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刮膜蒸发器分离聚氨酯预聚体中游离 TDI

刮膜蒸发器分离聚氨酯预聚体中游离 TDI. 李博 2011.11.4. 目录. 1 研究背景. 2 研究目的. 3 研究方法. 4 研究内容. 5 研究计划. 研究背景. 聚氨酯（简称 PU ）是一种具有优良的机械性能和耐化学性品能的高分子材料 。广泛应用于建筑、 机械、电子设备、体育、医疗等领域。 工业上，多为 TDI - TMP 聚氨酯，常含有 3%~8% 的 TDI 游离 TDI 存在。

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刮膜蒸发器分离聚氨酯预聚体中游离 TDI

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Presentation Transcript

  1. 刮膜蒸发器分离聚氨酯预聚体中游离TDI 李博 2011.11.4

  2. 目录 1研究背景 2研究目的 3研究方法 4研究内容 5研究计划

  3. 研究背景 • 聚氨酯（简称PU）是一种具有优良的机械性能和耐化学性品能的高分子材料 。广泛应用于建筑、 机械、电子设备、体育、医疗等领域。 • 工业上，多为TDI-TMP聚氨酯，常含有3%~8%的TDI游离TDI存在。 • 游离TDI在常温下是一种易挥发的剧毒液体，影响人们的身体健康，且污染环境。所以，国内要求TDI在溶剂型木器涂料中的施工含量必须小于0.7 %，而发达国家更要求游离TDI含量低于0.5%。

  4. 研究背景 • 聚氨酯为高粘度物质，采用普通精馏方法分离TDI有一定难度。 • TDI在120 ℃以上时易生成脲基甲酸酯 ,在 150 ℃以上时加成物更容易变质。 • 采用适合高粘度物质分离的方法，且在真空条件下进行分离。

  5. 研究目的 • 发达国家早已将聚氨酯中游离TDI含量降低到0.5%以下，现已更是将聚氨酯中的游离TDI降低到0.1%以下，使得聚氨酯产品更环保，同时质量更好。 • 本研究致力于将聚氨酯预聚体中游离TDI含量降低到0.1%以下。

  6. 研究方法 分离方法： • 化学反应法 • 分子筛吸附法 • 萃取法 • 真空薄膜蒸发法

  7. 研究方法 刮膜蒸发器特点 • 蒸发效率高。物料分布均匀，薄膜状态，液膜厚度小， 传热系数高。 待蒸发组分逸出液膜的阻力较小，因而分离效率高。 • 可以处理粘度达 1 0 0 P a · s 的高粘性液体， 出口物料对进 口物料 的粘度比可达1000以上。 • 物料在加热区内停留时间短。 • 特别适用于处理高粘度、高沸点和热敏性物料。

  8. 研究方法 国外研究 • 许多美国专利文献*都是在薄膜蒸发器中采用温度在100~160℃，真空度为13~107 Pa的条件去除游离TDI。 • 一些专利**还采用在薄膜蒸发器中引入N2或其他惰性气体反吹的方法将TDI的浓度降低到0.1%以下。 • *US 3,183,112 US 4, 176, 132 US 4,182,825 US 4,454,317 US 4,683,279 • **US 5,051,152 US 5,202,001

  9. 研究方法 国内研究 • 胡孝勇等采用MD-S80内冷式薄膜蒸发器分离聚氨酯固化剂，游离TDI含量降到0.40%，达到分离要求。 • 分离条件：进料速度1.0 kg h-1，刮板转速150 rmin-1，进料温度110℃，蒸发温度200℃，绝对压力35Pa。

  10. 研究内容 • 为了能将游离TDI的浓度降到更低，达到0.1%以下，本研究着重于研究突破专利US 5051152和US 5202001中的技术。 • 通过改良设备，将内冷式刮膜蒸发器改为冷凝外置型，同时在刮膜蒸发器底部采用N2反吹，在真空条件下将预聚体中的TDI含量降到0.1%以下。

  11. 设备示意图

  12. 研究内容 • 参考文献资料中数据，通过多次实验，验证和确定进料速率F、刮板转速R、蒸馏压力P和蒸馏温度T对薄膜中游离TDI含量的影响。 • 用最优化方法（响应面法）确定最优的操作工艺，选择最佳的F、R、P、T值。

  13. 研究计划 • 2011.11.1——2011.12.1： 阅读国内外有关文献、专利及技术，列出实验的较详细计划和具体方法； • 2012. 3.1——2011.4.10： 完成实验，通过变换条件以寻找最合适的操作条件； • 2012.4.11——2012.5.20： 采用实验得到的最优条件进行分离，重复实验； • 2012.5.21——2011.6.30： 完成实验及相关总结； • 2012.7. 1——2012.8.31： 撰写论文，投稿； • 201 2.8.31以后： 准备答辩。

  14. Thank you！

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