5000吨每年交联型热塑性弹性体TPV共混造粒生产线的设计()

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1、广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计IIAbstractTPV is today one of the five major engineering plastics, it has broad market prospects. The design on the market demand and use of TPV for a more comprehensive analysis, and detail the performance of the TPV and the blend modified approach. T

2、PV blend granulation production line process is not complicated, select the widespread use of the twin-screw extrusion granulation method of producing molding TPV aggregates, through formula selection, material balance, equipment selection, process parameters control the whole process process made m

3、ore in detail. From lower costs, improve performance, prospects and other aspects to consider a more rational design of TPV granulation formulation and left potential production equipment, Calculate all the necessary workshop equipment and total investment costs, Draw a flow chart and workshop equip

4、ment, floor plan, TPV actual investment and construction workshop in all aspects of granulation positive guidance.Keywords: TPV； granulation blend； modified； performance； production line； process design目录1目录目录摘摘 要要.IABSTRACT.II第一章第一章 概述概述.191.1 热塑性硫化橡胶简介.191.2 热塑性硫化橡胶的应用和市场现状.191.2.1 热塑性硫化橡胶材料的应用.19

5、1.2.2 热塑性硫化橡胶的市场现状.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.3 热塑性硫化橡胶的结构与性能.191.3.1 热塑性硫化橡胶的结构.201.3.2 热塑性硫化橡胶的性能.201.4 热塑性硫化橡胶的改性.211.5 热塑性硫化橡胶共混造粒生产线设计.271.5.1 10000t/aTPV 热塑性硫化橡胶共混造粒生产线简介.271.5.2 10000t/aTPV 的增韧改性生产线简介.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.6 工艺流程叙述.291.6.1 注塑加工 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.6.2 挤塑加工.301.6.3 吹塑加工.31第二章第二章 工艺计算工

6、艺计算.312.1 物料衡算.332.1.1 计算基准.332.1.2 物料衡算.332.2 能量衡算.352.2.1 电能.352.2.2 冷却水.362.2.3 耗气量.36第三章第三章 设备计算设备计算.383.1 挤出生产线的设备计算.383.2 混合机组的设备计算.383.3 筛选设备计算.383.4 切粒机的计算.383.5 其它设备计算.383.6 生产线平面布置图和工艺流程图说明.393.6.1 生产工艺要求.393.6.2 设备安转、检修.39第四章第四章 主要技术经济指标主要技术经济指标.414.1 主要经济技术指标.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.1.1 原料消耗

7、定额.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.2 原料的技术参数.414.2.1 TPV 主要技术指标.414.2.2 EPDM主要技术指标.424.2.3 PP 主要技术指标.434.2.4 抗氧剂 300 主要技术指标.43第五章第五章 工艺参数工艺参数.44广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计25.1 配方.445.2 工艺控制指标.445.2.1 混合.445.2.2 共混造粒.455.2.3 冷却切粒.455.2.4 筛分.455.3 设备参数.45第六章第六章 生产成本估算生产成本估算.486.1 固定成本计算.486.1

8、.1 设备投资成本.486.1.2 机间定员及人员工资.496.1.3 机间选址及厂房投资.506.2 可变成本计算.516.2.1 原料费用计算.516.2.2 水电费用计算.516.3 生产总成本计算.526.3.1 制造费用.526.3.2 管理费用.526.3.3 销售费用.536.3.4 财务费用.536.4 利润计算.546.4.1 销售收入.546.4.2 税金.546.4.3 利润.546.5 主要经济指标.55第七章第七章 设备一览表设备一览表.错误！未定义书签。第八章第八章 安全防范与环境保护安全防范与环境保护.错误！未定义书签。8.1 安全方面.错误！未定义书签。错误！未

9、定义书签。8.2 环保方面.错误！未定义书签。错误！未定义书签。结束语结束语.57致致 谢谢.58参考文献参考文献.错误！未定义书签。第二章 工艺计算19第一章第一章 概述概述1.1TPV 简介热塑性硫化橡胶（英文为 Thermoplastic Vulcanizate） ，又称聚烯烃合金热塑性弹性体,简称为TPV，热塑性硫化橡胶的中文简称为热塑性橡胶（英文 Thermoplastic Rubber） ，简称为 TPR，但这个名称容易和其它种类的热塑性弹性体（英文为 Thermoplastic Elastomer）相混淆在一起，因为通常热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶，尤其是苯乙烯类弹性体，至

10、少在中国似乎TPR”已经成为它的专有名称了，一提起 TPR，就是指以 SBS、SEBS 等苯乙烯类弹性体为基料的热塑性弹性体，这与苯乙烯类弹性体在民用以及终端消费品领域中消耗量之大是分不开的。热塑性硫化橡胶的名称如果再说的详细一点，那应该是热塑性动态硫化橡胶（英文为Thermoplastic Dyamic Vulcanizate） ，加了“动态”2 字是更具体说明了生产这种热塑性硫化橡胶的工艺-动态硫化，这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中,简而言之,TPV 可由 TPO 动

11、态硫化后得到。与之相对应的热塑性静态硫化橡胶，就是指橡胶按传统方法先硫化好，然后通过磨粉设备把硫化好的橡胶磨成粉，最后与熔融的热塑性塑料共混，理论上这种方法也能制得性能优良的 TPV，但到目前为止，只是处于实验室阶段。1.2TPV 的应用和市场现状1.2.1 热塑性硫化橡胶材料的应用汽机工业1、汽机密封条、密封件系列；2、汽机防尘罩、挡泥板、通风管、缓冲器、波纹管、进气管等；3、汽机高压点火线。可耐 30-40KV 电压，可满足 UL94 V0 阻燃要求；消费用品1、手动工具、电动工具、除草机等园艺设备的零部件；2、家用电器上使用的垫片、零件；3、剪刀、牙刷、鱼竿、运动器材、厨房用品等产品的手

12、柄握把；4、化妆品、饮料、食品、卫浴用品、医疗用具等产品的各类包装；5、各种轮子、蜂鸣器、管件、皮带等接头的软质部件。6、针塞、瓶塞、吸管、套管等软胶件；7、电筒外壳、儿童玩具、玩具轮胎、高尔夫袋、各类握把等。电子电器1、各种耳机线外皮，耳机线接头；2、矿山电缆、数控同轴电缆、普通及高档电线电缆绝缘层及护套；3、电源插座、插头与护套等；广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计204、电池、无线电话机外壳及电子变压器外壳护套；5、船舶、矿山、钻井平台、核电站及其它设施的电力电缆线的绝缘层及护套。交通器材1、道路、桥梁伸缩缝；2、道路安全设施

13、、缓冲防撞部件；3、集装箱密封条。建筑建材1、动力部件密封条2、建筑伸缩缝、密封条3、供排水管密封件、水灌系统控制阀等TPV 有轻微的吸湿特性，应补充干燥，特别是在进行挤塑或吹塑加工前，更要进行干燥。在把材料放到干燥箱中之前，应当先把干燥器的温度升高到 100。然后使 TPV 在干燥箱中保持 2-3小时。 应避免与相对湿度高的环境接触，因为材料会吸收水分，使加工的产品产生空洞。如果在停机较长的时间之后，在重新开始操作之前，应当把挤塑机筒内所存留的原料排出。在加工 TPV之前和之后，应当把挤塑设备彻底清理干净。注塑设备或挤塑机机筒应当以机械方式清理或者用聚乙烯或聚丙烯彻底置换排空。1.3 热塑性

14、硫化橡胶的结构与性能1.3.1 热塑性硫化橡胶的结构1、良好的弹性和耐压缩变形性，耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶，同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。2、应用温度范围广（ 60150） ，软硬度应用范围广(25A54D),易染色的优点大大提高了制品设计的自由度。3、优良的加工性能：可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工，高效、简单易行，无需增添设备，流动性高、收缩率小。4、绿色环保，可回收使用，且反复使用六次性能无明显下降，符合欧盟环保要求。5、比重轻（0.900.97） ，外观质量均匀，表面档次高，手感好。基于以上性能特点， TPV 在广泛的应用领域与传统橡胶材料、其他 TP

15、E 弹性体（包括TPRSBS、SEBS、TPU 等）材料或 PVC 等塑料材料相比，在综合性能和综合成本方面都具备一定的替代优势，从而为制品企业在产品创新、提升产品附加值、提高竞争力方面提供了新的选择。TPV 是 Thermoplastic Vulcanizate 的简称，中文名称为热塑性三元乙丙动态硫化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶，是高度硫化的三元乙丙橡胶 EPDM 微粒分散在连续聚丙烯 PP 相中组成的高分子弹性体材料。TPV 常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，可以快速经济和方便地加工成型。TPV 热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶将硫化橡胶材料

16、通过动态硫化使三元乙丙橡胶 EPDM 以低于 2 微米尺寸的微粒分散在聚丙烯 PP 塑料基体中，把橡胶与塑料的特性很好的结合在一起，得到综合性能优异的高性能弹性体材料。第二章 工艺计算21TPV 热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶的主要性能：TPV 易于焊接、可重复使用、环保无毒。TPV 热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶的主要特点：1、 优异的抗老化性能和良好的耐候、耐热性能；2、 优异的抗永久变形性能；3、 优异的抗张强度、高韧性和高回弹性；4、 优异的环保性能和可重复使用；5、 优异的电绝缘性能；6、 硬度范围广泛；7、 使用温度范围广泛；8、 颜色多样化，有全透明、半透明、浅色系列，着

17、色容易，容易加工成型；9、 可与 PP、PA、PC、ABS、PS、PBT、PET 等多种材料共注射或挤出成型。1.3.2 热塑性硫化橡胶的性能1）注塑加工TPV 的熔体粘度比许多种普通热塑性材料更大，在加工时，需应用较大的注料嘴、注料口、流道和浇口，还需要采用高的注射压力和较快的注射速率，以提高充模速度和减少飞边，此后在较高的压力下有一个短的保持时间，使之足以将浇料口冻结。 注射螺杆的速度应当是 100 至 200 转/分，背压力在不需要混合时应当尽可能低。2）挤塑加工不需要真空定径。建议采用长径比为 28 比 1 或更大比例的挤塑机。通常单段螺杆比为 3 比 1左右，如果需要用筛网组合，可用

18、 20 至 60 网目的筛网。最好将熔体温度保持在规定范围的下限，使挤塑产品的质量最优。3）吹塑加工TPV 机械操作条件要求与注塑和挤塑所规定的相同。模具设计、型坯尺寸、加工周期时间、以及壁厚均匀等吹塑加工因素都与制件的几何形状有很大的关系。熔体加热过度将使牵伸比下降，应当避免过热。2热塑性弹性体 TPR热塑性弹性体 TPR，TPE 是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征，具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着*，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS 等基体材料包覆粘合

19、，也可以单独成型。热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近十余年来，电子电器、通讯与汽机行业的快速发展带动了热塑性弹性体市的高速发展。热塑性弹性体（TPE）具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能。由于不需经过热硫化，使用通用的塑料加工设备即可完成产品生产。这一特点使橡胶工业生产流程缩短了1/4，节约能耗 25%40%，提高效率 10 倍20 倍，堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线

20、的设计22TPR，TPE 的优点1. 可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备。2. 生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化，时间由原来的 20min 左右，缩短到 1min以内；由于需要的硫化时间很短，因此已可用挤出机直接硫化，生产效率大幅提高。3. 易于回收利用，降低成本。生产过程中产生的废料（逸出毛边、挤出废胶）和最终出现的废品，可以直接返回再利用；用过的 TPE 旧品可以简单再生之后回收利用，减少环境污染，扩大再生资源来源。4. 节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短，可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例：橡胶为 188MJ/kg，TPE 为 144MJ/kg

21、，可节能达 25%以上。5. 应用领域更广。由于 TPE 兼具橡胶和塑料的优点，为橡胶工业开辟了新的应用领域。6. 可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大，配方简化，配合剂对聚合物的影响制约小，质量性能更易掌握。但 TPE 的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适用范围受到限制。同时，压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比较差，价格上也往往高于同类橡胶。尽管如此，TPE 的优点仍十分突出，各种新型的 TPE 产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料，发展前景十分看好。透明系列（transparency series）GP100应用范围：普通透明玩具、运动器材等。Com

22、mon transparency toys, sport equipment etc.产品性能：较好的透明性、弹性以及比较低的价格，具有广阔的设计空间。Good transparency, flexibility and low price , have widely design space.透明系列（transparency series）GP200 GP210应用范围：高档、高透明玩具，吸盘用料、运动器材以及密封圈等。Slap-up and ultra transparency toys, adult things, cupula material, sport equipment an

23、d seal rings etc.产品性能：硬度范围广，从超软到 90A。极佳的透明性、光泽度，以及舒适的手感，具有良好的抗紫外线、耐候性、耐高温，长期用于户外。Hardness rang is from ultra soft to 90A. Preferably transparency, shine and good touch feeling, being widely used in adult things. Haveing good UV radiation, high temperature resistant, weather resistant.射粘系列（overmoldin

24、g series）GP310 GP320 GP330应用范围：家电外壳、手柄、握把等Electric crust, handle grip etc.产品性能：极好的手感，与硬胶 ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66 等黏结牢固。防滑省力，并且易于着色和加工，具有广泛的设计空间Good touch feeling, and overmolding with ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66 etc fastness. Skid resisting and save labour, east to process and color, have widely d

25、esign space.涂油系列（Eeay-painting series）GP410 GP420 GP430应用范围：各类涂油玩具、日常用品等，广泛取代 PVC。第二章 工艺计算23Eeay-painting toys, daily things,etc, widely substitute PVC.产品性能：低廉的价格，取代 PVC 的首选，健康、安全、环保，易于涂油。Low price, firstly substitute PVC, healthy, safety, recycled, easy to eeay-painting通用系列（all-purpose series）GP510

26、 GP520 GP530应用范围：文具、运动器材、密封圈、手柄等stationery, sport equipment, seal rings, handle grip etc.产品性能：极好的手感, 良好的抗紫外线、耐化学性并且易于着色和加工，具有广泛的设计空间 。Good touch feeling, good UV and chemical resistante east to process and color, have widely design space.功能系列（function series）GP610(TPV) GP620(TPEE)应用范围：密封圈、汽机配件、把手、齿轮

27、等。Seal rings, automotive parts, handle grip,gear wheel etc.产品性能：具有良好的减震性、抗压缩性、电绝缘性、钢性等。Have good vibration absorbance, good compression set property, good electrical insultion, good rigidity etc.中美跨太平洋直达国际光缆（TPE）中美跨太平洋直达国际光缆（TPE）已开工建设，据美联社报道，这条海底光缆将被命名为“跨太平洋高速通道”（Trans-Pacific Express），长达 1.1 万英里，能够

28、同时处理相当于 6200 万个通话的数据量。个人用户的数据传输速度最高将可以达到每秒 10Gb。光缆将于在 2008 年 7 月竣工投入使用。长度约 2.6 万公里的TPE 光缆总投资为 5 亿美元，由中国网通、中国电信、中国联通、中华电信、韩国电信和美国Verizon 共同承建，是我国目前容量最大、跨度最长、技术最先进的海底光缆系统。作为中美之间的第二条海底光缆，TPE 也是世界上首条海底高速直达光纤电缆。光缆建成后将显著提高跨太平洋传输带宽，满足从亚洲地区到美国的宽带通信业务增长需要。TPEETPEE（热塑性聚酯弹性体）是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物。其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无

29、定形相聚酯硬段部分结晶形成结晶微区，起物理交联点的作用。TPEE 具有橡胶的弹性和工程塑料的强度；软缎赋予它弹性使它象橡胶；硬段赋予它加工性能，使它象塑料；与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程料相比，同样具有强度高的特点，而柔韧性和动态力学性能更好。1力学性能，通过对软硬段比例的调节，TPEE 的硬度可以从邵氏 30-82D，其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。与其它热塑性弹性体相比，在低应变条件下，TPEE 模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高。当以模量为重要的设计条件时，用 TPEE 可缩小制品的横截面积，减少材料用量。TPEE 具有极高的拉伸强度。与聚氨酯(TPU)相比，T

30、PEE 压缩模量与拉伸模量要高得多用相同硬度的 TPEE 和 TPU 制作同一零件前者可以承受更大的负载。在室温以上，TPEE 弯曲模量很高，而低温时又不象 TPU 那样过于坚硬因而适宜制作悬臂梁或扭矩型部件，特别适合制作高温部件。TPEE 低温柔顺性好低温缺口冲击强度优于其他 TPE，耐磨耗性与 TPU 相当。在低应变条件下，广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计24TPEE 具有优异的耐疲劳性能且滞盾损失少，这一特点与高弹性相结合，使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料，齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带均可采用。2热性能，TPEE

31、 具有优异的耐热性能，硬度越高，耐热性越好；TPEE 在 110140连续加热 10h 基本不失重，在 160和 180分别加热 10h，失重仅为 0.05%和 0.1%，因而 TPEE 的使用温度非常高，短期使用温度更高，能适应汽机生产线上的烘漆温度(150160)，并且它在高低温下机械性能损失小。TPEE 在 120以上使用，其拉伸强度远远高于 TPU 此外 TPEE 还具有出色的耐低温性能，TPEE 脆点低于-70并且硬度越低，耐寒性越好，大部分 TPEE 可在-40下长期使用。由于 TPEE 在高、低温时表现出的均衡性能，它的工作温度范围非常宽，可在-70200使用。3耐化学介质性，T

32、PEE 具有极佳的耐油性，在室温下能耐大多数极性液体化学介质(如酸、碱、胺二醇类化合物)，但对卤代烃(氟里昂除外)及酚类的作用却无能为力，其耐化学品的能力随其硬度的提高而提高。TPEE 对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能是好的，对燃油渗透性仅为氯丁胶、氯磺化聚乙烯、丁腈胶等耐油橡胶的 1/31/300 但 TPEE 耐热水性较差，添加聚碳酰亚胺稳定剂可以明显改善其抗水解性能。4耐候性与耐老化性，TPEE 在很多不同条件下，如在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下，化学稳定性优良。象大多数弹性体一样，在紫外光作用下会发生降解，因此对于室外应用或制品受阳光照射的条件，配方中应添加紫外

33、光防护助剂，其中包括炭黑和各种颜料或其它屏蔽材料;此外TPEE 还具有不同程度的水解性。TPEE 产品应用:TPEE 主要用于要求减震、耐冲击、耐曲挠、密封性和弹性、耐油、耐化学品并要求足够强度的领域。如：聚合物改性、汽机部件、耐高低温电线护套、液压软管、鞋材、传动皮带、旋转成型轮胎、挠性连轴节、消音齿轮、电梯滑道、化工设备管道阀件中的防腐耐磨耐高低温材料等。热塑型弹性体 TPEE 介绍以及 LG KEYFLEX 的具体应用领域（参考中国橡胶网）TPEE 是通过对苯二甲酸 1,4-丁二醇 及聚丁醇共聚而成，其硬段比例增大可增强物理刚性和化学稳定性，软段比例增大可提高柔韧性和低温性能。KEYFL

34、EX BT 是 LG 化学公司为其工程热塑性弹性体所注册的商品名称。它是一种酯体系热塑性弹性体(Thermoplastic elastomers)，其柔软性与弹性恢复力酷似橡胶，而机械性强度、耐热性及耐候性方面比橡胶优秀。不经过硫化工程，与普通热塑性树脂相同，以易于成型加工的树脂根据通常聚酯合成方法妥当调整软链段的共聚物量，从而形成适合各种用途的柔软性与机械性材质。具有的特性：良好的抗蠕变，抗冲击和抗疲劳性能。高冲击强度和良好的低温柔韧性。温度上升时保持良好的性能。良好的对化学物质，油品，溶剂和天气的抵抗能力。高抗撕裂强度及高耐摩擦性能。易加工且具经济性。良好的可回收性。常见牌号：第二章 工艺

35、计算25BT-1040D：KEYFLEX BT-1040D 具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度，但它的耐热性和耐候性比橡胶好。所有等级的 KEYFLEX BT 都是嵌段共聚物，由聚丁烯对苯二酸盐的硬（结晶体）段和基于长链的聚醚乙二醇软（ 非结晶的）段组成。其属性由硬段到软段的比率来决定。应用：软管套，以及液压软管带、管道、密封材料BT-1047D：KEYFLEX BT-1047D 具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度。应用：体育用品的薄膜及部件等，包括高尔夫球的表皮层BT-1055D：KEYFLEX BT-1055D 具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度。应用：成型材料、汽机部件、带类

36、、软硬管道。BT-1063D：KEYFLEX BT-1063D 具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度。应用：燃料水槽 part、密封剂、各种齿轮类、键区、电话天线、Phos 类、压缩弹簧、管覆层、Inline-skate rollerBT-1072D：KEYFLEX BT-1072D 具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度。应用：齿轮、轴承、电话线包线。另还有各款硬度：1028D，1030D，1033D，1035D，1045D，1068D挤出级系列：1140D，1155D，1163D，1172DPEIPEI (聚醚酰亚胺)是琥珀色透明固体，不添加任何添加剂就有固有的阻燃性和低烟度，氧指数为

37、47%，燃烧等级为 UL94-V-0 级，密度为 1.281.42g/cm3。PEI 具有很强的高温稳定性，即使是非增强型的 PEI，仍具有很好的韧性和强度。因此利用 PEI 优越的热稳定性可用来制作高温耐热器件。具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能，并可透过微波。PEI 还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。玻璃化转化温度很高，达 215。PEI 还具有很低的收缩率及良好的等方向机械特性。加入玻璃纤维、碳纤维或其他填料可达到增强改性的目的；也可和其它工程塑料组成耐热高分子合金，可在-160180的工作温度下长期使用。美国保险商实验室规定聚醚亚胺树脂的长期使用温

38、度是 338T 和 356T（根据等级），燃烧等级达到 UL94V0（10 密耳厚度。）氧指数达 47，聚醚酰亚胺符合飞机内件要求的 FAA 阻燃性和热稀放性的材料标准。它的玻璃化转变温度为 419F，并允许在 392F 下间断使用，在更高温度下，产生短期偏移。在 356T 下，拉伸温度和挠曲模量分别在 41 和 2068MPa 以上。用玻纤、碳纤维增强的材料在接近玻璃态转变温度下，具有更高的强度和刚度。聚醚酰亚胺在高温和应力下的长期抗蠕变性允许其在许多结构设备中代替金属和其它材料。在可变温度、湿气和频率条件下表现出很好的电性能。在 GHz 频率下的低损耗因数使聚醚酰亚胺具有高的微波可穿性。它

39、的离子型污染物低水准，在 250F100% R H和 207kPa 下 120 小时用水提取后的导电率，在 20 兆欧以上，它可用作电子传感器元件的绝缘材料。PEI 是优良的涂层和成膜材料，能形成适用于电子工业的涂层和薄膜，并可用于制造孔径0，既喂料速度越高性能越好。这种关系的原因可能为同向双螺杆挤出机在正常工作状态时处于饥饿喂料状态。当主机转速不变时，由于剪切段末端为反螺纹元件，物料通过剪切段靠的是剪切段前端的泵压元件提供的压力。物料在挤出机中的流动是始终保持平衡的，当提高喂料量时，既单位时间通过剪切段和反螺纹元件的物料流量加大，这只能靠提高泵压压力才能实现。这将使整个剪切段熔体压力增大，熔

40、体密度增大，物料受到的剪切作用增强，造成 TPV 中硫化橡胶微粒的粒径变小，进而使产品力学性能提高。在实际生产中应根据设备能力采用尽可能高的喂料速度，既能提高产品性能又能提高生产效率，可为一举两得。 2机身温度（X3）对拉伸强度和断裂伸长率的影响次之，关系为 B3X 关系，表明存在最佳的温度能使强度和伸长率最好。这种关系的原因可能为：温度过低或过高时使反应速度过快或过慢。反应速度过慢则不能将橡胶微粒交联固定形态，而使橡胶微粒能够重新聚集成大的橡胶颗粒；反应速度过快则条带状的橡胶还未被剪切分散为橡胶微粒就已经发生交联，则其只能被破碎为较大的橡胶颗粒而不能形成小的橡胶微粒。大橡胶颗粒的存在使产品的

41、力学性能变差。甚至温度过低使反应不能进行而温度过高又会引起产品的降解。而方程中常数 B3 对拉伸强度和断裂伸长率的影响分别为正值和负值，笔者认为 B3 为负值是合理的，这样存在最佳温度使关系方程有最大值。在实际生产中，笔者选用了断裂伸长率方程的最大值条件，既基准温度。主机转速（X1）对拉伸强度和断裂伸长率的影响较小，其关系为 B1X 关系。这种关系的可能原因为：随着主机转速的提高，剪切力增大的同时停留时间减小，而对物料的剪切作用是与剪切力和停留时间的乘积成正比的，综合作用使主机转速对产品性能的影响较小。至于拉伸强度和断裂伸长率关系方程中 B1 一正一负，可能由于实验数量较少或对数据的预处理不当

42、造成的，其具体原因需要进一步研究。在实际生产中，笔者在设备长时间稳定工作的范围内选择了能保证高喂料速度的主机速度，800r/min。 表二中还有硬度和机头压力数值。比较各次实验的硬度值可见工艺控制参数对硬第二章 工艺计算33度的影响很小。而将机头压力这种在线实时监测工艺参数列出的目的在于：若能发现在线实时检测的参数和工艺控制参数（Xi）与产品性能（Yi）之间的关系方程；则动态硫化 EPDM/PP TPV 工业化生产可通过检测参数的变化自动调整工艺控制参数而调整产品性能，实现在线自动化闭环控制生产。 2第二章第二章 工艺计算工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 计算基准年工作日的确定（年工作小时）

43、（1）年工作日 365-7（法定假日）=358 天（2）设备大修 25 天/年=600 小时（3）特殊情况停机 15 天/年=360 小时（4）机头清洗 换过滤网 1 次/6 天 8 小时/次358 天-（25 天+15 天）1/6 次/天8 小时/次=424 小时（5）实际开机时间 365 天-7 天-25 天-15 天-177 天=300.3 天300 天300 天24=7200 小时设备利用系数: K=实际开机时间/年工作时间=7200/8592=0.842.1.2 物料衡算（1）混合工段确定各岗位物料损失率经过经验数据,由于工人操作不慎以及设备残留等因素,使物料有一定的损失,首先。列表

44、如下：表 2.1 捏合工段物料损耗系数一览表筛选输送工序自然扫地高速混合低速混合输送损耗率%0.20.30.10.10.2广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计34合计损耗率%0.50.10.10.2总损耗%0.9物料平衡计算 进入本工序的物料量=出料量/（1-本工序的损失率）进入输送的物料量:10000*/(1-0.2%)=9800t* 半成品混合料 1 吨其中有加入回收料 5%,则 1000(1-5%)=950kg进入低速混合的物料量:9800/(1-0.1%)=9809.8t进入高速混合的物料量:9809.8t /(1-0.1%)

45、=9819.6t进入筛选输送的物料量:9819.6t /(1-0.5%)=9867.9t混合工段物料平衡表表 2.2 混合工段物料平衡表(2)挤出造粒工段物料衡算挤出造粒工段损耗率:表 2.3 挤出造粒工段损耗率工序自然损耗扫地下脚料一次成品百分率%0.10.45.594物料平衡计算:混合料需求量:(10000 吨/年)/94%=10638.29 吨/年自然损耗占: 10638.290.1%=10.64 吨扫地料占: 10638.290.4%=42.55 吨下脚料占: 10638.295.5%=585.11 吨下脚料回收破碎量: 585.11 (1-5%)=615.91 吨混合料中需加放的回收

46、料量: 10638.2950/1000=531.91 吨回收率: 531.91/585.11100%=90.9%挤出造粒工段物料平衡表:表 2.4 挤出成型工段物料平衡表工序物料输送自然损耗量扫地料下脚料成品物料量 T10638.2910.642.55585.1110000(3)物料中各组分的需要量表第二章 工艺计算35 (4)根据衡算,计算出实际每年需求量及日需要量和每小时需要量根据物料衡算,混合料年需要量为 10638.29 吨,计算出每年需要配好的粉料量为10638.29 吨,即 10638.29(1+0.9%)=10647.86考虑到回收,则新料量=总物料量-回收量 =10647.8-

47、531.91 =10115.95t2.2 能量衡算2.2.1 电能查得 SHJ-65A 平行双螺杆挤出机的生产能力 300450kg/h,则需生产线条数:10638/(72000.45)=3.3，则选择两条生产线满足生产要求。电机功率 75kW,耗电量：7572002=1080000 kW h（1）破碎机两条生产线全年需要破碎下脚料为 615.91 吨,只需一台破碎机，选用 SWP-210 型破碎机,破碎量力 80-120kg/h,功率为 4kW,则全年的使用时间为:615.911000/120=5132.58h消耗功率:5132.584=20530.33 kW h（2）混合机组因为机间共有两

48、条生产线,每条生产线连续生产,每条生产线需要一台混合机组.选用SHRL-200/500 型高速加热/冷却混合机组。热混机:有效容积 150L,混合时间 10min,则一次最大混合量： 1501.3=195kg5340.071000/(1956)=4564.2h两台混合设备的消耗功率:4564.2422=383392.8kW冷混机:每锅使用时间:8min总使用时间:5334.7/0.1958/60=3647.7h则两台设备总消耗功率:3647.7112=80249.4 kWh（3）切粒机广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计36选用 HX

49、-200，生产能力 300500kg/h，功率 5 kW。两条生产线各需一台切粒机，耗电量：572002=72000 kWh(4)振动筛选用 3DZSF520,生产能力 0.035t/h，功率 20.4kW。两条生产线各需一台振动筛，耗电量：20.472002=11520 kWh (5)照明设备机间照明设备 30 盏,功率 0.4kW 使用时间取最大值 5000 小时,则耗电量为:0.4305000=60000kWh（6）冷水机耗电量选用冷机功率为 33.2kW 根据年使用时间 7200h，则总的耗电量为：720033.22=478080kWh(7) 冷却水泵选用冷却水泵功率为:2kW，年总使

50、用时间与生产线时间相同，则消耗功率为:272002=28800kWh因此，机间的总的年耗电量:表 2.8 耗电量综合计算表设备名称数量/台功率/Kw总功率/kW年使用时间/h年耗电量/kWh粉碎机1442437.929751.68高速混合机242844564.2383392.8低速混合机211223647.780249.4挤出机27515072001080000切粒机2510720072000振动筛220.41.6720011520冷水机233.266.47200478080冷却水泵224720028800照明设备300.412500060000合计3542203793.88取损耗系数为 90

51、%，取实际耗电量为: 2203793.88/90%=2448659.87kWh2.2.2 冷却水根据设备的技术参数:混合机组:5m3/h造粒生产线:4m3/h第二章 工艺计算37年总耗水量: 53647.72+720042=94077m3考虑到到一定的损耗量，取系数：冷却水 1.10,则实际为：940771.10=103484.7m32.2.3 耗气量冷混合机组:0.4m3/min总耗气量:(4564.2+3647.7) 20.460=394171.2m3考虑到到一定的损耗量，压缩空气 1.20。则实际耗气量：394171.21.20=473005.44m3将能量消耗统计如下表:表 2.9 能

52、量消耗综合表消耗量序号名称单位每吨产品消耗定额每时每天每年1电能kWh593.6412.2 9893.62968070.872冷却水m320.714.4344.9103484.73气m394.665.71576.68473005.44广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计38第三章第三章 设备计算设备计算3.1 挤出生产线的设备计算依据设计任务书，要求设计年产量 10000 吨热塑性硫化橡胶共混造粒生产线，生产时间设置为 7200 小时，则每小时产量为：10638.291000/72001477.54kg/h，两条不同配方生产线平均是

53、1477.54kg h。选择的挤出机为 SHJ65A 同向平行双螺杆挤出机，其生产能力为 450kg/h，则所需挤出机台数为：1477.54kg /450=3.2 台，实际中取为 4 台。既能完全符合产量要求，且留有增大产量空间，可减少机器满负荷运转的时段。并且该造粒生产线具有性能稳定，变频调速等多项特点。3.2 混合机组的设备计算根据物料衡算，SHRL-200/500 型高速加热/冷却型混合机组有效容积为150/320L，用于各种塑料的配料、混合、干燥、着色等工艺。该设备热混具有自摩擦和电加热及蒸汽加热功能，锅盖采用双道密封。冷混亦采用拱形锅盖，具有不易变形的特点。一次最大混合量：1501.

54、3=195kg。每条生产线配一套混合机组，所以机间共需二台混合机组。3.3 筛选设备计算选用 3DZSF520 振动筛设备,生产能力 0.035t/h。粒料的小时消耗量:100001000/7200=138.88kg/h所以两条生产线选择两台 3DZSF520 振动筛设备能满足生产要求。该设备效率高、设计精巧耐用；换网容易，操作简单，清洗方便。杂质粗料自动排除，原料接触部分均用不锈钢制成,可以自动化作业。无机械动作保养简易，可单层或多层使用的特点。3.4 切粒机的计算4 条生产线的年产量都是 2500 吨，每小时的产量是 369.4 千克，本设计选择东莞市南城和兴机械厂 HX-200 型切粒机

55、，该机生产能力为 300500 kg/h，完全满足生产的需要。3.5 其它设备计算粉碎机因只在回收粉碎废品时使用，年需破碎量为 615.91 吨，全年需要破碎下脚料为 615.91 吨,选用 SWP-210 型破碎机,破碎量为 80-120kg/h,每小时破碎量为 50-第三章 设备计算39150kg/h,因此选用小型的 SWP210 型粉碎机即可满足生产；这些设备两条生产线选用一台就可满足生产要求。根据设备的耗水量技术参数:混合机组:5m3/h；造粒生产线:4m3/h。根据冷水机的技术参数：13.36m3/h,2 台设备满足生产条件。同时，根据混合机组耗气量技术参数:0.4m3/min，4

56、条生产线各 1 台设备满足生产条件。3.6 生产线平面布置图和工艺流程图说明3.6.1 生产工艺要求机间布置的选择原则有以下几个方面：机间内总体上要符合国家安全防火与环境保护的规定，各装置的位置应尽量按工艺生产过程的顺序进行布置，尽可能避免物料管道、运输和人行路线相互交叉；各装置之间的距离要严格按照规定布置； 投料装置应靠近原料仓库或运输线，产出成品装置应靠近产品仓库或运输线；配电设备应尽可能靠近用电量大的装置，以减少电压降和电能损耗；从发展远期或近期考虑，由生产规划所确定，要考虑预留扩建余地；经济效果要好，在满足工艺要求的情况下，尽量减少占地面积，充分利用空间，以减少建设总投资费用，降低成本

57、。3.6.2 设备安转、检修（1）由于生产设备运动机械多，需要经常进行维护检修甚至更换其设备、机头和模具。因此，在进行机间布置时，必须考虑到设备安装、检修和拆卸的方法。（2）必须考虑设备进出机间。设备运入或搬出次数较多时宜设大门。大门的规格应比设备高 0.61m，比设备宽 0.20.5m，若属于一次性搬运，可考虑在安装位置的外墙预留墙洞，待设备安装后再砌封。（3）应有一定的面积和空间供设备检修、拆卸和运送物料用。综上所叙，生产机间平面布置总原则应该是简单实用、顺畅安全、经济效果要好。完整的 TPV 共混造粒生产机间应包括原料仓库、混料房、生产机间、成品仓库、配电房、维修间等。本设计中，根据布置

58、的原则，各个空间应该互相联通，从而节省空间并降低成本，同时增大了操作的安全系数。厂房平面轮廓选用长方形，因为长方形厂房便于通道的布置，使设备可以紧凑，集中，经济效果好，便于生产管理，操作方便，采光通风也较好。原料仓库位于前端，正中连接混料房，而配电房和工具房处于混料房两翼位置，中间最长空间作为生产机间，总共有二条生产线，最后是成品仓库。在这样布置中，可以将运输距离缩至最短，节省生产时间与人力消耗；配电房生广东石油化工学院专科毕业设计：10000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计40产机间相邻，则方便操作，更减短电缆线布置长度，降低成本。机间中生产线直线排列， 前端预留 3

59、m 和左边 4m 的安全距离，而由于产品具有一定长度(4m 或 6m)，生产线的末端也预留了 1.5m 的安全距离。另外生产机间的宽度也为扩建需要预留了多一条生产线的空间。致谢41第四章第四章 主要技术经济指标主要技术经济指标4.1 原料的技术参数4.2.1 TPV 主要技术指标TPV 有轻微的吸湿特性，应补充干燥，特别是在进行挤塑或吹塑加工前，更要进行干燥。在把材料放到干燥箱中之前，应当先把干燥器的温度升高到100。然后使 TPV 在干燥箱中保持 2-3 小时。 应避免与相对湿度高的环境接触，因为材料会吸收水分，使加工的产品产生空洞。如果在停机较长的时间之后，在重新开始操作之前，应当把挤塑机

60、筒内所存留的原料排出。在加工 TPV之前和之后，应当把挤塑设备彻底清理干净。注塑设备或挤塑机机筒应当以机械方式清理或者用聚乙烯或聚丙烯彻底置换排空。 。表 4.2 TPV 技术指标牌 号用途及特性牌 号用途及特性101-73硬度 78111-80硬度 851111-87硬度 93121-67硬度 72121-80硬度 85181-55硬度 59181-64硬度 67191-70PA硬度 70201-73硬度 78211-55硬度 59241-55硬度 59253-36硬度 38271-55硬度 59281-64硬度 698201-70硬度 758211-35硬度 388211-45硬度 498

61、211-55硬度 598211-65硬度 708211-75硬度 809201-45硬度 499201-65硬度 70103-40硬度 41103-50硬度 51111-55硬度 59121-50M100硬度 54121-67W175硬度 72121-73W175硬度 78203-40硬度 41241-64硬度 69591-65硬度 708201-90硬度 968271-65硬度 699101-75硬度 809201-55硬度 59191-55PA硬度 55191-85PA硬度 85281-87MED硬度 94283-40MED硬度 40201-87硬度 94广东石油化工学院专科毕业设计：10

62、000 吨/年交联型热塑性弹性体 TPV 共混造粒生产线的设计42201-55硬度 59201-64硬度 69203-55硬度 59271-64硬度 698211-55B100硬度 538291-55PA硬度 559271-55硬度 59101-64硬度 69101-80硬度 85101-87硬度 94111-64硬度 69111-73硬度 78121-55硬度 59121-58W175硬度 62121-62M100硬度 66121-68M300硬度 73121-68W228硬度 73121-70硬度 75123-40硬度 41201-68W228硬度 73211-64硬度 69251-70W

63、232硬度 75251-85硬度 92251-80W232硬度 85281-55MED硬度 59281-73硬度 78X123-50硬度 518211-25硬度 238281-65MED硬度 708291-60B500硬度 658291-70PA硬度 708451-87硬度 9524.2.2 EPDM 主要技术指标一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 HDPE 的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温高密度聚乙烯，英文名称为“High Density Polyethylene”，简称为“HDP

64、E”。HDPE 是甚至在-40低温度下均如此。各种等级 HDPE 的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的 HDPE 品级；在性能上达到最佳的平衡。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为 130，相对密度为0.9410.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。表 4.3 HDPE 技术指标序号性能 测试方法 ASTM单位数值1密度 D1505g/cm3 0.9512熔体流动速率，条件 190/2.16k

65、gD1238g/10min 0.55致谢433抗环境应力开裂 条件B， F50D1693 h80 拉伸屈服强度 D638 MPa12004断裂伸长率D638%8005邵氏硬度，D D2240-654.2.3 PP 主要技术指标PP 聚丙烯化学和物理特性 PP 是一种半结晶性材料。它比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的 PP 温度高于 0C 以上时非常脆，因此许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的 PP 材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP 的强度随着乙烯含量的增

66、加而增大。 PP 的维卡软化温度为 150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP 不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性。PP 的流动率 MFR 范围在 140。低 MFR 的 PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同 MFR 的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP 的收缩率相当高，一般为 1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比 PE-HD 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到 0.7%。 均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。密度（kg/dm3）0.900.91密度(g/3)1.041.05吸水率（24h）0.010.03计算收缩率（%）1.03.0熔点（）170176热变形温度 1.8 Map（）5667抗拉屈服强度（Map）2239拉伸弹性模量（Gap）1.61.7抗弯强度（Map）20.840冲击强度（Map）65.5体积电阻率（kV）10151016击