论文浅谈超高分子量聚乙烯的生产(5)

南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 氮气 MS-50302 MS-50202 MS-50306 HE-50201 MD-50305 低压蒸汽 喷射器 MS-50304 MS-50307 HE-50202 MD-50303 V-50212 HE-50302 C-50303 旋转阀：气隔作用 MS-50305 MS-50303 T-5030 负压操作 HE-50303 旋转阀：气隔和防架桥作V-50304 3 细粉 分子筛 粗粉 C-50304 - 20 -

南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 图9：干燥及分级区的工艺流程

图中各代号的解释

MD-50305:TDD;MD-50303:净化干燥器（PD）;V-50304：细粉流化床（FFB）；MS-50302:袋式过滤器；MS-50304: 袋式过滤器；MS-50305:袋式过滤器；MS-50306:过滤器；MS-50307:过滤器；MS-50303:过滤器；HE-50201:换热器；HE-50202:换热器；HE-50302: 换热器；HE-50303: 换热器；C-50303:风机；MFE-50321:旋转阀；C-50304:风机；T-50302：碱洗塔V-50403：1#料仓；V-50404：2#料仓；V-50405：3#料仓；V-50507：小料仓；P-50605：泵

4.4正己烷净化回收及火炬系统简图

从母液槽V-50212出来的正己烷经过过滤器MS-50225A/MS-50225B到V-50702

中，物料从V-50702中到油水分离器V-50610中是在液面下进料的，主要是为了使残余的烷基铝和四氯化钛失活，V-50610中的液体主要是脱盐水。利用加入脱盐水的压力把上部的有机物（大部分为正己烷）压到正己烷精馏塔T-50601中进行精馏，由于正己烷的沸点很低（只有68℃），因此，精馏出的轻组分大部分为正己烷经冷凝器HE-50611冷凝后进入接液槽V-50612中。塔底有再沸器为精馏塔提供所需的热量。到接液槽的物质大部分都会在经过冷凝器HE-50614和HE-50615冷凝后进入进料油分离器V-50616中，还有一小部分作为回流液进入精馏塔中进行精馏。进料油分离器V-50616也是在液面下进料的，利用压力把上部分物质压出，经过两个正己烷分子筛V-50614和V-50615后进入到纯净正己烷储罐V-50701中，然后经过过滤器MS-50701过滤后为系统提供所需的正己烷。 在正己烷净化回收中油水分离器V-50610、正己烷精馏塔T-50601和进料油分离器V-50616底部废料会排到V-50804中。

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南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 冷凝器 HE-50614 HE-50615 分子筛 V-50702 冷凝器 V-50610 脱盐水 T ︱ 5 0 6 0 1 V-50612 V-50616 再沸器 倾倒车 V-50701 MS-50701 V-50804 火 炬 连续正己烷 间接正己烷 图10：正己烷净化回收及火炬区工艺流程

图中各代号的解释

V-50702：HRC给料槽；HE-50704：冷凝器；V-50610：HRC油水分离器；T-50601：正己烷精馏塔；HE-50611；HE-50612:再沸器；V-50612：接液槽；HE-50614、HE-50615：冷凝器；V-50616：进料油分离器；V-50614、V-50615：正己烷分子筛；V-50701：纯净正己烷储罐；MS-50701：过滤器

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南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 5.UHMWPE的成型加工简介

由于UHMWPE熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔融指数几乎为零所以很难用一般的机械加工方法进行加工。给成型加工带来困难的三个方便为：（1）熔体粘度高；（2）摩擦系数小；（3）临界剪切速率低；（4）成型温度范围窄，一氧化降解。近年来，UHMWPE的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使UHMWPE由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型。

5.1压制烧结

压制烧结也称模压成型，是UHMWPE最原始的加工方法。此法成型的主要优点有：成本低、设备简单、投资少、不受超高分子量聚乙烯的相对分子质量的影响；缺点是生产效率低、劳动强度大产品质量不稳定等。

模压成型是一种类似于加工聚四氟乙烯的方法，将粉状的超高分子量聚乙烯制成棒、板、轮、轴套等半成品或成品。

模压成型根据具体工艺差别分为五种方法。分别是压制-烧结-压制法、烧结-压制法、压制烧结同时进行法、快速加热压制法和传递模法。最常用的是前面两种方法。

1. 压制-烧结-压制法

压制-烧结-压制法也叫自由烧结法，它是把超高分子量聚乙烯粉料放入到模具中先高压压制成毛坯，然后把毛坯放入加热炉中加热，加热一段时间后取出制品再放到另一个模具中加压冷却，然后取出制品，这样就完成了一个制品加工过程。

加工工艺：①称取超高分子量聚乙烯配好的粉料装入毛坯成型模具。 ②加高压成型，压力一般为42MPa，保压30～90s。

③取出制品放入惰性气体保护加热炉，在173℃下，加热一定时间，时

间长短示制品的厚度而定，一般每10㎜加热30～40min。

④先将脱模剂涂在压模机上，再把加热好的超高分子量聚乙烯毛坯放

在压制成型模具中，加压到28MPa，然后保压冷却到制品温度为65～85℃，一般约为5～20min。

⑤取出制品，这样就完成一个制品的加工循环过程。 具体成型工艺如下：

配料称量 装料 冷却 烤箱加热 修整检测 出模 加压冷却

图11：压制-烧结-压制法的工艺流程图

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南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 2.烧结-压制法

烧结-压制法是给模具装料加压后，把模具和原料一起放到加热炉中加热。 加工工艺：①称取配好的超高分子量聚乙烯粉末，放入涂有脱模剂的模具中，

加压5MPa左右；

②把模具放到加热炉中进行加热，加热温度为195℃左右。 ③加热时间长短示制品的厚度而定；

④取出模具放到压力机上，边加压8～12MPa(压力的大小根据不同的

情况有所不同)边冷却，冷却到65～75℃；

⑤开模取出制品，修整飞边，多数制品需要定型工具进行定型，于是

完成一个制品（或称毛坯）的加工过程。 3.压制烧结同时进行法

所谓压制烧结同时进行法就是在模具上，边加热边加压的一种方法，该方法类似橡胶的成型加工方法。一般适用于大型超高分子量聚乙烯制品的成型加工。加热方法一般有电加热方法（电加热管或电加热板）、导热油加热法以及高温水蒸汽加热法。 4.快速加热压制法

快速加热压制法是一种通过其他方法把原料加热后再放入模具中加压成型的方法。这样可以缩短生产周期。 5.传递模法

传递模法是模压法中较为先进的一种方法，该方法是介于模压法与注塑法之间。 5.2挤出成型

挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。

60年代大都采用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺杆挤出工艺。日本三井石油化学公司最早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。北京化工大学于1994年底研制出Φ45型UHMWPE专用单螺杆挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺杆挤出管材工业化生产线的成功。

通过柱塞推压成型、单螺杆挤出成型方法生产UHMWPE管，从而在更广泛的领域发挥其耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、不粘附等优异性能，成为当前UHMWPE加工技术发展的主要方向。 5.3注塑成型

日本三井石油化工公司于1974年开发了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又开发了往复式螺杆注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了UHMWPE的螺杆注塑成型工艺。北京塑料研究所1983年对国产XS-ZY-125A型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装生产线用UHMWPE托轮、水泵用轴套，1985

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