CN104558518B - 利用高温液态双酚a直接合成基础环氧树脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法，主反应由170℃液态双酚A在催化剂存在下直接和环氧氯丙烷反应，将170℃的高温BPA往温度只有15℃的ECH液相中加入，同时双酚A在ECH的液面下50cm处并以6～10米/秒的速度以切线的方向进入，使双酚A的温度瞬间下降至60℃以下；在ECH和ＢＰＡ溶解过程中冲氮，或者使体系保持在负压状态下；在溶解结束时马上进行真空脱氧；然后加入液碱进行醚化反应。本发明方法简便、环保，产品质量好。

Description

利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法
技术领域
本发明涉及一种双酚A合成基础环氧树脂的方法。
背景技术
环氧树脂是一种分子结构含有二个或二个以上环氧基高分子化合物。控制不同的ECH和BPA的摩尔比，可以生产出平均相对分子质量不同的环氧树脂。当平均相对分子质量较低，平均聚合度n＝0～1时，室温下为液体基础环氧树，低分子量双酚A型环氧树脂。
低分子量双酚A型环氧树脂具有很多优良性能：有良好的加工工艺性、加固化剂后有高度的粘合性、稳定性好、吸水性低、有优异的电绝缘性能和较高的机械强度，广泛用于涂料、电子、电器、粘接、复合材材、建筑材料、宇宙航天材料等被广泛使用。
一般环氧树脂的制造方法是：利用颗粒双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)在碱金属及/或碱土金属作催化剂的条件下生产环氧树脂，一般包括投料、预反应，主反应，精制、水洗，脱溶剂等过程。通过控制ECH和BPA的投料摩尔比来合成各种液态，半固态等不同分子量，不同化学结构的氧树脂。
现有工艺使用颗粒双酚A和ECH反应，在双酚A生产时，是利用苯酚、丙酮在催化剂作用下合成双酚A，双酚A在提纯后为高温液态双酚A，需经过成型包装等一系列过程在能用于环氧树脂生产。从液态双酚A至环氧预反应共需二十四个步骤，在这一过程中(以10万吨环氧装置为例)大量使用特种设备(需使用二十二台特种设备，他们分别是：防爆电动葫芦8台、防爆电梯2台、防爆叉车3台、一台短驳车，4台布袋除尘器，四台一吨运能的液压车)由于该过程均为手动操作，无法实现自动化配料，需消耗大量的能耗、物耗、运输成本、人力成本，包装材料，由于双酚A成型、包装过程控制复杂，还需投入大量的装置运行维护成本。在双酚A成型、环氧树脂投料过程中会产生大量的含双酚A和含有毒ECH的尾气产生，造成严重的环境负荷，有违环保要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法简便、环保的利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法。
本发明的技术解决方案是：
一种利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法，包括主反应、精制、溶剂回收步骤，其特征是：主反应由170℃液态双酚A在催化剂存在下直接和环氧氯丙烷反应，将170℃的高温BPA往温度只有15℃的ECH液相中加入，同时双酚A在ECH的液面下50cm处并以6～10米/秒的速度以切线的方向进入，使双酚A的温度瞬间下降至60℃以下；在ECH和BPA溶解过程中冲氮，或者使体系保持在负压状态下；在溶解结束时马上进行真空脱氧，避免BPA和ECH在氧气存在下被氧化；然后加入液碱进行醚化反应。
所述的催化剂为碱金属、碱土金属、叔胺类和/或路易斯酸类；所述～的双酚A为高温液态环氧级或是聚碳级双酚A；ECH和BAP的反应摩尔比为2.4～6.1。
双酚A进入配料釜时如温度达到158℃时还没实现BPA与ECH的溶合，BPA会马上会发生相变并形成坚硬的双酚A固体块状物，堵塞管道影响系统的运行，通过试验只要保证进入配料釜的液态双酚A在进入配料釜时能马上和ECH溶合，使双酚A能马上溶解在ECH溶液中，可阻止双酚A的相变和结晶现象发生，通过试验并进行计算，得出液态双酚A以6～10米/秒的速度从ECH液面下以切线方向进入，在搅拌情况下能保证釜内的ECH和BPA混合均匀，不会发生局部浓度超标而发生相变化，影响工艺的实施。液态双酚A如从釜顶进入无法避免BPA相变，双酚A在被锅顶的汽流冷却马上形成双酚A固体隔离层，阻止液态双酚A进入配料釜并影响工艺的实施。
本发明解决如何避免ECH和BPA在溶解过程被氧化，BPA和ECH要被氧化，首先应该有氧气的存在，其次是要有一定的温度；为使溶解过程不具备以上条件，①在ECH和BPA在溶解过程中冲氮，或者使体系保持在负压状态下，②在溶解结束时马上进行真空脱氧，避免BPA和ECH在氧气存在下被氧化；③在配粒时将170℃的高温BPA往温度只有15度的ECH液相中加入，同时双酚A在ECH的液面下50cm处并以切线的方向进入，使双酚A的温度瞬间下降至60℃以下，可避免了双酚A和氧气接触被氧化成有色醌的可能性；同时也做到了环氧级双酚A生产出比聚炭级双酚A生产的质量更佳的环氧树脂；当高温液态BPA的熔融色号低于8时，用该工艺生产的环氧树脂的色号可保持在8号以下，最佳可达到5号，保证环氧树脂产品质量(同一色号下的液态、固态双酚生环氧树脂的色泽比较见下表)
高温液态双酚A直接用于环氧配料项目解决了双酚A高温易环氧化的技术难题，提升了环氧树脂产品的品质，环氧产品的色泽较同类粉状双酚A生产的树脂色号下降5-8号，产品色泽最低可达到5-7号，打破了低色泽产品只靠进口或合资公司垄断的技术瓶颈。
固体投料工艺与高温液态双态A投料工艺质量指标对比
(1)产品质量对比
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
一种利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法，包括主反应、精制、溶剂回收步骤，主反应由170℃液态双酚A在催化剂存在下直接和环氧氯丙烷反应，将170℃的高温BPA往温度只有15℃的ECH液相中加入，同时双酚A在ECH的液面下50cm处并以6～10米/秒的速度以切线的方向进入，使双酚A的温度瞬间下降至60℃以下；在ECH和BPA溶解过程中冲氮，或者使体系保持在负压状态下；在溶解结束时马上进行真空脱氧，避免BPA和ECH在氧气存在下被氧化；然后加入液碱进行醚化反应。
所述的催化剂为碱金属、碱土金属、叔胺类和/或路易斯酸类；所述～的双酚A为高温液态环氧级或是聚碳级双酚A；ECH和BAP的反应摩尔比为2.4～6.1。
精制、溶剂可采用常规方法。

Claims (2)

1.一种利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法，包括主反应、精制、溶剂回收步骤，其特征是：主反应由170℃液态双酚A在催化剂存在下直接和环氧氯丙烷反应，将170℃的高温BPA往温度只有15℃的ECH液相中加入，同时双酚A在ECH的液面下50cm处并以6～10米/秒的速度以切线的方向进入，使双酚A的温度瞬间下降至60℃以下；在ECH和BPA溶解过程中冲氮，或者使体系保持在负压状态下；在溶解结束时马上进行真空脱氧，避免BPA和ECH在氧气存在下被氧化；然后加入液碱进行醚化反应。
2.根据权利要求1所述的利用高温液态双酚A直接合成基础环氧树脂的方法，其特征是：所述的催化剂为碱金属、碱土金属、叔胺类和/或路易斯酸类；所述的双酚A为高温液态环氧级或是聚碳级双酚A；ECH和BPA的反应摩尔比为2.4～6.1。
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