CN112574371A - 一种双酚a多聚甲醛酚醛树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂及其制备方法,以正丁醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,通过双酚A与多聚甲醛发生加成缩合反应得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。本发明利用多聚甲醛中不含水的特性,与双酚A为原料,同时以正丁醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,进行加成缩合反应,生产了双酚A多聚甲醛酚醛树脂,操作简单,环保,生产成本低,合成路线易于生产,解决了酚醛树脂生产过程中的大量工业废水造成的环境污染难题、且合成产物分子量高。
Description
技术领域
本发明属于酚醛树脂技术领域,具体为一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂及其制备方法。
背景技术
目前酚醛树脂生产过程中均采用苯酚及质量分数为37%左右的甲醛水溶液作为反应单体,但由于质量分数为37%左右的甲醛水溶液中含有大量的水分,同时由于在酚醛的缩聚反应中也会产生一定的水。
为促进酚醛树脂生产过程中的缩聚反应就必须脱除这些水,这样在酚醛树脂的生产中就不可避免地生成大量工业废水。废水中有害物质严重危害环境,处理的难度大。
因此,如何开发环保型酚醛树脂,实现酚醛树脂的清洁生产已成为一个亟待克服的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂及其制备方法,操作简单,环保,生产成本低,合成路线易于生产且能得到分子量高的产物。
本发明是通过以下技术方案来实现:
一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,以正丁醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,通过双酚A与多聚甲醛发生加成缩合反应得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
优选的,具体包括如下步骤:
步骤1,在双酚A的正丁醇溶液中加入多聚甲醛和对甲苯磺酸混合均匀,多聚甲醛、对甲苯磺酸和双酚A的比例为(1-4)g:(0.1-0.4)g:0.05mol,得到混合体系,将混合体系在50-70℃下反应得到反应液;
步骤2,将反应液在80-100℃下反应5-7h,得到粗产物;
步骤3,将粗产物中的杂质去除后进行提纯,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
优选的,步骤1中双酚A和正丁醇的比例为0.05mol:(20-40)mL。
优选的,步骤1中在双酚A的正丁醇溶液中还加入蒸馏水,蒸馏水和双酚A的比例为(0.3-3)g:0.05mol。
优选的,步骤1中混合体系在所述温度下反应10-30min得到反应液。
优选的,步骤3中先将粗产物在温度为60-80℃和转速为60-80r/min的条件下进行减压蒸馏0.5-1h,再进行提纯,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
进一步,步骤3将粗产物减压蒸馏后在丙酮中进行透析,之后挥发掉丙酮并干燥,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
再进一步,步骤3将粗产物减压蒸馏后在400-500ml的丙酮中透析8-10h。
一种由上述任意一项所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法得到的双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
进一步,所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的结构式如下,
其中,19≤n≤81,相对分子质量为0.5-2万。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,利用多聚甲醛中不含水的特性,与双酚A为原料,同时以正丁醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,进行加成缩合反应,生产了双酚A多聚甲醛酚醛树脂,解决了酚醛树脂生产过程中的大量工业废水造成的环境污染难题、且合成产物分子量高。
进一步的,先在双酚A的正丁醇溶液中加入多聚甲醛、对甲苯磺酸和蒸馏水混合均匀,再进行反应可以促进多聚甲醛的解聚,提高双酚A多聚甲醛酚醛树脂的产率。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的傅里叶红外(FTIR)图。
图2为本发明实施例1制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的核磁氢谱(1H NMR)图。
图3为本发明实施例1制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的凝胶渗透色谱(GPC)图。
图4为图3中的GPC结果图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂,其结构式如下,
其中,19≤n≤81,相对分子质量为0.5万-2万。
该双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,通过双酚A与多聚甲醛发生加成缩合反应得到,其中采用正丁醇做溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,利用多聚甲醛中不含水的特性,可以规避酚醛树脂生产过程中大量工业废水造成的环境污染难题、且能合成产物分子量高。
其中聚合反应的过程如下,
具体包括如下步骤:
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g(即0.05mol)BPA和20-40mL正丁醇,搅拌并升温至50-70℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1-4g多聚甲醛、0-3g蒸馏水、对甲苯磺酸0.1-0.4g,加成反应10-30分钟,蒸馏水的作用是促进多聚甲醛解聚。
步骤3:加热升温至80-100℃,缩聚反应5-7h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物在温度60-80℃,转速60-80r/min的条件下进行减压蒸馏0.5-1h,除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于400-500ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析8-10h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例1
本发明双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,具体包括如下步骤,
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和25mL正丁醇,搅拌并升温至65℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1.5g多聚甲醛、1.5g蒸馏水及对甲苯磺酸0.25g,加成反应10分钟。
步骤3:加热升温至90℃,缩聚反应6h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度80℃,转速60r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于500ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析8h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
按照GB/T 14074-2006标准,固体含量计算为75.81%。
图1为实施例1所制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的FTIR图,3285cm-1为苯环上酚羟基(-OH)的吸收峰,3022cm-1为苯环C-H伸缩振动吸收峰,1604cm-1、1508cm-1、1453cm-1为苯环骨架C-H面外弯曲振动吸收峰,1363cm-1为甲基与碳原子相连CH-(CH3)2的双重振动吸收峰,1232cm-1苯环与酚羟基之间的C-O振动吸收峰,827cm-1为对位取代苯的C-H面外弯曲振动吸收峰或者邻对位同时取代苯的C-H面外弯曲振动吸收峰。2962cm-1为亚甲基(-CH2)桥振动吸收峰,755cm-1为邻位取代苯的特征吸收峰,这两者都可作为酚醛树脂特征吸收峰,初步证明双酚A多聚甲醛酚醛树脂合成。
图2为实施例1所制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的1H NMR图,2.056ppm是氘代丙酮溶剂峰。1.585ppm、3.846ppm、6.717ppm-7.057ppm和8.349ppm的化学位移分别属于甲基、亚甲基桥、苯环和羟基上的氢,亚甲基桥是双酚A多聚甲醛酚醛树脂的特征结构,进一步证明双酚A多聚甲醛酚醛树脂的合成。
图3为实施例1所制备的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的GPC图,结合图4可知,双酚A多聚甲醛酚醛树脂的重均分子量为10685,而双酚A原料结构的分子量为228.29,证明双酚A多聚甲醛酚醛树脂的成功制备。
实施例2
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和20mL正丁醇,搅拌并升温至50℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1g多聚甲醛、1g蒸馏水及对甲苯磺酸0.1g,加成反应10分钟。
步骤3:加热升温至80℃,缩聚反应5h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度60℃,转速60r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于400ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析8h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例3
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和30mL正丁醇,搅拌并升温至60℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入4g多聚甲醛、3g蒸馏水及对甲苯磺酸0.4g,加成反应30分钟。
步骤3:加热升温至90℃,缩聚反应6h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏1h(温度70℃,转速70r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于400ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析9h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例4
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和40mL正丁醇,搅拌并升温至70℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1.5g多聚甲醛、0g蒸馏水及对甲苯磺酸0.3g,加成反应20分钟。
步骤3:加热升温至100℃,缩聚反应5h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度80℃,转速60r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于500ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析10h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例5
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和35mL正丁醇,搅拌并升温至65℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1.5g多聚甲醛、0.3g蒸馏水及对甲苯磺酸0.3g,加成反应30分钟。
步骤3:加热升温至95℃,缩聚反应6.5h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度75℃,转速75r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于450ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析9h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例6
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和20mL正丁醇,搅拌并升温至70℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入4g多聚甲醛、0g蒸馏水及对甲苯磺酸0.3g,加成反应30分钟。
步骤3:加热升温至100℃,缩聚反应7h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度80℃,转速80r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于450ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析8h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例7
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和40mL正丁醇,搅拌并升温至70℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入1g多聚甲醛、3g蒸馏水及对甲苯磺酸0.4g,加成反应30分钟。
步骤3:加热升温至85℃,缩聚反应5.5h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度70℃,转速70r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于500ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析10h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
实施例8
步骤1:向装有机械搅拌和回流装置的250mL四口圆底烧瓶同时加入11.4g BPA和40mL正丁醇,搅拌并升温至65℃。
步骤2:待BPA溶解溶液呈清澈时,依次加入3g多聚甲醛、2g蒸馏水及对甲苯磺酸0.4g,加成反应20分钟。
步骤3:加热升温至85℃,缩聚反应7h,得到双酚a多聚甲醛酚醛树脂粗产物。
步骤4:对反应的粗产物进行减压蒸馏0.5h(温度75℃,转速70r/min),除去正丁醇、水和未反应的多聚甲醛。
步骤5:使用分子量为1000的透析袋将得到的产物密封好,将其放置于500ml的丙酮中,使用磁力搅拌器透析8h;待透析结束,放在通风橱内挥发完丙酮,随后放在干燥箱里进行烘干,得到酒红色固体的双酚a多聚甲醛酚醛树脂。
Claims (10)
1.一种双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,以正丁醇为溶剂,对甲苯磺酸为催化剂,通过双酚A与多聚甲醛发生加成缩合反应得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤1,在双酚A的正丁醇溶液中加入多聚甲醛和对甲苯磺酸混合均匀,多聚甲醛、对甲苯磺酸和双酚A的比例为(1-4)g:(0.1-0.4)g:0.05mol,得到混合体系,将混合体系在50-70℃下反应得到反应液;
步骤2,将反应液在80-100℃下反应5-7h,得到粗产物;
步骤3,将粗产物中的杂质去除后进行提纯,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
3.根据权利要求2所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤1中双酚A和正丁醇的比例为0.05mol:(20-40)mL。
4.根据权利要求2所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤1中在双酚A的正丁醇溶液中还加入蒸馏水,蒸馏水和双酚A的比例为(0.3-3)g:0.05mol。
5.根据权利要求2所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤1中混合体系在所述温度下反应10-30min得到反应液。
6.根据权利要求2所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤3中先将粗产物在温度为60-80℃和转速为60-80r/min的条件下进行减压蒸馏0.5-1h,再进行提纯,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
7.根据权利要求6所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤3将粗产物减压蒸馏后在丙酮中进行透析,之后挥发掉丙酮并干燥,得到双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
8.根据权利要求6所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法,其特征在于,步骤3将粗产物减压蒸馏后在400-500ml的丙酮中透析8-10h。
9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的双酚A多聚甲醛酚醛树脂的制备方法得到的双酚A多聚甲醛酚醛树脂。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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