CN103289060A - 一种乙二醇解聚pet制备环氧树脂固化剂的方法 - Google Patents

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余天石
葛明桥
张北战
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Jiangnan University
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Abstract

一种乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法，涉及环氧树脂固化剂制造领域。生产过程分为两部分：首先用乙二醇、催化剂醋酸锌ZnAC2在193℃对PET进行解聚；然后把将解聚产物和催化剂甲醇钠四口烧瓶中，滴加一定量的二乙醇胺，控制反应温度和时间，得到环氧树脂固化剂。利用本发明，可以制造一种性能优良的环氧树脂固化剂，为环氧树脂的固化提供了一种新型的固化剂。

Description

一种乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂制造领域，是一种用乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法。
背景技术
聚酯工业不断发展壮大，聚酯的用量也在日益增加。如果不对废弃聚酯进行回收利用，不仅会造成资源浪费，还会给环境带来负担。废弃聚酯的回收已经备受关注。环氧树脂在日常生活中广泛于涂料业、汽车业、电子业等，与各种环氧树脂固化剂交联，可以形成不溶、不熔的三围网状结构高聚物。根据各行业的不同需求，对环氧树脂固化剂的要求也不尽相同。性能优良的环氧树脂固化剂可以使得固化产物具有稳定性好、耐热性高、抗腐蚀效果好等特点。传统的环氧树脂固化剂一般具有毒性，并且气味刺激，在制备过程中原料用量大，资金消耗严重。因此若能将聚酯降解产物和制备环氧树脂固化剂结合起来，既做到了聚酯的回收利用，又能将制备的环氧树脂固化剂应用于生产实践，实现了资源的有效利用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法。
本发明的技术方案：本发明利用酯交换反应，脱水缩合反应、开环反应制备环氧树脂固化剂。生产过程为，将反应原料按照一定量混合，发生酯交换反应和羟基脱水，得到环氧树脂固化剂的中间体。然后将该中间体与二乙醇胺反应，可得到环氧树脂固化剂。
本发明的主要原料如下：
环氧树脂固化剂中间体的制备使用的原料：PET，乙二醇和醋酸锌ZnAc2。
环氧树脂固化剂的制备使用的原料及比例：
  原料   比例(摩尔)
  中间体   1
  二乙醇胺   1
  甲醇钠   0.05
首先将乙二醇、催化剂醋酸锌ZnAC2按照一定的比例依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后按照将中间产物∶二乙醇胺∶催化剂甲醇钠的摩尔比为1∶1-1.2∶0.01的比例称取二乙醇胺和甲醇钠，将产物和催化剂甲醇钠放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应4h，得到环氧树脂固化剂。
上述各原料的作用：PET是反应原料。乙二醇作为降解剂，既具有溶剂的作用，可以将催化剂和聚酯PET溶解其中，有利于反应的进行，又作为酯交换剂，可以与PET断链后生成的对苯二甲酸乙二醇(BHET)中的乙二醇反生酯交换，得到对苯二甲酸乙二醇。醋酸锌ZnAc2作为催化剂，有利于加快反应的进行。甲醇钠作为碱性催化剂，有利于催化开环反应的进行。二乙醇胺中氮元素上的氢活性很高，可以与环氧基团反应。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，其目的是为更好理解本发明的内容。因此，所举的例子并不影响本发明的保护范围：
实施例一
先将乙二醇120g、催化剂醋酸锌ZnAc240mg依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后将产物1mol和催化剂甲醇钠0.01mol放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应4h，得到环氧树脂固化剂，产率为71.9％。将该固化剂与E-PON828(双酚A型缩水甘油酯)以胺基∶环氧基为1∶1配制成环氧涂料，涂膜厚度为1mm，成膜时间2h，柔韧性良好，耐冲击性为50kg·cm。
实施例二
先将乙二醇120g、催化剂醋酸锌ZnAc240mg依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后将产物1mol和催化剂甲醇钠0.05mol放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应4h，得到环氧树脂固化剂，产率为92.9％。将该固化剂与E-PON828(双酚A型缩水甘油酯)以胺基∶环氧基为1∶1配制成环氧涂料，涂膜厚度为1mm，成膜时间2h，柔韧性良好，耐冲击性为50kg·cm。
实施例三
先将乙二醇120g、催化剂醋酸锌ZnAc240mg依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后将产物1mol和催化剂甲醇钠0.01mol放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应2h，得到环氧树脂固化剂，产率为65.6％。将该固化剂与E-PON828(双酚A型缩水甘油酯)以胺基∶环氧基为1∶1配制成环氧涂料，涂膜厚度为1mm，成膜时间2h，柔韧性良好，耐冲击性为50kg·cm。
实施例四
先将乙二醇120g、催化剂醋酸锌ZnAc240mg依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后将产物1mol和催化剂甲醇钠0.01mol放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应3h，得到环氧树脂固化剂，产率为87.3％。将该固化剂与E-PON828(双酚A型缩水甘油酯)以胺基∶环氧基为1∶1配制成环氧涂料，涂膜厚度为1mm，成膜时间2h，柔韧性良好，耐冲击性为50kg·cm。

Claims (3)

1.一种利用乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法，其特征在于，通过酯交换反应、脱水缩合反应和开环聚合的原理制备环氧树脂固化剂：
准备反应原料，取乙二醇，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)若干份，催化剂醋酸锌ZnAc2少量；将乙二醇、催化剂醋酸锌ZnAC2按照一定的比例依次加入到连接氮气、分馏装置、温度计和电动搅拌的四口烧瓶中，将四口烧瓶固定于电动搅拌器上，缓慢升温，等催化剂完全熔融后开通氮气，再加入PET，继续升温至190℃，待PET完全溶解后开动搅拌器，控制转速反应2h，将反应后的混合溶液冷却至140℃，过滤，将过滤后滤纸上的杂质除去，然后将滤瓶中物质倒入沸水中，溶解，再重复过滤水溶液2-3次，最后将滤液放置在室温环境中冷却，直至反应产物析出；然后按照将中间产物∶二乙醇胺∶催化剂甲醇钠的摩尔比为1∶1-1.2∶0.01的比例称取二乙醇胺和甲醇钠，将产物和催化剂甲醇钠放入装有温度计，电动搅拌、恒压漏斗的四口烧瓶中，由恒压漏斗向反应体系中不断滴加二乙醇胺，控制反应温度在90℃，反应4h，得到环氧树脂固化剂。
2.根据权利要求1所述利用乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法，其特征在于所述产物∶二乙醇胺∶催化剂甲醇钠的摩尔比为1∶1.2∶0.01。
3.根据权利要求1所述利用乙二醇解聚PET制备环氧树脂固化剂的方法，其特征在于所述产品环氧树脂固化剂中间体端部具有环氧基团，溶解性能良好，室温时溶于水、醇、醛类溶剂，根据测量其环氧值是0.3当量/100克。
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