CN102816137A - 一种双酚a型液体环氧树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,其步骤包括:1)将双酚A和环氧氯丙烷溶解,在45~65℃温度条件下,加入助催化剂、NaOH溶液醚化1~3h;2)在温度55~70℃、绝压15~25KPa条件下滴加NaOH溶液;反应完成后,脱除水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂;3)用有机溶剂溶解粗环氧树脂,在温度60~100℃条件下,加NaOH溶液反应1~4h,水洗除去盐和废聚物,脱出溶剂得到高纯度、低有机氯、低粘度双酚A型液体环氧树脂。

Description

一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,属于精细化工生产技术领域。
背景技术
双酚A型环氧树脂作为环氧树脂中最通用的代表品种,其固化物具备很多优良特性,如粘结强度高、收缩率低、耐化学品性和电绝缘性好等,在涂料、粘合剂、复合材料、纺织和建筑材料等国民经济各个领域有着广泛的应用。随着环氧树脂在高技术方面的应用逐渐扩大,对环氧树脂的性能如耐热性、耐候性、高粘接力、耐腐蚀性等的要求不断提高,对环氧树脂的纯度要求也越来越高。双酚A型环氧树脂其化学结构式为:
Figure 77114DEST_PATH_IMAGE001
式中n=0时称EP340,为理想化产物。双酚A型液体环氧树脂的平均聚合度为n=0~1.8。牌号有CYD~128、CYD~127、E~44等。
利用双酚A和环氧氯丙烷生产双酚A型液体环氧树脂一般要经过如下反应:
(1)预反应醚化阶段:在碱性条件下,双酚A和环氧氯丙烷反应,生成双酚A氯代醇体。 
Figure 994255DEST_PATH_IMAGE002
(2) 闭环反应阶段:双酚A氯代醇体和NaOH反应生成双酚A缩水甘油醚(n=0低分子量环氧组分)。
Figure 459478DEST_PATH_IMAGE003
双酚A缩水甘油醚与双酚A、环氧氯丙烷进一步反应,生成分子量稍大的环氧树脂组分。
(3)反应过程中可能存在的副反应:
①环氧氯丙烷在碱性条件下,水解为丙三醇
②丙三醇与环氧氯丙烷反应生成氯代一缩二甘油醚
③氯代一缩二甘油醚与环氧氯丙烷反应生成二氯二缩二甘油醚
Figure 820872DEST_PATH_IMAGE007
在现有的技术中,利用双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)生成双酚A型液体环氧树脂一般包括预反应、反应、精制、溶剂回收等过程。BPA、过量的ECH和少量NaOH溶液,在45~65℃温度条件下进行醚化反应1~3h生成双酚A氯代醇体;醚化反应完成后,在温度55~70℃、绝压15~30KPa条件下,以一定流速加入NaOH溶液,进行闭环反应,反应结束后回收过量的环氧氯丙烷。粗树脂通过有机溶剂萃取后,进行精制反应,除去残存在粗树脂中的可水解氯,然后脱除树脂中的有机溶剂得到环氧树脂产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法。
  本发明的技术方案是:一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,制备时所用原料包括:双酚A、助催化剂、环氧氯丙烷、氢氧化钠溶液、水、溶剂;其特征在于:其制备步骤为:
    (1)醚化阶段:将双酚 A和环氧氯丙烷按照摩尔比1:2~8的比例加入到反应釜中,在氮气保护下,搅拌使其完全溶解;将助催化剂、NaOH溶液加入到反应釜中,在温度45~65℃条件下反应,反应0.5~2h;助催化剂加入量是双酚 A质量的0.02~0.2%;再加NaOH溶液,在温度45~65℃条件下维持0.5~2h;两次加碱总量为0.05~0.3:1(NaOH/BPA摩尔比),NaOH溶液浓度为10~50%(质量分数);
(2)闭环反应阶段:醚化反应完成后,在绝压为15~25KPa、温度55~70℃条件下滴加NaOH溶液,滴碱时间1.5~6 h,NaOH加入量为1.0~1.8:1(NaOH/BPA摩尔比),反应完成后,脱除水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂;
(3) 后处理阶段:用溶剂溶解粗环氧树脂,加NaOH溶液进行精制反应,除去残存在粗树脂中的可水解氯,然后脱除树脂中的有机溶剂得到环氧树脂产品。
本发明所述的助催化剂为丙三醇、二乙二醇二甲醚、聚乙二醇、硬脂酸钠、1、4二氧六环、十二烷基苯磺酸钠、丙二醇甲醚、己内酯中的一种或几种。
本发明所述的溶剂为苯、甲苯、甲基异丁基酮、乙苯、二甲苯的一种或几种。
本发明提供的制备方法醚化反应时加入助催化剂增强醚化反应程度,提高了双酚A的转化率,提高反应阶段闭环反应程度。合成的双酚A型液体环氧树脂透明度高、纯度高,可水解氯<0.050%,无机氯<0.001%,有很好的应用价值。生产中副反应少,水洗分液状况良好,碱消耗降低16.5%,废水总量降低40%,更加安全环保。
具体实施方式
实施例1:
    将0.5mol双酚 A和3mol环氧氯丙烷加入到四口烧瓶中,在氮气保护下搅拌使双酚A完全溶于环氧氯丙烷,在温度为45~60℃,加丙三醇0.15g、5gNaOH溶液反应2h,再加8gNaOH溶液在45~60℃反应3h,醚化反应完成后撤去充氮装置,在绝压20KPa、温度50~65℃条件下滴加75gNaOH溶液,反应完成后脱出水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂,加300g甲苯溶解粗树脂,在温度70~90℃条件下,加入28.2g NaOH溶液反应3.5h,水洗除去盐和废聚物,最后脱除树脂中的有机溶剂即得到环氧树脂。产品指标如下:环氧当量:185.4g/ep,有机氯:0.032%,粘度(25℃):12100mpa.s。
实施例2: 
将0.5mol双酚 A和2.5mol环氧氯丙烷加入到四口烧瓶中,在氮气保护下搅拌使双酚A完全溶于环氧氯丙烷,在温度为45~60℃,加硬脂酸钠0.2g、7gNaOH溶液反应2h,再加11gNaOH溶液,在45~60℃反应3h,醚化反应完成后撤去充氮装置,在绝压22KPa、温度50~65℃条件下滴加70gNaOH溶液,反应完成后脱出水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂,加300g苯溶解粗树脂,在温度70~90℃条件下,加入26.6g NaOH溶液反应3.0h,水洗除去盐和废聚物,最后脱除树脂中的有机溶剂即得到环氧树脂。产品指标如下:环氧当量:183.9g/ep,有机氯:0.028%,粘度(25℃):10600mpa.s。
实施例3: 
将0.6mol双酚 A和3.4mol环氧氯丙烷加入到四口烧瓶中,在氮气保护下搅拌使双酚A完全溶于环氧氯丙烷,在温度为45~65℃,加二乙二醇二甲醚0.25g、6gNaOH溶液反应2h,再加8gNaOH溶液在45~65℃反应2.5h,醚化反应完成后撤去充氮装置,在绝压25KPa、温度50~65℃条件下滴加90gNaOH溶液,反应完成后脱出水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂,加350g甲基异丁基酮溶解粗树脂,在温度70~95℃条件下,加入28.2g NaOH溶液反应3h,水洗除去盐和废聚物,最后脱除树脂中的有机溶剂即得到环氧树脂。产品指标如下:环氧当量:186.4g/ep,有机氯:0.032%,粘度(25℃):12300mpa.s.
实施例4:
将0.7mol双酚 A和2.8mol环氧氯丙烷加入到四口烧瓶中,在氮气保护下搅拌使双酚A完全溶于环氧氯丙烷,在45~65℃,加己内酯0.3g、7gNaOH溶液反应2h,再加8gNaOH溶液在45~65℃反应2.5h,醚化反应完成后撤去充氮装置,在绝压23.5KPa、温度45~65℃条件下滴加100gNaOH溶液,反应完成后脱出水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂,加400g丁酮溶解粗树脂,在温度75~95℃条件下,加入30.6g NaOH溶液反应1.5h,水洗除去盐和废聚物,最后脱除树脂中的有机溶剂即得到环氧树脂。产品指标如下:环氧当量:215.4g/ep,有机氯:0.045%,软化点:16.5。
实施例5: 
将0.6mol双酚 A和1.8mol环氧氯丙烷加入到四口烧瓶中,在氮气保护下搅拌使双酚A完全溶于环氧氯丙烷,在45~65℃,加丙二醇甲醚0.3g、5gNaOH溶液反应2h,再加8gNaOH溶液在45~65℃反应3h,醚化反应完成后撤去充氮装置,在绝压20KPa、温度45~70℃条件下滴加70gNaOH溶液,反应完成后脱出水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂,加290g甲乙酮溶解粗树脂,在温度75~95℃条件下,加入27.6g NaOH溶液反应2.5h,水洗除去盐和废聚物,最后脱除树脂中的有机溶剂即得到环氧树脂。产品指标如下:环氧当量:216.8g/ep,有机氯:0.034%,软化点:13.5。

Claims (3)

1.一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,制备时所用原料包括:双酚A、助催化剂、环氧氯丙烷、氢氧化钠溶液、水、溶剂;其特征在于:其制备步骤为:
   (1)醚化阶段:将双酚 A和环氧氯丙烷按照摩尔比1:2~8的比例加入到反应釜中,在氮气保护下,搅拌使其完全溶解;将助催化剂、NaOH溶液加入到反应釜中,在温度45~65℃条件下反应,反应0.5~2h;助催化剂加入量是双酚 A质量的0.02~0.2%;再加NaOH溶液,在温度45~65℃条件下维持0.5~2h;两次加碱总量为0.05~0.3:1(NaOH/BPA摩尔比),NaOH溶液浓度为10~50%(质量分数);
(2)闭环反应阶段:预反应完成后,抽真空至绝压为15~25KPa,在温度55~70℃条件下滴加NaOH溶液(质量分数10~50%),滴碱时间1.5~6h,NaOH加入量为1.0~1.8:1(NaOH/BPA摩尔比);反应完成后,脱除水和过量的环氧氯丙烷得到粗环氧树脂;
(3) 后处理阶段:用溶剂溶解粗环氧树脂,加NaOH溶液进行精制反应,除去残存在粗树脂中的可水解氯,然后脱除树脂中的有机溶剂得到环氧树脂产品。
2.根据权利要求1所述的一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述的助催化剂为丙三醇、二乙二醇二甲醚、聚乙二醇、硬脂酸钠、1、4二氧六环、十二烷基苯磺酸钠、丙二醇甲醚、己内酯中的一种或几种。
3..根据权利要求1所述的一种双酚A型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述的溶剂为苯、甲苯、甲基异丁基酮、乙苯、二甲苯的一种或几种。
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