摘 要

PVB树脂由于其优异性能被广泛使用在许多领域中，其中最主要的是应用于安全玻璃领域，此外还应用于粘合剂、涂料、工程塑料及纤维加工等领域中。由于经济技术的飞速发展，中国乃至世界对PVB树脂的需求越来越大，对其品质要求也越来越高，所以近年来有越来越多的人开始研究PVB树脂的改性，如硼改性、硅改性等等。

本设计简要介绍了PVB树脂的性质、应用领域、合成原理和PVB的研究现状及其硼改性现状。此外，本文使用了六方氮化硼对PVB树脂进行改性，对年产1万吨硼改性PVB树脂的生产工艺进行了设计。

关键词：PVB树脂；硼改性；工艺设计

Abstract

Because of its excellent properties, PVB resin is widely used in many fields,the most important of which is in the field of safety glass, in addition to adhesives, coatings, engineering plastics and fiber processing and other fields.Due to the rapid development of economy and technology, China and even the world have a growing demand for PVB resin and a higher demand for its quality. Therefore, more and more people are devoted to the research on the modification of PVB resin, such as boron modification, silicon modification and so on.

This paper briefly introduces the properties, application fields, synthesis principles, research status and boron modification of PVB resin.In addition, hexagonal boron nitride was used to modify PVB resin, and the production process of boron modified PVB resin with an annual output of 10,000 tons was designed.

Key words：PVB resin；Boron modified；Process design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 PVB树脂概述 1

1.2 PVB的应用领域 2

1.2.1安全玻璃中间膜 2

1.2.2 粘合剂行业 2

1.2.3 涂料行业 2

1.2.4 工程塑料及纤维领域 2

1.2.5 其他领域 3

1.3 PVB的合成原理及制备方法 3

1.3.1 PVB的合成原理 3

1.3.2 PVB的制备方法 3

1.4 六方氮化硼改性 4

1.4.1 六方氮化硼概述 4

1.4.2六方氮化硼改性 4

1.5 PVB的研究现状及其硼改性现状 4

1.6 设计目的与意义 5

第2章 生产配方和工艺的选择 7

2.1 生产配方的选择 7

2.1.1 生产配方 7

2.1.2 主要原料规格 7

2.1.3 主要原料物性参数 9

2.2 生产工艺流程 10

第3章 物料衡算 13

3.1 物料衡算任务及依据 13

3.1.1 物料衡算的任务 13

3.1.2 物料衡算依据及收集的数据 13

3.2 物料衡算过程及其结果 13

3.2.1 主反应方程配平 13

3.2.2 物料衡算过程及结果 15

第4章 主要设备的设计选型 18

4.1 聚合反应釜的设计 18

4.1.1 设计任务 18

4.1.2 聚合反应釜材料的选择 18

4.1.3 聚合反应釜几何尺寸的确定 18

4.1.4 夹套几何尺寸的确定 19

4.1.5 夹套壁厚的确定 19

4.1.6 聚合反应釜内筒壁厚的确定 20

4.1.7 水压试验应力校核 21

4.1.8 聚合反应釜数据统计 22

4.2 泵的选择 22

4.3 过滤设备的选择 23

4.4 固体物料输送设备的选择 23

4.5 干燥设备的选择 24

4.6 密炼机、造粒机的选择 24

4.7 其他釜和罐的选择 24

第5章 聚合反应釜传动装置的设计 26

5.1 设计任务 26

5.2 设计依据 26

5.3 搅拌器轴功率的计算 26

5.4 电机的选择 27

5.5 减速机的选择 27

5.6 搅拌器轴径的计算 28

5.7 凸缘法兰的选择 28

5.8 安装底盖的选择 29

5.9 机架的选择 29

5.10 传动轴的选择 29

5.11 釜外联轴器的选择 29

5.12 釜内联轴器的选择 29

5.13 轴封装置的选择 29

第6章 热量衡算 30

6.1 热量衡算基准 30

6.2 热量衡算收集的数据 30

6.3 单个聚合反应釜的投料量 31

6.4 热量衡算过程及结果 31

6.4.1 缩合反应热量衡算 31

6.4.2 中和过程热量衡算 33

第7章 聚合反应釜其他附件选型 34

7.1 支座的选型 34

7.2 人孔的选型 34

7.3 视镜的选型 34

7.4 进料管道以及出料管道的选型 34

7.5 搪玻璃温度计套的选择 35

第8章 车间平面布置设计 36

8.1 前言 36

8.2 车间平面布置 36

第9章 三废处理与安全生产 37

9.1 三废来源及处理 37

9.1.1 三废来源 37

9.1.2 废液处理 37

9.1.3 尾气处理 37

9.2 安全生产 37

9.2.1 装置安全 38

9.2.2 人身安全 38

第10章 结论 39

参考文献 40

附 录 42

致 谢 44

第1章 绪论

1.1 PVB树脂概述

聚乙烯醇缩丁醛，英文名为Polyvinyl butyral^[1]，缩写为PVB。最早于1924年，德国GHBH电气化学工业公司利用醋酸乙烯经过聚合、水解、缩合首先制备出了PVB树脂，并申请了专利^[2]。1938年美国政府立法要求使用PVB作为机动车前挡风玻璃的中间膜^[3]。经过几十年的探索、研究和生产实践，聚乙烯醇缩丁醛的市场不断扩大，其用量越来越多，应用领域也越来越广。

聚乙烯醇缩丁醛是以酸为催化剂，由聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，缩写PVA）和正丁醛发生缩合反应生成的聚合物^[4]。由于合成PVB的反应为可逆反应，所以反应不能进行到底，所得的PVB为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯的三元共聚物^[5]，即分子中会有各种比例的聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯。典型的分子结构如下：