65 c=0.33 d=0.4与雷诺数、Cp、、D/T=0.35带入3.37210.33

20.20.01588.30.65 0.40.30.33 17.4 17.4 170i 0.036d=0.036(m),L=6.0(m),tw=-2℃,t

=-3℃,P=250(kPa)氨T=-10℃,Pr=1.27时 1.132gr30.250

(5-12) 当t=-4℃时,氨气的有关物理性质:0.0116W/(m412.8(kg/m39.18106(Pa1245(kJ/kg)412.829.812450.011631030.25 1.13 393.67W/(m20 9.1810-66.04 23111K i 0

(5-13)K1

272.60W/(m2℃)1 1886.32 393.67反应9小时,第一釜氨的温度为-3℃,物料的温度为10℃~7℃,平均为8.5℃Q191652.214.1841033600/s)QKAt272.60A11.5可得A=71.05(m2)第二釜氨蒸汽0.4128(g/cm3),氨的温度为-3℃,物料的温度为5℃Q186726.05

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