年产1200吨聚丙烯聚乙烯混合废塑料分离及改性再造粒的生产车间的设计.doc

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1、题目年产1200吨聚丙烯/聚乙烯混合废塑料分离及改性再造粒的生产车间的设计本 科 毕 业 论 文作 者： 专 业： 高分子材料与工程 指导教师： 完成日期： 诚 信 承 诺 书本人承诺：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后

2、应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南通大学化学化工学院毕业设计 摘 要 聚乙烯和聚丙烯树脂是应用非常广泛的高分子材料，其各类性能优良。因此在生活中充斥着大量的聚丙烯/聚乙烯的废旧塑料。本文介绍了国内外废旧塑料的回收利用现状，说明了聚乙烯/聚丙烯材料的性能及其应用，聚乙烯/聚丙烯材料的改性方法和挤出造粒工艺的选择。本设计采用聚乙烯/聚丙烯混合废塑料为原料，以密度分离法将其分离，采用填充改性法对其进行改性。设计出一条合理的分离、改性及挤出再造粒生产工艺流程。确定各个工艺参数和设备，以实现聚乙烯/聚丙烯废旧塑料的回收再利用。关键词：聚乙烯/聚丙烯，废旧塑料，挤出造粒，工艺流程ABST

3、RACTPolyethylene and polypropylene resin are widely used polymer materials which have many excellent properties. Therefore, much waste polypropylene and polyethylene plastics was everywhere in regular life. the current status of domestic waste plastics recycling utilization were introduced in this p

4、aper briefly. the performance, the application, the modified methods and selection of extrusion granulation process were illustrated.The waste polyethylene and polypropylene plastics mixture were taken as raw material in this design. The waste polyethylene and polypropylene plastics were separated b

5、y the density separation method and modified by filling modification method. A reasonable separation, modification and extrusion process was designed. The process parameters and equipments were determined to realize the recycling of the waste polyethylene and polypropylene plastics mixture.Keywords:

6、 Polyethylene / polypropylene, waste plastics, extrusion, processII南通大学化学化工学院毕业设计 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1项目要求11.2聚乙烯/聚丙烯11.3聚乙烯/聚丙烯的应用11.3.1聚乙烯产品用途11.3.2 聚丙烯产品用途21.4废旧塑料回收利用现状31.4.1 国内31.4.2 国外4第二章 生产工艺及设备参数62.1工艺选择62.1.1聚乙烯/聚丙烯混合废塑料的分离工艺选择62.1.2聚乙烯/聚丙烯改性方法的比较与选择82.1.3 聚乙烯/聚丙烯的挤出造粒工艺选择102.1.4 工

7、艺流程图112.2设备选型122.2.1 设备选型的总体原则122.2.2 挤出造粒设备选择132.2.3高速混合机选择142.2.4平板切粒机选择142.3物料衡算14第三章 公用工程163.1耗电163.2排风设备163.3噪音163.4通风设计163.5用水163.6排水16第四章 物流运输174.1道路及运输174.2包装17第五章 厂房设计18第六章 生产编制及时间安排196.1生产体制196.2人员安排196.3作息时间安排19第七章 成本与利润核算207.1固定投资估算207.2年均成本估算207.3年利润估算217.4回报年限估算21参考文献22致 谢23 IV 第一章 绪 论

8、1.1项目要求本项目是年产1200吨的聚乙烯/聚丙烯混合废塑料分离及改性再造粒的生产车间设计。1.2聚乙烯/聚丙烯（1）聚乙烯（简称PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，其种类主要有低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和一些具有其他特性的聚乙烯产品。 a.聚乙烯物理性能：聚乙烯是一种白色的材料，呈半透明状，密度约为0.94g/cm3，没有毒性，具有良好的介电性能。聚乙烯材料的透水率较低，聚乙烯材料的结晶度越高，其透明度就越低，而在一定的结晶度下，聚乙烯材料的分子量越大，其透明度就会越高。高密度聚乙烯的熔点在132-135左右，低密度聚乙烯的熔点则比较低，约112左右。聚乙烯常温下一般不

9、溶于溶剂中，超过70时就可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶剂中。b.聚乙烯化学性能：聚乙烯的化学稳定性良好，在室温下耐各种化学物质的腐蚀，硝酸和硫酸除外，这两种酸能有效的破坏聚乙烯材料。（2）聚丙烯（简称PP）是一种热塑性树脂，由丙烯聚合而得。根据结构来分有等规物、无规物和间规物三种构型，工业上以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内，目前聚丙烯行业正处在一个其快速的发展关键阶段1。a.聚丙烯物理性能：其物理特性为半透明的无色固体，无臭无毒。由于聚丙烯的结构规整，同时其结晶度很高，故熔点高达167，聚丙烯材料可进行蒸汽消毒，密度约为0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。

10、 b.聚丙烯化学性能：耐腐蚀，抗张强度30MPa，在冲击强度方面和材料的透明性方面都比聚乙烯要好。聚乙烯的缺点同样明显：耐低温冲击性差，在空气中容易老化，这两个缺点可以通过改性来进行改进2。1.3聚乙烯/聚丙烯的应用1.3.1聚乙烯产品用途 （1）汽车制造及其他机械工业 在汽车工业中，聚乙烯应用较为广泛，主要是高密度聚乙烯，可以用于制造齿轮等一些小部件。由于其制作的灵活性，质量轻等优点，高密度聚乙烯零件的市场正逐年增大。而具有更高的耐热性、耐油性和耐冲击回弹性的聚乙烯材料则用于制作汽车的保护囊和燃料软管，同样具有良好的市场。 除了一些小零件，高密度聚乙烯还可用于制作汽车油箱、行李衬里、档风玻璃

11、水洗槽和护档板等。例如将HDPE燃油箱进行氟化和磺化处理及采用多层共挤出吹塑成型，则可使油箱有效避免汽油渗透。除了这些，聚乙烯还可制作油管颈、旋流器、减震器护管、工具箱等3。除了汽车工业，在纺织机械领域，聚乙烯材料也有很大发挥空间，如制作纺织织机上的皮结，耐冲击次数可由100万次提高到500-1500万次，使用寿命可延长5-10倍。 （2）电子电气行业 在导电性能方面，超高分子量聚乙烯比通常的导电塑料薄膜的导电性高100倍，所以可以用来生产喷漆用的软管制造材料和低噪音电缆的屏蔽材料以及其他有高导电性要求的电子产品。超高分子量聚乙烯的绝缘性良好，国外用来取代微孔橡胶隔板等制造酸性铅蓄电池隔板并已

12、向大型化发展3。除绝缘性外其耐低温性能也很好，可用来制造工业中的耐低温部件，在超温超导领域中是种理想的绝缘材料。聚乙烯材料对放射线有很好的遮蔽作用，因此可用来制造原子能发电站的遮蔽板。 （3）管材制造经过交联改性后的聚乙烯管材具有较高的耐热性，且耐应力开裂、抗蠕变和机械强度高，可用来制造建筑工程用的冷热水器、套管、电线电缆阻燃管、饮用水管、排水排污管、油气管、煤气管等，聚乙烯管材具有PVC管及镀锌管所不具有的各种优点，且与不锈钢管相比占有价格优势。聚乙烯材料制作的热水管具有质轻、耐锈蚀、耐蠕变性好等优点，是家庭热水系统中最具竞争力的热水管材。1.3.2 聚丙烯产品用途 （1）包装材料目前，包装

13、材料和加工都向着越来越“轻”的方向发展，而发泡塑料在这方面明显具有优势。现在微波炉和微波食品在人们的日常生活中越来越常见，而交联发泡聚丙烯片材热成型的食品容器的耐热性可达130，而且耐高温，耐沸水稳定性很好，其热成型的盘子等各类容器在低温下的冲击强度较高，且表面感觉舒适柔软，可在低温情况下使用。聚丙烯的化学结构决定了它的降解性能比聚乙烯强，故在一次性包装方面具有明显的优势。据统计，我国目前每年的一次性餐具消耗量约为180亿个4。这些一次性餐具由于消耗大量木材必将带来更大的环境危害。而聚丙烯制品的制造过程中，如果不加入抗氧剂等添加剂，会在阳光下很容易老化降解碎化成粉状。利用聚丙烯的这一特性，采用

14、发泡聚丙烯片材制作的一次性餐具是比较理想的环保餐具。 （2）隔热材料 发泡聚丙烯材料的热导率比发泡聚乙烯材料的低，且绝热性能更好，在耐高温方面，发泡聚丙烯材料能耐120的高温。因此发泡聚丙烯材料必将作为高级保温绝缘材料来应用，可用来制造使用温度要求超过100的隔热材料。国外广泛将其用于聚苯乙烯和聚乙烯发泡片材耐热性达不到要求的场合，例如用于90120热载体循环蓄电池的隔热材料、汽车顶棚材料、发动机和车间的隔热材料等。发泡聚丙烯材料作为空调保温管有着巨大的市场，还可用作石油化工管道的保温材料、自来水管防冻保温套、热水管、暖房、贮槽的热绝缘材料等。 （3）汽车零部件 聚丙烯除了具有各类优良性能外，

15、可回收再利用也是其一个重要特点，在汽车等行业已成为人们优先考虑选用的替代材料。近年来，发泡聚丙烯材料在汽车工业内作为内装饰的应用日益广泛，可加工成地毯支撑材料、遮光板、隔音板、行李架、内装饰件、盖子、箱体等。为了节省能量的消耗,，现代汽车要求减轻质量，用更多的塑料替代其他材料无疑是今后的发展方向。1.4废旧塑料回收利用现状1.4.1 国内随着工业的发展，各类塑料制品已进入千家万户，而随之而来的是塑料废弃物也日益增多。各种塑料包装物、塑料容器、塑料玩具和文具、塑料鞋、塑料家电外壳、车辆保险杠、塑料管材、工业废料等等，随处可见，造成了极大的环境污染。而据有关数据显示，2011年我国国内仅废旧塑料回

16、收量就已高达1500万吨。 目前，我国废旧塑料现有的主要处理方式有三种 （1）填埋 由于塑料制品多为大分子结构材料制作，因而废弃后不易腐烂，且质量轻体积大，在户外易随着空气或水流移动。因此，人们利用地形建设填埋场，对其进行卫生填埋。卫生填埋法建设投资少、运行费用低，长久以来一直都是最常用的处理方法，但填埋处理有着明显的缺点：占用空间大，浪费大量的土地资源。（2）焚烧 另一主要的处理方法是焚烧回收热能法。其优点是处理量大、成本低、效率高，与填埋法相比，焚烧处理对废旧塑料有了一定的利用，已经变废为宝。但焚烧处理的缺点同样明显：由于在现实生活中塑料的种类有很多，且很多塑料制品质量不达标，使塑料中含有

17、很多的对人体有害的物质及一些重金属化合物，这些塑料在焚烧的过程中，会产生一氧化碳及其他许多的有害物质。对环境造成很大的污染。（3）回收再造粒 除了以上两种方法，将废旧塑料回收后进行再造粒，是废旧塑料回收技术的一大进步。利用专用的造粒设备，可将废旧聚乙烯、聚丙烯等塑料通过合理的分离方法分离，在改性后再造粒。同填埋法和焚烧法相比，废旧塑料再造粒实现了真正意义上的资源循环利用。我国在回收废旧塑料并进行再造粒方面起步较早，为节省资源和保护环境作出了巨大贡献。尽管如此，我国绝大多数企业却仍处于小规模无序化的生产经营方式，还存在许多的问题：由于废塑料加工户比较分散，大多仍处于一种集收集生产销售为一体的三合

18、一的家庭作坊式的生产经营方式，生产场地简陋，加上易燃物品乱堆放，安全隐患较多5。在废旧塑料的加工过程中会产生大量的污染物，而大部分企业未认识到污染问题，因而缺乏污染物治理能力，产生的废水杂质和剩余废料在一般情况下未经处理就被直接排放焚烧或随意丢弃，对周围环境的污染非常严重。1.4.2 国外在发达国家中，固体废弃物中的废塑料约为4%一10%(质量分数)，主要来自于废弃包装物、汽车垃圾和工业废料。废塑料中各品种所占的质量分数分别为:低密度聚乙烯(LDPE)27%，高密度聚乙烯(HDPE)21%，聚丙烯(PP)18%，聚苯乙烯(PS)16%，聚氯乙烯(PVC)7%6。可以看出，在废旧塑料中聚乙烯和聚

19、丙烯占有相当大的比重，由于其回收的利用价值高，聚乙烯和聚丙烯的耐老化性能优异，近年来，聚乙烯和聚丙烯废旧塑料的回收利用受到了极大的关注。（1）美国据美国化学委员会统计，在2009年，美国的塑料瓶回收率已超过99.7%。迫于消费者和零售商的压力，产量占美国80%以上的几家塑料袋生产商在2009年4月22日郑重对外承诺：到2015年将使塑料袋的回收利用率提高至40%。 2009年6月，PWP工业公司已在西弗吉尼亚州投产了8万平方英尺的消费后塑料循环回收利用中心，第二个中心，PWP工业公司与可口可乐亚特兰大塑料循环回收利用公司一起，将PETE塑料瓶转化成食品和医药管理局认可的食品级适用材料。在201

20、0年6月，美国波士顿的东北大学研究人员宣布，该研究团队开发了一种可将非生物降解塑料破解后形成燃料的废弃物燃烧器，从而极大的减少了有害排放物的排放。该设施可用于驱动大型发电厂，与塑料回收中心相连接，以供应稳定的燃料来源。 （2）欧洲 据位于布鲁塞尔的欧洲塑料制造和回收集团统计，2008年欧洲塑料回收率已达到54%，2009年欧洲塑料需求增长至5280万吨，其中有50%的塑料被回收利用，20.6%循环回收，29.5%回收用作能量。从欧盟27个成员国和2个非成员国的统计数据来看，2008年欧洲塑料废弃物总量约为2490万吨，其中63%来自塑料包装。由此不难看出，欧盟非常重视废塑料的回收和利用，欧洲国

21、家的多数市民都能自觉地将包装废弃物分类。 据有关数据显示，目前在欧洲，塑料的应用收益比塑料制品生产和回收过程中的排放高出数倍。据了解，在过去的10年间，欧盟塑料加工行业已投资超过5000万欧元用来促进对塑料废弃物的管理，具有显著成效。按废塑料质量统计，2008年平均回收率为51.3%，比上年增加了1.7%。其中，瑞士废塑料回收工作做得最好，回收率达99.5%，丹麦和德国紧随其后，回收率分别达96.5%和96.3%7。 根据欧洲两家行业协会发布的数据来看，2011年欧洲分类后的PET瓶回收率增长了9.4%，达到159万吨。据欧洲PET容器回收协会和欧洲塑料回收协会联合发布的一份报告称，2011年

22、，欧洲市场PET瓶的总体回收率达了51%。2011年超过50%的回收PET瓶被用于生产包装用容器或薄板，另外39%用来生产纤维。在接受调查的国家中，1/3国家的回收率超过了70%。 （3）日本 除美国和欧洲外，日本的废塑料回收利用也很具有代表性。据日本塑料工业联合会称，2008年日本废旧塑料总量为998万吨。而回收利用的废塑料就有758万吨，占到排放总量的76%。 第二章 生产工艺及设备参数2.1工艺选择2.1.1聚乙烯/聚丙烯混合废塑料的分离工艺选择废旧塑料的分离方法主要有以下几种：（1） 手工分离法这种方法是根据不同塑料的物理性能的差异，利用人力进行手工分离的方法。其分离步骤为：先去除废旧

23、塑料中的金属和非金属杂质，以及其他一些能够看见的不能回收再利用的杂质。再将不同品种的塑料制品进行简单的分类，以便于后面的生产加工。 表2-1 各种塑料的外观性状区别 种类透明性脆韧性光泽性软硬性手感聚乙烯半透明韧较差硬滑腻、蜡状聚丙烯半透明韧较差硬蜡状聚苯乙烯透明脆很好较硬聚氯乙烯较透明柔而韧有光泽软或硬 （2）静电分离法 这种方法利用塑料在静电感应后具有不同带电特性进行分离，与密度无关。 分离步骤是先将废旧塑料干燥，然后粉碎成10mm3，最好是6mm3以下的小块，加入110-6级的调节剂和表面活性剂等，提高其磨擦带电性，通过强力搅拌，使之磨擦带电，不同塑料则会产生相反的电荷8。 当带不同极性

24、电荷的塑料落体经过120kV的高压电场时，受到两极的吸引，带正电荷的被吸到负极一侧，带负电荷的则被吸到正极一侧。此装置底部有两块挡板，可使不带电荷的塑料粒子重新返回装置，进行分离。不同的塑料经磨擦后产生的电荷的差异越大，其分离的效果就越好，效率也越高。当塑料混合物只有两种塑料时采用这种方法最好。假如塑料混合物的种类过多便很难达到理想的分离效果。在多种塑料混合物中，只有聚氯乙烯易于分离出来，因为聚氯乙烯总是带负电荷。 （3）熔融分离法此法是利用塑料的熔融温度不同来进行分离的。首先是将混合废塑料放置于传送带上，然后通过较低一级塑料熔融温度上的加热室，这种塑料则会熔融并且附着在传送带上，用机械收集。

25、尚未熔融的塑料继续运行，通过较高一级塑料熔融温度上的加热室，以同样方法分离。直到剩下最后一种未被熔融的塑料，将其收集起来。 （4）温差分离法 由于不同塑料的脆化温度不同，可将混合废塑料有选择地进行脆化粉碎，以实现混合废塑料的分离。聚氯乙烯与聚乙烯的混合物最适合用这种方法进行分离，因为聚氯乙烯的脆化温度为-41，而聚乙烯的脆化温度在-100以下。其方法是：将混合废塑料投入冷却器中，温度调节至较高一级的脆化温度，然后送入粉碎机中粉碎，则脆化温度高的就会被粉碎，这样即可将其与其他塑料分离开来。 （5）密度分离法此法是利用不同塑料具有不同密度从而对混合塑料进行分离的，主要有静置分离和旋液分离两种方法。

26、静置分离法是利用在一定密度的液体中，不同密度的塑料浮沉现象的不同，使之分离的一种方法。这种方法的优点是：简单易行，只要能配制出合适的分离溶液，就能将密度差较大的品种分离开。平时常用的分离液有饱和食盐水溶液、酒精溶液、水等。缺点是：若以水为分离液，由于塑料的表面活性不同，有些塑料会带着气泡浮在水面上，影响分离效果。此时需用表面活性剂对塑料进行预处理，使其充分浸润，然后再进行分离。旋液分离法是利用水力旋流器和浮沉法相结合，有效的将密度大于或小于1g/cm3的塑料分离的一种方法。但其密度差最好能为0.5g/cm3左右，例如聚丙烯和聚氯乙烯的分离，分离率可高达99.9%。分离步骤：将废旧塑料粉碎后进行

27、清洗和预处理，再用离心泵定量定速地送入水力旋流器中，密度小的塑料就会从上部排出，将其收集后，经过振动筛脱水即可。 （6）风筛分离法 这种方法的分离步骤是：首先将废旧塑料粉碎，然后从上方投入风筛分离装置，使空气从横向或逆向吹过，由于不同的塑料和杂志对对气流的阻力和自重形成的合力不同，故可将不同的塑料和杂志分离开来。这种分离方法一般适用于密度差比较大的塑料之间的分离。而分离物的大小、形状将直接影响分离的效果。由于许多塑料密度差较小，且同种塑料的密度也有差异等因素，因此严格长度的筛选是做不到的。风筛分离装置主要有立式、横式、涡流式3种9。由于聚乙烯与聚丙烯塑料在外观及物理性能上无太大差异，故不选择手

28、工分离法和静电分离法，又由于两者熔融温度较为接近，切熔融后不易分离，所以也不选择熔融分离法，再综合考虑分离的难易程度和分离成本，本设计最终选择密度分离法中的静置分离法，分离溶液选择食盐水溶液。该法的特点是简单易操作，且分离成本低（仅需分离溶液用水）。2.1.2聚乙烯/聚丙烯改性方法的比较与选择 化学改性主要有以下几种： （1）接枝改性：PE是非极性聚合物，接枝改性后可赋予PE以极性，从而改进PE的涂饰性、粘接性、油墨印刷性。接枝改性后的PE可作为挤出复合膜的粘接层、热溶胶，也可作为PE与各种极性聚合物共混用的相容剂。接枝聚合物不会改变PE的骨架结构，在保持PE原有特性的同时又将具有各种功能的极

29、性单体接枝到PE主链上，增加了新的功能，是一种简单而有效的PE极性功能化方法。而对PP进行接枝改性与PE类似，在PP的分子链上引入适当极性的支链，增加了新的性质，又改善其性能上的不足。因此接枝改性是扩大PP应用范围的一种简单易行的方法10。 （2）共聚改性：在一定程度上，以乙烯单体或丙烯单体为主的共聚改性可改进均聚PE或PP的冲击性能、透明性和加工流动性，它是提高PE或PP的韧性的最有效的手段。将乙烯和丙烯混合在一起后聚合，在其聚合物的主链中无规则地分布着乙烯和丙烯链段，乙烯则起着阻止聚合物结晶的作用。 （3）交联改性：PE的交联方法基本与PP一样，有化学交联和辐射交联两种。但对于PE来说，辐

30、射交联的同时其降解也十分严重，因此辐射交联的效果很有限，故一般我们选择化学交联。通过交联改性后可有效提高PE的力学性能和耐热性。交联改性大大提高了PE的物理机械强度，并且其耐环境应力开裂性、耐腐蚀性、抗蠕变性也得到显著改善，从而使其应用范围得到有效拓宽。交联改性聚丙烯时，通过选择合适的引发剂和助交联剂，防止聚丙烯降解，实现聚丙烯的可控交联。交联后的材料力学性能大幅度提高。同时，交联改性聚丙烯还可获得高的熔体强度，应用于聚丙烯的发泡成型11。 物理改性主要有以下几种： （1）填充改性：填充改性是在热塑性树脂基质中加入不同的无机粒子，使塑料制品的原料成本降低，同时使塑料制品的性能得到不同程度的改变

31、。也就是在牺牲塑料的某些性能的同时，使其他性能得到明显的提高。对PE进行填充改性时，应考虑以下几点：PE的性能、无机填料的种类、填料粒度、PE与填料粒子的界面化学、成型工艺与设备。填充剂的种类有很多，按照化学成分来分，可分为有机填充剂和无机填充剂两大类，常用的无机填料有：云母粉、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸钡等，常用的有机填料有：木粉、稻壳粉、花生壳粉等12。 （2）共混改性：共混改性是在一定温度下，将不同的聚合物材料、无机材料以及助剂进行机械掺混，最终使新材料的力学、热学、光学及其他性能得到有效改善。采用共混改性可以改善PE的韧性、抗冲击性、印刷性、对油类的阻隔性等

32、性能。虽然共聚PE是提高PE韧性的最有效的手段，但这种改性方法更适合于规模化生产。目前PP共混改性技术发展的主要特点是采用相容剂技术和反应性共混技术，在大大提高PP耐冲击性的同时，提高了共混材料的拉伸强度和弯曲强度13。相容剂在共混体系中可以改善两相界面黏结状况，有利于实现微观多相体系的稳定，而宏观上是均匀的结构状态。反应型相容剂还能在共混过程中通过自身的相容效果，提高共混材料的性能。 （3）增强改性：纤维是用于制作增强复合材料的最主要的增强剂。纤维的种类很少，有玻璃纤维、碳纤维、涤纶纤维、尼龙、聚酯纤维以及硼纤维、晶须等14。以纤维增强PP为例：玻璃纤维增强PP复合材料可分为两大类，即物理结

33、合型与化学结合型。物理结合型玻璃纤维增强PP复合材料仅由PP与玻璃纤维之间的机械黏结力而得到较小的补强效果。化学结合型玻璃纤维增强PP是在PP与玻璃纤维之间形成了坚固的化学和机械结合，因此效果显著，为此用碳纤维增强PP正在不断地被探索着15。废旧塑料相较于新品塑料颗粒，在塑料的各类性能上有明显衰减，为达到成品所需性能要求，本设计选择填充改性对废旧塑料进行改性，使其塑料各类性能获得提高。 表2-2 聚乙烯填充改性配方表 配料份数用途PE100基料碳酸钙8.5提高耐热性和硬度钛酸酯1.2降低熔融温度和熔体温度玻璃纤维7.8提高拉伸强度硬脂酸0.6改进熔体流动性能 表2-3 聚丙烯填充改性配方表配料

34、份数用途PP100基料碳酸钙10提高耐热性和硬度硬脂酸锌1.0改进熔体流动性能钛酸酯1.2降低熔融温度和熔体粘度玻璃纤维8.0提高拉伸强度2.1.3 聚乙烯/聚丙烯的挤出造粒工艺选择 （1）造粒工艺的比较和确定热塑性树脂的造粒可分为冷切法和热切法两大类。冷切法又有拉片冷切，挤片冷切，挤条冷切几种，热切法有干热切，水下热切，空中热切等几种。无论何种方法，均要求粒料的颗粒大小大小均匀，色泽一致，外形尺寸不超过34毫米，因为粒料过大成型时加料困难。冷切法：经两辊机塑炼出片或挤出机挤出的塑料片，塑料条经冷却后切粒。拉片冷切：首先将物料通过高速捏合机捏合，然后倾倒进密炼机中进行进一步混合，预塑化。密炼机

35、一种是密闭式的间歇混炼设备，它的上顶栓会给物料一定压力，使得物料受到强烈的剪切作用，所以混合均匀并预塑化。经过捏合或密炼的物料用用炼胶机炼塑成片，经冷却后切粒的方法即为拉片冷切法。挤片冷切：经过捏合后的粉料用挤出机塑化、挤出成片，冷却后，用平板机切粒机切粒。这种方法适用于不易用炼胶机炼塑拉片的树脂，如聚乙烯，聚酰胺等。挤条冷切：这是热塑性塑料最早的造粒方法。所用设备和工艺都比较简单，捏合好的物料经挤出机塑化后成圆条状挤出，经冷却后，再用切粒机切成圆柱形颗粒。圆条切粒机这种切粒方法的优点是设备简单，品种方便，能用于全部热塑性树脂的造粒，适合于多品种少批量的塑料生产，缺点是颗粒外观质量较差。热切法

36、：这种方法是把切粒机旋转的切刀紧贴在机头模板处，直接对刚挤出的热的圆条状料进行切粒，然后冷却。干热切：这种方法的优点是所用的设备较为简单，操作方便，但缺点是产量高时，易产生粘粒现象。水下热切：这是用于聚烯烃塑料造粒的一种新技术，机头和切刀在循环温水中工作。这种方法的优点是加工颗粒的外观美观，粒料均匀且不易粘结。多孔模板孔数较多，因此产量很高。切下的颗粒可用水输送到任何地方，操作噪音小，颗粒质量好，无灰尘及杂质混入。缺点是辅机设备庞大，由于机头与温水接触，为保持水温，要消耗大量能源。切刀与多孔模板表面之间的间隙小，对操作技术要求较高，若操作不当容易引起模孔的堵塞。空中热切：这种方法和干热切法差不

37、多。若在切粒罩内采用鼓风机，则为风冷热切，若采用喷淋温水，则为水冷热切。空中热切法比干热切法产量高，噪音小，同时又不需要水下热切法的加热系统。但它仍然不能避免粘粒现象，所以，产量比水下热切低得多。同时，切刀与模面调节不当，会产生丝带的粒料16。由于热切法在切粒过程中容易出现粘结现象，切操作要求较高，我们选择冷切法进行切粒，又因为聚乙烯与聚丙烯不易用炼胶机炼塑拉片，故本设计最终选择挤片冷切法切粒。 （2）造粒工艺与颗粒形状造粒工艺是将基料及各种助剂经高速混合后经挤出机挤出切粒成各类形状的颗粒的操作过程。颗粒的形状有很多种，下表简单介绍了几种切粒方法与颗粒形状的搭配以供选择。 表2-4 切粒方法与

38、颗粒形状切粒方法挤片切粒挤条切粒空冷模面切粒水中冷模切粒颗粒形状立方体圆柱体圆柱与圆围棋状围棋子或球状、颗粒尺寸/mm3333(16)3(13)3(13)在本设计中，和两种都是可以选择的，其区别在于挤出机模头挤出孔的形状，若模头挤出孔为正方形，则经冷却切粒后的粒料形状为立方体，若模头挤出孔为圆形，则冷却切粒后的粒料形状为圆柱体。是属于热切粒，多采用挤出机塑料物料，熔体物料从呈圆形分布的孔板形机头中被挤出，在模面上露出很短的一截即旋转的切刀切断，形成颗粒。和是采用水下切粒，除熔体粘度很低的物料，其适合大多数聚烯烃树脂生产17。 由于本设计选用的切粒方法为挤片冷切法，故本设计采用形状。2.1.4

39、工艺流程图（1）聚乙烯颗粒生产流程图 PE基料初混合高速混合机各种助剂单螺杆挤出造粒冷却挤出切粒机收集 图2-1 聚乙烯颗粒生产工艺流程图 （2）聚丙烯颗粒生产工艺流程图 PP基料初混合高速混合机各种助剂单螺杆挤出造粒冷却挤出切粒机收集 图2-2 聚丙烯颗粒成产工艺流程图2.2设备选型2.2.1 设备选型的总体原则（1）根据聚乙烯和聚丙烯塑料的特性，选择合适的挤出造粒设备及切粒设备，以满足产品的工艺要求。（2）所选设备必须是目前已经定型，国家认证的技术成熟的设备，以保证生产的连续性和产品的质量。 （3）在选择设备的时候要选择原料利用率高的设备，避免出现原料浪费严重的情况出现。（4）选择设备时，

40、要注意设备的使用年限，尽量选择年限高的设备，以降低投资的成本。 （5）所选的设备要遵循安装简单，便于操作的原则，减少设备安装和人员的操作培训时间。（6）选择设备时要尽量选择国产设备，这样可以有效减少产前投资和以后的设备维修费用。2.2.2 挤出造粒设备选择 考虑到生产工艺、产品质量、设备投资以及生产率各个方面，本设计采用挤出法来造粒。以下先简单介绍单螺杆挤出机与双螺杆挤出机的特性。（1）单螺杆挤出机除具有输送、均化、混炼、排气等功能外，在结构上还具有容易制造、安装、更换螺杆方便，造价低廉等优点。单螺杆挤出机的基本结构有：传动系统、挤出系统和加热、冷却系统。其中挤出机的螺杆是挤出机的最关键。料斗

41、中的物料的移动是由螺杆的转动带动的，得到增压和摩擦的热量，螺杆的直径、长径比、螺槽深度、各段长度比例等参数对螺杆的正常转动运行有很大影响。按物料在螺杆上运转的情况来分，螺杆可以分为三段：进料段、压缩段和计量段，表2-5列出螺杆三段长度的分配比例以供参考。塑料进料段压缩段计量段非结晶型塑料10%25%L55%65%L22%25%L结晶型塑料60%65%L14D23%65%L 表2-5 螺杆进料段、压缩段和计量段的长度比例螺杆直径决定了挤出机挤出量的大小。增大螺杆直径，挤出机的挤出量会明显增加，但此时对挤出机的设计和加工要求也会相应的提高。我国挤出机标准中规定的螺杆直径系列为：20、30、45、6

42、5、90、120、150、200、250、300毫米等。螺杆直径的大小要根据产品要求，生产工艺要求，物料的特性和所需的产量来决定。螺杆的长径比，长径比一般为1825之间。长径比的选择则要综合考虑所需产品质量，加工要求和安装能力，尽量在保证产量和产品质量的情况下选择较小的长径比。螺杆的压缩比，压缩比是指螺杆送料口处第一个螺杆的容积与计量段最后一个螺杆容积之比。压缩比的大小对制品的密实性和物料中所含气体量等有很大影响。（2）双螺杆挤出机用于制作塑料母料时效果理想，产量比单螺杆挤出机要大，由于双螺杆挤出机的剪切应力较大，因而物料的混合混炼效果更好。双螺杆挤出机的缺点有：前期设备投资较大，故安装、维护

43、和生产时都必须严格按说明书的要求进行。例如不能在空载的情况下运转，挤出机的各润滑点要按期调换润滑油。当挤出机处于停车状态时，要立即清理机头、螺杆和筒体中的残余塑料，并及时在表面涂防锈油。在生产过程中要注意防止金属杂质、物件等掉入进料口内，如有不正常现象发生，要立即停车检查、修理等18。 本设计的年产量为1200吨，产量小，投资少，且要加工的产品简单，而双螺杆挤出机设备投资大，维修费用高，综合考虑这几方面因素，本设计最终选择SJ-90A单螺杆挤出机。表2-6 SJ-90A单螺杆挤出机工艺参数项目参数单位量值处理物料PE、PP螺杆直径mm90螺杆长度mm1800螺杆长径比20:1螺杆转速r/min

44、12-72最高挤出量kg/h 20-60中心高度mm1000耗电量kw41.52.2.3高速混合机选择本设计选择LSH-100型号的卧式混合机，其各参数见表2-7。 表2-7 LSH-100高速混合机参数 型号混合量kg料筒容量L主轴转速r/min定时器min电机功率kw重量kg外形尺寸mmLSH-10010028013610-601.525085085015002.2.4平板切粒机选择 本设计采用LQ-60型号的平板切粒机，其各类参数见表2-8。 表2-8 LQ-60平板切粒机各项参数型号最大产量kg/h切粒条数切粒标准mm切刀尺寸mm切刀转速r/min调速电机功率kwLQ-6060633120100200-12001.12.3物料衡算本项目的设计是年产1200吨聚乙烯/聚丙烯废塑料的分离及改性再造粒的生产车间