年产2500吨阻燃ABS工艺流程说明书

目录

第一章绪论......................................................................................................... 3

1.1ABS 塑料简要概述及研究意义 ........................................................... 3 1.2 ABS的燃烧机理.................................................................................. 4 1.3 阻燃剂的作用机理 ............................................................................. 4 1.4 降低ABS燃烧性................................................................................. 5 1.5 ABS的“阻燃添加剂”...................................................................... 5 1.6 ABS塑料制品的成型方法.................................................................. 6 1.7 挤出成型工艺概述 ............................................................................. 6 1.8 设计原则............................................................................................. 7 第二章制备阻燃ABS原料的选取及配方设计 ................................................. 8

2.1 主要原料............................................................................................. 8 2.1.1ABS树脂............................................................................................ 8 2.2 助剂的选择 ....................................................................................... 10 2.3 配方的设计 ....................................................................................... 13 第三章物料衡算............................................................................................... 14

3.1 概述................................................................................................... 14 3.2 物料衡算内容 ................................................................................... 14 3.3 损耗率的计算 ................................................................................... 14 3.4 选定计算基准 ................................................................................... 14 第四章 设备选型............................................................................................. 19

4.1 设备的选择原则 ............................................................................... 19

4.1.1 选型的原则 ........................................................................... 19 4.1.2 设备的分类和选型 ............................................................... 19 4.1.3 设备选型工艺参数内容 ....................................................... 20 4.2 非定型设备的选取 ........................................................................... 20

4.2.1 储罐的选取 ........................................................................... 20 4.2.2 中间储料仓的选取 ............................................................... 22 4.2.3 中间料斗 ............................................................................... 22 4.2.4 成品储仓 ............................................................................... 23 4.3 定型设备的选取 ............................................................................... 23

4.3.1 失重式喂料机与配料秤的选取 ........................................... 23 4.3.2 高速搅拌机的选取 ............................................................... 24 4.3.3 流量计的选取 ....................................................................... 25

1

4.3.4 挤出机的选取 ....................................................................... 25 4.3.5 冷却设备的确定 ................................................................... 26 4.3.6 仓壁振动器的选取 ............................................................... 26 4.3.7 吹干设备的选取 ................................................................... 27 4.3.8 振动筛的选取 ....................................................................... 27 4.3.9 切粒机的选取 ....................................................................... 28 4.3.10 旋风分离器的选取 ............................................................. 28 4.3.11 打包机的选取 ..................................................................... 28 4.3.12 干燥器的选取 ..................................................................... 29

第五章 工艺流程............................................................................................. 31

5.1 概述................................................................................................... 31 5.2 工艺流程........................................................................................... 31 5.3 造粒方法........................................................................................... 32 5.4 物料输送方式 ................................................................................... 32 第六章 贮存注意事项..................................................................................... 34

6.1 包装................................................................................................... 34 6.2 运输................................................................................................... 34 6.3 贮存................................................................................................... 34 参考文献........................................................................................................... 35

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第一章绪论

1.1ABS 塑料简要概述及研究意义

ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)树脂是是五大合成树脂之一,由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，因而能表现三种组分之间的协同性能：丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度，丁二烯表现的特性是抗冲击强度，苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能, 刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，较好的热稳定性和化学稳定性、较好的流动性，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。

ABS树脂的性能特征

ABS树脂是浅象牙色、不透明的非晶形粒料，无毒、无味，着色性优良，吸水性小于1%；ABS制品坚硬而韧，刚性、耐冲击性均较好，可在80℃温度以下长期使用；尺寸稳定，耐磨性好、耐油、耐酸、耐碱、和无机盐，但溶于脂、醛、醚和氯化烃；电性能良好，可燃，燃烧时散发出一种特殊臭味；但其氧指数仅18.3 3～20 (< 21 )，属于易燃材料，这已成为ABS树脂进一步推广应用和发展的一大障碍。

ABS是一种用途极广的热塑性工程塑料，在ABS消费结构中主要是家用电器、机械配件、办公用品和用具等。主要有电视机、电冰箱、洗衣机、电风扇、空调、计算机、复印机、电话、吸尘器等，此外还有汽车、摩托车和管道等。上述用途中ABS主要做内外壳体、支撑和各种零配件。同时在通讯器材、商品器材、文教娱乐用品及建材的需求前景也十分看好。ABS树脂已是目前我国产量最大、应用最广泛的通用工程塑料。但ABS氧指数

[1]

仅18.3-20(<21)，属于易燃材料。在ABS的实际应用中，使用ABS制作的一些电子电器配件壳体燃烧引起的火灾时有发生，同时燃烧时放出黑烟和有毒气体，其发烟量是各种塑料中最大的，这不仅会造成严重的财产损失，还会给人类的生命安全和生存环境带来极大威胁，限制了其在居民住宅、家电、管道等很多方面的使用。随着科技进步和生活质量的提高，人们安全意识越来越强，国内外对汽车、建筑、家用电器，办公用品等方面使用的塑料材料提出了严格的防火阻燃要求，制定了相应的技术标准与规范。因此ABS的阻燃问题越来越受到世界各国的高度重视，研究和开发阻燃的ABS显得非常重要。

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1.2 ABS的燃烧机理

ABS树脂的燃烧机理十分复杂， 由于所用原料的种类、比例、工艺条件、生产方法的多样化，ABS树脂的实际组成千差万别，变动极大，其燃烧性能也有差异。一般随丁二烯成分增加，树脂透明性降低，可燃性增加。这是由于聚丁二烯相中存在取代的叔碳原子，有利于氧从丁二烯中夺氢，并引发氧化，加速ABS的降解。也有人认为ABS热-氧老化可从丙烯腈-丁二烯和丁二烯-苯乙烯共聚物的热降解来说明，在丙烯腈-丁二烯共聚物的热解产物里没有发现丙烯腈的特有产物HCN，这是因为丁二烯部分的热解产生不饱和成分，很快与HCN反应所致。ABS树脂本质上和其它高聚物一样，燃烧过程中产生特别活泼的自由基HO·，而HO·的浓度是决定燃烧速度的关键。当高分子和HO·相遇，生成高分子自由基和水，在氧存在下，又产生出HO·自由基，可使反应继续进行，最后生成CO2和H2O。为了阻止塑料燃烧，其基本方法是抑制可燃性气体的发生 和隔绝空气中的氧气。一般来说，燃烧过程包括加热、熔融、解聚、分解、 氧化和着火等步骤。在燃烧过程的各个步骤中，其进行速度将受到许多因素 的制约， 除外界因素外， 高分子材料燃烧的难易主要取决与自身的燃烧特性。

1.3 阻燃剂的作用机理

ABS树脂的燃烧机理十分复杂，但本质上和其它高聚物一样，燃烧过程中产生特别活泼的自由基HO?，而HO?的浓度是决定燃烧速度的关键。当高分子和HO?相遇到，生成高分子自由基和水，在氧存在下，又产生出HO?自由基，可使反应继续进行，最后生成CO2和H2O。ABS燃烧的三要素是可燃物、氧气和热能，要想阻止燃烧就得除去三要素中的至少一个。为此采用添加化学阻燃剂是十分有效的。阻燃剂的作用机理比较复杂，就目前研究的结果，可以从以下几个方面来考虑：

(1)由于阻燃剂或其分解产物的脱水作用使树脂炭化，减少产生火焰的燃烧和可燃气体的生成。

(2)由于含水化合物在高温时的剧烈分解脱水而吸收大量热能，降低了环境温度。

(3)阻燃剂的分解产物形成了不挥发性的保护膜，包覆在树脂表面，阻止燃烧。

(4)含卤阻燃剂在高温分解形成的卤化氢稀释了聚合物分解产生的可燃气体，使燃烧变得困难；同时，卤化氢又是HO?的捕获体，能大大降低 HO?浓度，终止链反应而起到阻燃作用。

(5)阻燃剂分解产生的不可燃气体覆盖在树脂表 面而断绝了氧的供应而阻燃。

4

(6)由于阻燃剂分解而复合产生密度较大的气体。或高沸点液体，覆盖在材料表面而断绝了氧的供给。

1.4 降低ABS燃烧性

为了解决材料易燃等问题，世界各国都进行了大量的研究，目前研究和采用的方法大致有下列物种途径：

（1） 将具有阻燃效果的氟、氯、溴、磷、氮等元素在树脂合成时引入分子链中，是高聚物本身的阻燃型得到提高，用这类高分子材料制成的建筑塑料制品，阻燃性必然提高。

（2） 掺混其他高难燃聚合物的办法。

（3） 在挤出聚合物中用阻燃性好的单体进行接枝的方法。 （4） 采用阻燃好的单体进行共聚的方法。 （5） 在基料中加入阻燃剂。

以上采用合成的办法是解决自熄性阻燃高聚物的一条重要途径，在一些经济发达国家已取得很大进展，其商品也有不少投入了市场。但现实应用中，由于这类商品价格甚高，要解决大量的易燃高聚物材料的阻燃及低烟、低毒问题，最简单、经济和富有实效的方法是第5种方法，也就是在基料中加入添加型阻燃剂的方法。

1.5 ABS的“阻燃添加剂”

对ABS塑料具有较好阻燃作用的主要有磷系、卤系有机物及某些无机化合物，其中无机阻燃剂在ABS中添加量需要达到 40%以上才有较明显的效果，同时由于其添加量大，因此会严重损害ABS的物理力学性能。而磷系阻燃剂品种、数量较少，且多数又为液体和低熔点化合物，不适用于ABS的造粒加工工艺。因此，当前对于ABS的阻燃体系主要采用卤系阻燃剂，其中阻燃效果最好的为含溴有机化合物，如十溴联苯醚 (DBDPO)、四溴双酚A等。

聚氯乙烯和CPE由于其与ABS良好的相容性和高含氯量，因而既是ABS的一种高效阻燃剂，又可作为ABS的共混改性组份。用它还可以降低小分子阻燃剂对ABS的力学损失，但在使用过程中应充分考虑到其热稳定性差的缺点。研究表明，十溴联苯醚和Sb2O3共同使用具有协同效应。当DBDPO/Sb2O3为 2∶ 1时，阻燃效率最好，氧指数最高。其阻燃机理为：卤素阻燃剂分解产生的卤化氢气体是不燃性气体，有稀释作用，且卤化氢能够抑制高聚物燃烧的连锁反应，同时加入辅助阻燃剂Sb2O3与HBr反应得SbBr3相对密度很大，覆盖于聚合物表面。另外，生成的SbBr3 在高温下分解，产生固体小颗粒分散于气相中，起到隔绝空气和热的作用。

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1.6 ABS塑料制品的成型方法

ABS熔料粘度不高，流动性好，黏度对温度变化敏感性不强，所以比较容易成型加工。通常，采用挤出、注塑、吹塑及压延、层合、发泡和粘

接等方式都可以较容易地成型各种形 状的塑料制品。另外，也可以应用机械加工切削方法成型塑料制品。

1.7 挤出成型工艺概述

挤出成型是聚合物成型的重要方法之一。挤出成型通常是将粉状或颗粒状形态的聚合物加入到挤出机筒中，在螺杆或柱塞的作用下，聚合物沿螺槽或机筒向前移动，并逐渐熔融而成为黏流体，然后通过设置在机筒端部的机头口模形成截面与口模形状相仿的连续体，最后经冷却定型，便可成型为所需形状的制品。

本设计既采用双螺杆挤出。与单螺杆挤出过程类似，双螺杆挤出挤出过程可分成加料和固体输送、熔融及熔体输送三个阶段。挤出工艺过程一般包括原料的准备，预热，干燥，挤出成型，挤出物的定形及冷却。制品的牵引及卷曲（切割），有些制品成形后还须后处理。

挤出详细过程如下： 1、 原料的准备和预处理

由于原料中可能含有水分，将会影响挤出成型的正常进行，同时影响制品的质量例如出现气泡，表面晦暗无光，出现流纹，机械性能降低等。因此要进行预处理。不同种类塑料允许含水量不同，通常应控制原料含水量在0.5%以下。此外，原料中的机械杂质也应尽可能除去。

2、挤出成型

首先将挤出机加热到预定的温度，然后开动螺杆，同时加料。初期挤出物的质量和外观都较差，应根据塑料的挤出工艺性能和挤出机头口模的结构特点等调整挤出机料筒各加热段和机头口模的温度及螺杆的转速等工艺参数，以控制筒内物料的温度和压力分布。根据制品的形状和尺寸的要求，调整口模尺寸和同心度及牵引等设备装置，以控制挤出物离膜膨胀和形状的稳定性，从而达到控制挤出物的产量和质量的目的，直到挤出达到正常状态即进行连续生产。

3、定型与冷却

热塑性塑料挤出物离开机头口模后仍处在高温熔融状态，具有很大的变形能力，应立即进行定型和冷却。如果定性和冷却不及时，制品在自身的重力作用下就会变形，出现凹陷或扭曲等现象。现阶段大部分生产均采用水冷定型，所以本设计也将采取水槽循环水冷设备。

4、制品的牵引和卷取

热塑性塑料挤出离开口模后，由于有热收缩和离膜膨胀双重效应，挤

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出的截面与口模的断面形状尺寸不一致。因此在挤出热塑性塑料时，要连续的将挤出物牵引出，其目的一是帮助挤出物离开口模，保持过程的连续性，二是调整挤出型材截面尺寸和性能。

5、后处理

有些制品挤出成型后还需进行后处理，提高制品的性能。后处理主要包括热处理和调湿处理。在挤出较大截面尺寸的制品时，常因挤出物内外冷却速率相差较大而是制品有较大的内应力，这种基挤出制品成型后应在高于制品的使用温度10～20℃或低于塑料的热变形问的10～20℃的条件下保持一定时间，进行热处理以消除内应力。

本次设计的产品冷却后为硬质型材，牵引装置送出达到一定长度后切断，并送往打包机打包。

1.8 设计原则

阻燃高分子材料配方设计与常规塑料、涂料、胶黏剂和橡胶等高分子材料配方设计大致相同，也必须遵循其基本原则、基本方法与程序。不同之处是对添加组分的选用、配合和数量的确定时，要把阻燃剂作为其配方设计研究的核心内容。

阻燃高分子材料的配方设计就是运用阻燃剂优良的阻燃性能，来提高高分子材料遇火不燃，难燃、燃烧后自熄的能力。所以配方设计中必须精心分析研究和反复试验才能设计出满足使用要求的成功配方。为此在阻燃高分子材料配方设计中必须坚持如下原则。 1. 满足阻燃性能需求的原则

阻燃高分子材料性能优劣的首要标准看其是否能达到阻燃标准要求。 2.满足阻燃高分子材料产品使用性能和耐久性的原则

在配方设计开始，就必须对制品应用环境和使用要求进行认真分析，方可提出选材标准和配方要求，再经过经验比对，实际试验才能设计出实用性强的配方，确保产品质量。 3.抓住主要矛盾的原则

一旦阻燃高分子材料的基料与阻燃剂选定之后，还应对两组分优点进行分析，找出两组分存在的缺陷，再根据产品使用要求，找出主要矛盾加以解决。

4.充分发挥添加剂功能的原则

除基料和阻燃剂外，还必须充分发挥其他助剂的功能作用，方可制备出优良制品。选用助剂时力求要准，用量适度。 5.降低成本原则

配方设计时，除考虑性能外，还必须对制品的成本加以考虑。

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第二章制备阻燃ABS原料的选取及配方设计

2.1 主要原料 2.1.1ABS树脂

国内生产挤出成型塑料制品用ABS树脂的厂家主要有：兰州化学工业工业合成橡胶厂、上海高桥石油化工公司和吉林化学工业股份有限公司。本次设计采用上海高桥石油化工公司ABS树脂。其产品性能参数见表2–1-1

表2-1-1上海高桥石油化工公司ABS树脂 项目 悬臂梁抗冲击强度

-1

/J·m22.7℃ -28.8℃ 拉伸强度/MPa 弯曲模量/MPa 洛氏硬度

2

测试方法 ASTMD256 ASTMD638 ASTMD790 ASTMD785

EM–100 SP 266.7 117.3 44.8 2344.3 110

EH–100 SRS 400 176 44.8 2206.4 106

EHL–100 MVS 346.7 186.7 34.5 1930.6 96

ESH–100 SLS 435.4 192 35 1861.7 95

热变形温度（18.5kg/cm）

/℃ ASTMD6未退火 48 退火

ASTMD1

微卡软化点/℃

525 ASTMD5

光泽度/%

32

融融温度/℃

3

密度（g/cm）

90.6 96.1 88.9 94.4 85 90.6 86.1 94.4

108.3 95 210～227

104.4 75

101.7 95

102.8 85

用途

中抗性，韧性好，光泽好。用于卫生浴室冷却

器

221～240 204～221 221～240

3

1.05g/cm

高抗冲，高

超高抗冲，

高抗性，拉光泽度，低

拉伸性能

伸性能好。温韧性、耐

好。用于精

用于行李提化学性好。

细尺寸注

箱、滑雪车用于冰箱衬

件、娱乐用

体 里、手提式

车辆

冷却器浴盆

8

2.1.2主阻燃剂 十溴联苯醚

用途及特点：十溴联苯醚为白色微细粉末，溶点：304-309℃，含溴量大于82%，密度3.02，几乎不溶于所有溶剂，5%热量失重时温度大于320℃，热稳定性好，是一种无毒、无污染的高效阻燃剂。本品为添加型阻燃剂，溴含量大，阻燃性能高，热稳定性好，适用于聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂ABS树脂、尼龙、聚烯烃、不饱和聚酯、聚苯醚等物质的阻燃。

产品选型：上海振江化工有限公司（25000.00元/吨）

表2-2 主要标准及特性 化学物质 产品状态 包 装

十溴联苯醚( C12Br10O)

白色微细粉末。

复合纸袋包装，内层用塑料薄膜袋，每袋净重25kg或提

供500kg,1000kg的集装袋包装。

溶点：304-309℃，含溴量大于82%，比重为3.02，几乎

产品主要特点 不溶于所有溶剂，5%热量失重时温度大于320℃，热稳定

性好，是一种无毒、无污染的高效阻燃剂。 应用范围 网络实名

用于聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂ABS树脂、尼龙、聚

烯烃、不饱和聚酯、聚苯醚等物质的阻燃。

十溴联苯醚

表2-1-2指标 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

9

项 目 单 位 指 标 特级 300 95 92 20 10 10 0.05 3

一级 300 93 90 50 50 60 0.05 5

二级 300 90 85 50 50 60 0.05 5

熔点 ℃ 白度 ％≥ 溴含量 ％ 游离溴含量

％≤

（mg/kg）

三氧化二铁Fe2O3 ％≤ 铝含量（mg/kg) ％≤ 挥发价（%） ％≤ 平均粒数

％μm

外观

白色微细白色微细白色微细粉末 粉末 粉末

2.1.3辅阻燃剂

Sb2O3是应用最早的阻燃剂，适用于环氧树脂、聚氨酯、氯丁橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙稀、聚酯等，单独使用时用量要大，阻燃效果差，当与卤素化物并用时则有良好的协同效应，阻燃效果明显提高。反应放出H2O并生成熔点较低、能够气化的卤化锑，起稀释可燃性气体的作用。同时他的相对密度较大，覆盖于高分子材料表面隔绝空气，能促进炭化反应，降低燃烧系统的温度，能捕捉燃烧过程中气相里游离的HO·和H·，从而抑制燃烧。实际上三氧化二锑是普遍使用的阻燃剂协效剂，与卤素化物之比以3:1最佳。

产品选型：湖南益阳恒昌锑白厂 包装：每袋净重25kg 。

包装搬运储存：应小心轻放，注意防潮。

Sb2O3性能参数表：

牌号DY Sb2O395

化学成分 （%） 三氧化二锑(Sb2O3)>≥ 三氧化二砷Asb2O3)≤ 氧化铅(PbO)≤ 三氧化二铁(Fe2O3)≤ 氧化铜(CuO)≤ 硒(Se)≤ 物理性能 白度% ≥

3

密度（g/cm）

平均粒数

粗粒级≤

细粒级≤

超细粒级≤

微粒级≤

HY-A级 HY-B级 HY-C级

98.00 1.50 0.04 0.02 0.001 0.002 97.0 5.2

96.00 3.50 0.08 0.005 0.002 0.004 96.0

95.00 4.50 0.10 0.006 0.002 0.005 95.0

2.5um 1.6um 0.9um 0.4um

2.2 助剂的选择

2.2.1 甲基锡TMI81FS 应用特点：甲基锡热稳定剂TM—181FS、TM—181是一种高效率液态热有机锡稳定剂，用于硬质PVC加工方式，包括压延、挤塑、注塑、吹膜等。具有极佳在早期著色和优良的动态加工稳定性。具有优良的透明性和著色性，生产透明或有色制品都产生极佳效果。作用：做稳定剂，增加塑料稳定性。

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产品选型：浙江台州市光恒塑化有限公司。指标：项目指标色泽≤100，粘度0.02~0.08，密度1.17~1.19，锡含量.0，包装：圆铁桶，净重：220kg。

2.2.2增韧剂SBS

SBS苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯一丁二烯苯乙烯三段共聚物，又称热塑性丁苯嵌段共聚物或热塑性丁苯橡胶，简称SBS。根据合成方法不同，SBS有线型结构和星型结构。SBS为白色或微黄色多孔圆条或圆片形颗粒，相对密度0.92～0.95。SBS具有优良的拉伸强度、弹性和电性能，永久变形小，屈挠和回弹性好，表面摩擦大。由于主链含有双键致使SBS耐老化性较差，在高温空气的氧化条件下，丁二烯嵌段会发生交联，从而使硬度和黏度增加。SBS溶于甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷等或与溶剂汽油等组成的混合溶剂，不溶于水、乙醇、溶剂汽油、醋酸乙酯、丙酮、环己烷等。 产品选型：中石化北京燕化石油化工股份有限公司

2.2.3润滑剂的选取

亚乙基双硬脂酰胺（EBS）

本品为白色至淡黄色粉末或粒状物，相对密度0.98(25℃)，

熔 点： 141～146 ℃，闪点约285℃。不溶于水，但粉状物在80℃以上 具有可湿性，耐酸碱和水介质，常温下不溶于乙醇，丙酮，四氯化碳等有 机溶剂。但可溶于热的氯代烃和芳烃，其粉状物滑腻感较强，80℃以上对 水具有可湿性，无毒，对人体无副作用。该化合物为一硬而脆的白色高熔 点蜡，其工业品呈略带黄色的细小颗粒。冷却时析出沉淀或凝胶。 总 胺 值：mg KOH/g≤3.0细 度：20目、125目、200目、325目， 色 值：≤5.0酸

主要应用许多热塑性和热固性塑料中作为内部和外部润滑剂，最具代表者 如ABS,PS,AS,PVC,亦可应用于PE,PP,PVAC,醋酸纤维素，尼龙，酚醛树脂， 氨基塑料中。具有良好地光洁度，脱模性。 储存方法：

1.密封保存。

2.储存在阴凉，干燥的地方。 3.储存的地方远离氧化剂。

国内生产厂家 上海煦江实业有限公司 所在地区： 上海市奉贤区

2.2.4抗氧剂1010

抗氧剂1010一种多元受阻酚型抗氧剂，与大多数聚合物具有很好的相容性。抗氧剂1010有良好的防止光和热引起的变色作 用。广泛用于PE、PP、

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PS、聚酰胺、聚甲醛、ABS树脂、PVC、合成橡胶等高分子材料中。也用来防止油脂和涂料的 热氧老化。

化学名：四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯

性质：白色结晶粉末； 可溶于苯、丙酮、氯仿，微溶于乙醇，不溶于水。 包装：25kg/PE包装袋、2袋/纸箱；

贮运：本品化学性状稳定，无特殊贮存要求，应防潮、隔热。 常见质量指标如下：

熔点110.0～125.0℃，含量≥98.0%，密度1.15，熔点℃110-125，灰份%：≤0.1透光率（10g/100mL甲苯）≥95%（425nm）、≥97%（500nm），挥发份≤0.5%，灰分≤0.1%，色度（10g/100mL甲苯）（APHA）≤50.

毒性与卫生性：本品毒性极低，大白鼠经口LD50>5g/kg，可用于食品包装材料。

2.2.5抗冲击改性剂CPE：

氯化聚乙烯（CPE）为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好（在-30℃仍有柔韧性），与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高，分解产生HCL，HCL能催化CPE的脱氯反应。

密 度：1.22 g/mL at 25℃

氢氧化镁可用作阻燃剂或阻燃填料加入到聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及ABS树脂中，有良好的阻燃和消烟作用 化学式 Mg(OH)2 分子量 58 熔 点 350℃

水溶性 难溶于水和醇，溶于稀酸、铵盐 密 度 2.36

外 观 无色六方柱晶体或白色粉末 应 用 塑料、橡胶制品优良的阻燃剂

2.2.6紫外线吸收剂UV-531

成 分 2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮

性能及用途 该品为浅黄色或白色结晶粉末。密度1.160g/cm3（25℃）。熔点48～49℃。溶于丙酮、苯，乙醇、异丙醇，微溶于二氯乙烷，不溶于水。该品在部分溶剂中的溶解度（g/100溶剂，25℃），在溶剂丙酮中为74、苯72、甲醇2、乙醇（95%）2.6、正庚烷40、正己烷40.1，水0.5。

12

该品为紫外线吸收剂，能够强烈地吸收波长为270330nm的紫外线，可用于各种塑料，特别是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯树脂的相容性好，挥发性小。一般用量为0.1%～1%。与少量4，4-硫代双（6-叔丁基对甲酚）并用有良好的协同效应。该品还可用作各种涂料的光稳定剂。

安全注意事项 该品毒性小，许多国家许可该品用于接触食品的增塑制品，如美国用于聚烯烃，英国（最高用量0.6%），意大利（对聚乙烯、聚丙烯的最高用量为0.5%）、日本的用量是：聚乙烯0.5%、聚丙烯1%、AS树脂和ABS树脂0.5%、聚氯乙烯0.2%（不可接触油脂性食品或乙醇食品含量超过20%的食品）。

2.3 配方的设计

ABS阻燃剂的选择十分重要，首先，用量要少，这样可以减少对ABS理化性能的影响；二是要阻燃效果好；三是和ABS相容性能好 ，四要考虑到发烟量要小。根据以上要求设计了如表2-1的配方。

阻燃剂的阻燃效果用氧指数来衡量，氧指数越高阻燃效果越好。阻燃剂的选择主要考虑阻燃效果，分解温度和材料的相容性。考虑到用十溴联苯醚做阻燃剂，阻燃剂分别与Sb2O3以适当比例加入ABS体系中制成阻燃ABS，密度0.91。然后进行燃烧试验测定ABS氧指数，指数值达到30%。说明设计配方可用。

表2-1 原材料与配方/质量份

类型 基体树脂 主阻燃剂 辅阻燃剂 稳定剂 增韧剂 润滑剂 抗氧剂 抗冲击改性剂 阻燃消烟剂 紫外线吸收剂

13

原料 ABS 十溴二苯醚 三氧化二锑 甲基锡TM181FS

SBS

亚乙基双硬脂酰

胺

抗氧剂1010

CPE 氢氧化镁 UV-531

含量/份 100 17 7 2 4 0.5 0.5 7 0.6 0.3

比例% 71.99 12.24 5.04 1.44 2.88 0.36 0.36 5.04 0.43 0.22

第三章物料衡算

3.1 概述

确定生产过程中各物料比例转变定量关系的过程为物料计算。物料的计算以物料衡算为基础，表明设计工作由定性设计阶段进入了定量计算阶段。

3.2 物料衡算内容

年产2500吨阻燃ABS树脂物料衡算。

3.3 损耗率的计算

表3-3物料损耗率 工序 损耗率% 合计算%

高搅 0.2 0.2

挤出 自然 扫地 0.2

0.5

0.3

切粒 0.1

0.1

筛选 自然 扫地 0.2

0.4

0.2

打包 0.2

0.2

公式：本工段需物料量=进料量/（1-本工段的损耗量） 单位：吨/年 产量2500吨 （1） 打包：2500t

（2） 筛选：2500/(1-0.2%)=2505.010t

（3） 切粒机：2505.010/(1-0.4%)=2515.070t （4） 挤出机：2515.070/(1-0.1%)=2517.588t （5） 高搅机：2517.588/(1-0.5%)=2530.239t （6） 储料罐：2530.239/(1-0.2%)=2535.31t

3.4 选定计算基准

（1）年工作日：365—10（法定节假日）=355天=8520小时 （2）设备大修：25天/年=600小时/年 （3）特殊情况停车：15天/年=360小时 （4）机器清理：1次/6天 8小时/次 （5）实际开车时间：297天= 7128小时

3.5 物料衡算 1.ABS基料

年需=2535.31×71.99%=1825.17t 一天需=年需/297=6.15t

14

每小时需=年需/7128=0.256t

3

年总体积=年需/密度=1738.26 m

3

一天体积=年总体积/297=5.853 m 2.十溴联苯醚

年需=2535.31×12.24%=310.32t 一天需=年需/297=1.045t 每小时需=年需/7128=0.0435t

3

年总体积=年需/密度=290.02 m

3

一天体积=年总体积/297=0.976 m 3.三氧化二锑

年需=2535.31×5.04%=127.78t 一天需=年需/297=0.4302t 每小时需=年需/7128=0.018t

3

年总体积=年需/密度=24.573m

3

一天体积=年总体积/297=0.0827 m 4.甲基锡TM181FS

年需=2535.31×1.44%=36.508t 一天需=年需/297=0.123t

-3

每小时需=年需/7128=5.12×10t

3

年总体积=年需/密度=30.939 m

3

一天体积=年总体积/297=0.104 m 5.SBS

年需=2535.31×2.88%=73.017t 一天需=年需/297=0.246t 每小时需=年需/7128=0.0102t

3

年总体积=年需/密度=76.86 m

3

一天体积=年总体积/297=0.269 m 6.亚乙基双硬脂酰胺

年需=2535.31×0.36%=9.127t 一天需=年需/297=0.0307t

-3

每小时需=年需/7128=1.28×10t

3

年总体积=年需/密度=9.313 m

3

一天体积=年总体积/297=0.0314 m 7.抗氧剂1010

年需=2535.31×0.36%=9.127t 一天需=年需/297=0.0307t

-3

每小时需=年需/7128=1.28×10t

15

年总体积=年需/密度=7.937 m

3

一天体积=年总体积/297=0.0267 m 8.抗冲击改性剂CPE

年需=2535.31×5.04%=127.78t 一天需=年需/297=0.4302t 每小时需=年需/7128=0.018t

3

年总体积=年需/密度=104.738 m

3

一天体积=年总体积/297=0.353 m 9.阻燃级氢氧化镁

年需=2535.31×0.43%=10.902t 一天需=年需/297=0.0367t

-3

每小时需=年需/7128=1.53×10t

3

年总体积=年需/密度=4.619 m

3

一天体积=年总体积/297=0.0156 m 10.紫外线吸收剂UV-531

年需=2535.31×0.22%=5.578t 一天需=年需/297=0.0188t

-4

每小时需=年需/7128=7.83×10t

3

年总体积=年需/密度=4.809 m

3

一天体积=年总体积/297=0.0162 m各组分用料量见表4-2

表3-2 物料用量 原料 ABS基料 十溴联苯醚 三氧化二锑 甲基锡TM181FS

SBS EBS 抗氧剂1010

CPE 氢氧化镁 紫外吸收剂

16

3

百分比% 71.99 12.24 5.04 1.44 2.88 0.36 0.36 5.04 0.43 0.22

密度一天需

年需t 3

g/cm t 1.05 1.07 5.2 1.18 0.95 0.98 1.15 1.22 2.36 1.16

1825.17 310.32 127.78 36.508 73.017 9.127 9.127 127.78 10.902 5.578

每小时需kg 年体积

3m 一天体

3

积m

6.15 256 1738.26 5.853 1.045 43.5 290.02 0.976 0.4302 18 24.573 0.0827 0.123 5.12 30.939 0.104 0.246 10.2 76.86 0.269 0.0307 1.28 9.313 0.0314 0.0307 1.28 7.937 0.0267 0.4302 18 104.738 0.353 0.0367 1.53 4.619 0.0156 0.0188 0.783 4.809 0.0162

考虑储料罐占地面积和可安装性

ABS基料用量较多且路途较远每四天购买物料一次 十溴联苯醚用量稍小10天购买物料一次

三氧化二锑、甲基锡TM181FS、SBS和CPE用量较小可每月（按30天计）购买物料一次。

亚乙基双硬脂酰胺、抗氧剂1010、阻燃级氢氧化镁、紫外线吸收剂UV-531用量较微量，每季度（按90天计）购买物料一次 实际购买可整数购买。 (1) ABS基料：

质量=每天需×4=24.6t

3

体积=每天体积×4=23.412 m (2) 十溴联苯醚

质量=每天需×10=10.45t

3

体积=每天体积×10=9.76 m (3) 三氧化二锑

质量=每天需×30=12.906t

3

体积=每天体积×30=2.481 m (4) 甲基锡TM181FS

质量=每天需×30=3.69t

3

体积=每天体积×30=3.12 m (5) SBS

质量=每天需×30=7.38t

3

体积=每天体积×30=7.77 m (6) CPE

质量=每天需×30=12.906t

3

体积=每天体积×30=10.59 m (7) 亚乙基双硬脂酰胺

质量=每天需×90=2.763t

3

体积=每天体积×90=2.826 m (8) 抗氧剂1010

质量=每天需×90=2.763t

3

体积=每天体积×90=2.403 m (9) 氢氧化镁

质量=每天需×90=3.303t

3

体积=每天体积×90=1.404 m (10)紫外线吸收剂UV-531

质量=每天需×90=1.692t

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体积=每天体积×90=1.458 m 混合物密度

=100/(71.99/1.05+12.24/1.07+5.04/5.2+1.44/1.18+2.88/0.95+0.36/0.98+0.36/1.15+

5.04/1.22+0.43/2.36+0.22/1.16)

3

=1.106 g/cm

3

每小时物料体积=每小时需物料质量总和/混合物密度=0.3216 m 中间料仓设计可储存两小时用量，当容量低于1/3高搅机开始加料到达2/3容量停止加料，中间料仓加料量：

质量=混合物密度×每小时物料体积×2=0.7114t

3

体积=每小时体积×2=0.6432 m

3

18

第四章 设备选型

4.1 设备的选择原则 4.1.1 选型的原则

所谓设备选型就是从可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析评价，选择最佳方案作出购买决策。发挥资金最大的经济效益。

选择原则有一下几方面

（1）合理性：即设备必须满足工艺要求，设备与工艺流程、生产规模、工艺操作条件、工艺控制水平相适应，又能充分发挥设备的能力。

（2）先进性：要求设备的运转可靠性、自控水平、生产能力、转化率、收率、效率要尽可能达到先进水平。

①所选用的设备应与生产规模相适应，在允许的条件下，获得最大的单位产量；

②设备应适应产品品种的要求，确保产品质量；

③提高连续化，大型化程度，降低劳动强度，提高劳动生产效率； （3）安全性：要求安全可靠、操作稳定、弹性好、无事故隐患。对工艺和建筑、地基、厂房等无苛刻要求；工人在操作时，劳动强度小，尽量避免高温高压高空作业，尽量不用有毒有害的设备附件附料。

（4）经济性：设备投资节省，设备易于加工、维修、更新，没有特殊的维护要求，运行费用减少。引进先进设备，亦应反复对比报价，考察设备性能，并易于被国内消化吸收改进利用，避免盲目性。

（5）系统性：生产过程是一个完整的系统，设备设计时不能仅关注单一设备，避免因个别设备妨碍整个系统优化；注重经济性的同时，还应通盘考虑，保留适当裕量，以免在日后扩产和工艺调整时成为系统“瓶颈”。

4.1.2 设备的分类和选型

根据设备在生产过程中的作用和供应渠道，塑料制品厂生产设备大致可分如下几大类：

（1）标准设备或定型的选择

标准设备或定型设备，是成批系列生产的设备，可现成购买。标准设备有产品目录或手册样本，有各种型号，有不同生产厂家。工艺设计的任务是根据生产需要，计算并选择某种型号，以便订货。

（2）非标准设备的选择

非定型标准设备，需专门设计和特殊设备。非标准设备也是化工厂生

19

产中大量存在的设备，它是化工厂生产的一种特色，非标准设备工艺设计就是根据工艺要求，通过工艺计算提出、材料、尺寸和其他一些具体要求。再由化工设备专业进行机械设计，由有关工厂进行制造。在设计非标准设备时，应尽量采用已经标准化的图纸。

设备的工艺设计，是工程设计中的一项繁重、量大、技术要求高的工作。标准设备和定型设备可根据工艺设计条件从有关资料中查出，直接列表，但非定型设备则要求进行设计。

4.1.3 设备选型工艺参数内容 1. 设备名称，作用和使用场合 2. 有关技术参数：

（1） 操作条件：流量，温度等

（2） 工作介质特性，物料组成，黏度，比重等 （3） 容积：全容积，有效容积，传热面积等 3. 对设备的结构要求： （1） 材质要求

（2） 关键尺寸：外形尺寸，管口方位，管口规格，液面计，视镜，仪表测量孔等

（3） 安装尺寸：设备基础或支架形式应与厂方相匹配

4. 塑料制品挤出成型生产前，所用原料的准备工作包括：原料验收、干燥处理、过筛、辅助过滤、配浆细化研磨、主原料和辅助料按配方要求过程计量、混合和造粒等工艺程序。

4.2 非定型设备的选取 4.2.1 储罐的选取

根据配方的原料，则应选取储罐10个，分别盛装ABS基料、十溴联苯醚、三氧化二锑、甲基锡TM181FS、CPE、EBS、抗氧剂1010、氢氧化镁和紫外线吸收剂。

由化工机械设备中标准选取适当的储罐。

3

1.ABS基料储罐的选取（23.412 m）

表4-1罐体技术参数 项目 圆柱形筒体 椭圆封头 总体积

公称直径mm 筒体高度

m

3000 3000 ——

3 —— ——

20

总深度m —— 0.79 ——

1m高容积

3m 7.030 —— ——

体积m 21.09 3.8170 24.907

3

（5）双螺杆啮合，完成旋转工作，机筒内的残料可自动清理。

由物料衡算可知每小时生产能力355.7千克/小时，需挤出机台数一台。 根据单螺杆和双螺杆的对比，我们选择双螺杆的 双螺杆挤出机的选择：

（1）锥形螺杆与平行螺杆相比，锥形螺杆可获得更为稳定的塑化效果，加料表面积较大，塑化压力可减少50%～60%，减小了熔体热降解的危险，因此我们选择锥形螺杆。

（2）啮合型与非啮合型，啮合型的挤出机更适用于混料，受热时间短，受热均匀，剪切作用强，我们选择啮合型的挤出机。

（3）同向与异向，同向双螺杆挤出机的排气效果好，气体易从料斗排出，同向双螺杆速度分布均匀和剪切速率分布多样性，剪切力分布均匀，同向双螺杆混炼效果好，啮合区剪切力均匀，剪切速度大。 飞鸽友联/Faygo SJZ-80（80/156）锥形双螺杆挤出机

表4-10 SJZ-80双螺杆挤出机参数

项目

螺杆直径/mm 螺杆有效长度

螺杆最高转速/（r/min） 生产能力/（kg/h） 主电动机 功率/kW 电压/V 中心高/mm

外形尺寸（长/mm×宽/mm×高/mm）

机器重量/t

参数 80/156 1320 37 250~380 55 440 1050

4700×1500×2400

5.5

根据每小时产量确定挤出机口模开孔数为12，公称直径为3mm。

4.3.5 冷却设备的确定

从挤出机投出来的坯料需进行冷却，在挤出机后设置一个水槽冷却装置，在水槽两端分别设置一个进水口和一个出水口，水槽高度应与挤出机高度相匹配，水槽长度为三米水槽深度800mm。

4.3.6 仓壁振动器的选取

粉料在储罐里由于时间长，空气潮湿等原因而空气容易结块，因此不易下料，所以要选用仓壁振动器，时物料顺利从料仓口排出，以保证整个生产流程的正常进行。本设计采用仓壁振动器，该设备用于防止和排除各种料仓由于物料摩擦，潮湿，带电和成分偏析等原因引起的“堵塞和搭块”现象，能时物料从料仓口排出。选用型号LZF-4, LZF-3的仓壁振动器。

26

表4-3-6的参数

型号

适用 料仓溜 槽 壁 厚/mm

配用 振 动 电机 锥 部 仓 容/t 功 率/kw 重 量 外 形 尺 寸 价格/元

LZF-4 3.2-4.5 JZQ-1.5-2

1 0.15 25

270×330×280

294

LZF-3 1.6-3.2 JZQ-5-2 0.3 0.075 17

240×285×245

192

选择LZF-4型号的1个，LZF-3型号的8个。

4.3.7 吹干设备的选取

为将从水槽中牵引出的料条干燥，有效去除物料表面水分，保证产品质量，便于切粒和筛选，需在切粒机前添加吹干设备。

表4-3-7的参数

名称 型号 功率 电压电流 净重 转速 包装规格cm

风力吹干机 BF535 850W 220V/4A 17.3kg 高、中、低 50×43.5×50

4.3.8 振动筛的选取

为了筛出颗粒中的合适颗粒及去除碎屑，提高产品的均一程度及质量，添加一个振动筛，根据每小时的产量，及切粒的大小选择如下参数的振动筛。

表4-3-8SF520型振动筛 筛

筛面网孔振次

面处理量

型号 尺寸尺寸r.p.

层（t/h）

（mm） （mm） m

数 DZSF520

双振电机外形幅功率尺寸（mm） （kw） （mm）

2×

0.4

2075×806×990

500×2000 2–201

0 0.05–5

27

960 6–7

4.3.9 切粒机的选取

为存储和运输的方便性，需把挤出料条剪切成颗粒状，然后烘干打包。

表4-3-9机的参数

型号 螺杆转速/r/s 颗粒规格/ mm 电机功率/kW 造粒能力kg/h 造粒滚刀（mm） 机组重/kg 外形尺寸（mm） 牵引方式

QLJ-500 30-1500 3×3 5.5 500 φ127×500 1100 800×9000×1500

胶辊

4.3.10 旋风分离器的选取

为了选出颗粒中的合适颗粒及去除碎屑，提高产品均一程度和产品质量，所以需要添加分离器。

图4-3-10 4.3.11 打包机的选取

为了有利于储藏、运输、和销售需要进行打包处理；每包重量为25kg。 本次选取全自动重袋称量包装机-GFCK/50。该机由一台CJS25K自动称量机和一台全自动包装机组合而成，特别适宜颗粒物料的计量包装。此包装机可实现自动称量、自动上袋、开袋、填充、移动输出、导入全自动缝包机自动实现缝包。实现包装过程无人化。

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表4-3-11参数

型号 重量 计量范围 包装材料 包装速度 压缩空气 电源 功率

GFCK/50 600kgs 10~50kg

硬质塑料编织袋、大小根据产品而不同

6~12袋/分 0.6~0.8MPa，0.6m/min

380V 50Hz 5kw

3

4.3.12 干燥器的选取

为使物料在储存过程中减少损失，在打包之前需对产品进行干燥处理 产品名称：脉冲气流干燥机(ABS树脂专用烘干机) 产品规格：QG-100

概述：气流干燥又称瞬间干燥，我国从六十年代起开始在制药化工行业应用。我厂在建厂伊始就选用国内外最选进技术，为制药、化工、食品行业提供质高价廉的成套设备。多年来经过不断地改进提高，发展成以下四大系列：

Q系列基本型； QG系列风机兼分散型； JG系列强化型。 特点：

1、干燥强度大，设备投资省：气流干燥设备的处理量是最大的，蒸发水份能力从50kg/h-1500kg/h，而设备容积 小，投资省，是其他干燥设备所无法比拟的。

2、自动化程度高、产品质量好：气流干燥物料全在管道中进行，干燥时间极短（只有0.5-2秒）因此可以实现自动化，产品不与外界接触，污染小，质量好。

3.、设备成套供应、热源自由选择：基本型由空气过滤器、加热器、加料器、干燥管、风机、旋风分离器组成。用户可根据需要添置除尘器或其他辅助设备。

在加热方式选择上，气流干燥设备由较大的适应性，用户可以根据所在地区的条件选用蒸汽、电、热风炉加热、同时又可根据物料耐热温度（或热风温度）选择：≤150℃时，可选用蒸汽加热；≤200℃，电加热（或蒸汽加热，电补偿或导热油加热）；≤300℃时，燃煤热风炉；≤600℃时，燃油热风炉。

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工作原理：湿物料经输送机与加热后的自然空气同时进入干燥器，二者充分混合，由于热质交换面积大，从而在很短的时间内达到蒸发干燥的目的。干燥后的成品从旋风分离器排出，一小部分飞粉由旋风除尘器或布袋除尘器得到回收利用。Q型气流干燥器是负压操作，物料不经过风机；QG型气流干燥是正压操作，物料经过风机带有粉碎作用；FG型气流干燥器是尾气循环型；JG型气流干燥是强化型气流干燥器，其集闪蒸干燥与气流干燥为一体，是新型干燥设备。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yhdg.html