CN1955208A - 一种利用双酚a和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法，通过改变环氧氯丙烷的加入方式，降低生产过程中环氧氯丙烷的消耗，实现了环氧树脂分子量分布变宽的目的，改善浇注工艺性能，固化物的脆性和收缩率要小，改善产品质量；预反应采用30～40％碱浓度，提高了BPA的转化率。

Description

一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法

技术领域

本发明涉及一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法。

背景技术

利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂一般要经过如下反应：

(1)预反应，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。

(2)双酚A氯代醇体和NaOH反应生成双酚A缩水甘油醚。

双酚A缩水甘油醚与双酚A、环氧氯丙烷进一步反应，生成环氧树脂。

(3)反应过程中可能发生的副反应：

①环氧氯丙烷在碱作用下，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：

在现有技术中，利用双酚A(BPA)和环氧氯丙烷(ECH)生产环氧树脂一般包括包括预反应、反应、精制、脱溶剂等过程，BPA、过量的ECH和少量的NaOH溶液，在40℃～50℃温度条件下进行预反应150min～240min生成双酚A的氯代醇体；预反应后的物料送至反应釜，在60℃～70℃的温度和绝压为20kPa～30kPa的真空下，以一定流速加入NaOH溶液，进行反应，反应生成的水和ECH气体不断地被排出釜外，ECH气体经冷凝器冷凝后回到反应釜参加反应，反应结束后，在绝压为20kPa～30kPa真空条件下，蒸出水和大量ECH；反应物料进入反应物接受罐，经ECH薄膜蒸发器脱去大部分残留的ECH后进入粗树脂接受罐；在精制釜中，加入有机溶剂，NaOH溶液和纯水，对粗树脂进行精制反应，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产品。

现有技术存在以下缺点：

1、因ECH一次性加入反应釜，反应釜内ECH浓度高，导致ECH水解等副反应增加，ECH消耗升高。

2、产品分子量分布窄，用作互感器浇注配套料的基料，使用效果不理想。

发明内容

本发明提供一种利用双酚A与环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法，通过改变环氧氯丙烷的加入方式，降低生产过程中环氧氯丙烷的消耗，改善产品质量；预反应通过选择低浓度碱(30～40％)，提高BPA的转化率。

本发明的技术方案也包括预反应、反应、精制、脱溶剂等过程，工艺流程图如附图1所示，具体工艺过程如下：

(1)控制NaOH/BPA的总mol比为1.35～1.42∶1；ECH/BPA的总mol比为2.0～2.3∶1；

(2)加入25～40％的NaOH，70～85％的ECH，全部的BPA；NaOH浓度控制在30～40％，在反应温度为50～60℃条件下进行预反应，反应时间为150min～240min，生成双酚A的氯代醇体；

(3)预反应后的物料送至反应釜，加入余下的60～75％的NaOH，在60℃～70℃的温度和绝压为15kPa～30kPa的真空下，反应1小时后，加入余下的15～30％的ECH，反应生成的水和ECH共沸后排出釜外，经冷凝分相后，ECH回反应釜参加反应；

(4)反应结束后，在绝压为20kPa～30kPa真空条件下，蒸出水和大量ECH；反应物料进入反应物接受罐，经ECH薄膜蒸发器在温度为135～150℃、压力为绝压0.5KPa～0.9Kpa下，脱去大部分残留的ECH后，进入粗树脂接受罐；

(5)在精制釜中，加入有机溶剂，NaOH溶液和纯水，对粗树脂进行精制反应，除去残存在粗树脂中的可水解氯；有机溶剂采用甲苯或环己酮或甲基异丁基酮；

(6)脱除树脂中的有机溶剂得到产品，脱除树脂中的有机溶剂采用降膜蒸发器和薄膜蒸发器，其中降膜蒸发器的操作压力为绝压18KPa～25KPa，操作温度为135℃～145℃；薄膜蒸发器的操作压力为绝压0.2KPa～1.2KPa，操作温度为150℃～178℃。

本发明与现有技术的区别特征在于：

1、预反应通过控制碱的浓度在30～40％，提高了BPA的转化率，BPA转化率由现有技术的60％提高至72％；

2、通过改变ECH的加入方式，实现环氧树脂分子量分布变宽的目的。

本发明与现有技术相比具有如下技术效果：

1、找到了合适的预反应碱浓度进行预反应，使BPA的转化率由60％提高到72％；

2、ECH分步加入，在预反应过程中，ECH的浓度降低、ECH水解等副反应减少，因而ECH的消耗降低；

3、通过改变ECH的加入方式，实现了环氧树脂分子量分布变宽的目的。本发明生产的环氧树脂典型的分子量分布图见附图2，分子量分布宽，有利于改善浇注工艺性能，固化物的脆性和收缩率要小。现有技术生产的环氧树脂典型的分子量分布图见附图3，分子量分布窄，分子组成较单一，用于浇注工艺使用起来比较困难，固化物的脆性和收缩率大。

4、与现有技术的产品质量及消耗对比如下：

产品质量：

	环氧当量(g/eq)	可水解氯(wt％)	软化点(℃)	挥发份(wt％)	色泽
						本发明	240～268	≤0.02	25～29	≤0.2	≤1
现有技术	238～270	≤0.03	24～29	≤0.5	≤2

产品消耗：

	BPA	ECH	NaOH	溶剂
					本发明	0.695	0.55	0.260	0.02
现有技术	0.715	0.606	0.280	0.08

附图说明

图1：本发明的工艺流程图；

图2：本发明生产的环氧树脂的分子量分布图；

图3：现有技术生产的环氧树脂的分子量分布图。

具体实施方式

实施例1在带有负压共沸回流脱水的装置中，投入1mol的BPA和1.7mol的ECH，加入0.07molNaOH(NaOH以30％的NaOH溶液方式加入)，在50～60℃条件下反应4小时，减压控制绝压15～30kPa，加入1.35molNaOH(NaOH以50％的NaOH溶液方式加入)，60～70℃条件下反应1小时后加入0.3mol的ECH，再反应2小时，回收的ECH可循环使用，加入甲苯使之溶解再用11.5％的NaOH水溶液处理参残余的可水解氯。分去水层，中和有机相后，脱出溶剂，得到的环氧树脂的性能指标如下：环氧值：243kg/eq，软化点：26℃，可水解氯0.02％。

Claims (1)

1、一种利用双酚A和环氧氯丙烷生产环氧树脂的方法，其特征在于：

(1)控制NaOH/BPA的总mol比为1.35～1.42∶1；ECH/BPA的总mol比为2.0～2.3∶1；

(2)加入25～40％的NaOH，70～85％的ECH，全部的BPA；NaOH浓度控制在30～40％，在反应温度为50～60℃条件下进行预反应，反应时间为150min～240min，生成双酚A的氯代醇体；

(3)预反应后的物料送至反应釜，加入余下的60～75％的NaOH，在60℃～70℃的温度和绝压为15kPa～30kPa的真空下，反应1小时后，加入余下的15～30％的ECH，反应生成的水和ECH共沸后排出釜外，经冷凝分相后，ECH回反应釜参加反应；

(4)反应结束后，在绝压为20kPa～30kPa真空条件下，蒸出水和大量ECH；反应物料进入反应物接受罐，经ECH薄膜蒸发器在温度为135～150℃、压力为绝压0.5KPa～0.9Kpa下，脱去大部分残留的ECH后，进入粗树脂接受罐；

(5)在精制釜中，加入有机溶剂，NaOH溶液和纯水，对粗树脂进行精制反应，除去残存在粗树脂中的可水解氯；有机溶剂采用甲苯或环己酮或甲基异丁基酮；

(6)脱除树脂中的有机溶剂得到产品，脱除树脂中的有机溶剂采用降膜蒸发器和薄膜蒸发器，其中降膜蒸发器的操作压力为绝压18KPa～25KPa，操作温度为135℃～145℃；薄膜蒸发器的操作压力为绝压0.2KPa～1.2KPa，操作温度为150℃～178℃。

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