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CN116731285B - 双酚a型环氧树脂及其生产工艺以及生产用装置 - Google Patents

双酚a型环氧树脂及其生产工艺以及生产用装置 Download PDF

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CN116731285B CN202311006834.9A CN202311006834A CN116731285B CN 116731285 B CN116731285 B CN 116731285B CN 202311006834 A CN202311006834 A CN 202311006834A CN 116731285 B CN116731285 B CN 116731285B
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Abstract

本发明属于双酚A型环氧树脂的制备技术领域,具体涉及双酚A型环氧树脂及其生产工艺以及生产用装置。所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:将氢氧化钠溶液、水混合,加入双酚A,加热搅拌得到体系一;向ECH中加入苄基三乙基氯化铵,加热搅拌,反应得到体系二;将体系一滴加至体系二中,得到体系三;将体系三降压、升温、蒸汽鼓泡、降温回收ECH;向体系三加甲苯和水,搅拌,静置分液,得到甲苯树脂;f、脱苯:将甲苯树脂,减压升温,回收甲苯,加水旋蒸,得到双酚A型环氧树脂。本发明提供的双酚A型环氧树脂的生产工艺,反应连续,能耗低,所制备的双酚A型环氧树脂的指标可控性强、分子量分布窄,本发明还提供生产用装置。

Description

双酚A型环氧树脂及其生产工艺以及生产用装置
技术领域
本发明属于双酚A型环氧树脂的制备技术领域,具体涉及双酚A型环氧树脂及其生产工艺以及生产用装置。
背景技术
环氧树脂是指分子中至少含有两个反应性环氧基团的树脂化合物。环氧树脂经固化后具有以下优点:对金属的黏着力很强、耐化学腐蚀性、力学强度高、电绝缘性好。环氧树脂可在相当宽的温度范围内固化,且固化时体积收缩小。双酚A型环氧树脂是由双酚A、ECH(环氧氯丙烷)在碱性条件下缩合,经水洗,脱溶剂精制而成的高分子化合物。因环氧树脂的制成品具有良好的耐化学药品性能,电气绝缘性能,物理机械性能,故广泛应用于胶粘剂、涂料、玻璃钢、层压板、电子浇铸、灌封、包封等领域。
现有合成双酚A型环氧树脂的技术一般有以下6种:(1)一步法:原理是双酚A和ECH在氢氧化钠存在的条件下直接缩聚生成双酚A型环氧树脂;(2)两步法:原理是双酚A与ECH在催化剂的条件下,先发生醚化开环反应,然后加入氢氧化钠溶液发生闭环反应生成双酚A型环氧树脂;(3)固碱法:原理是双酚A和ECH在固体碱的作用下生成双酚A型环氧树脂;(4)溶剂法:原理是以两步法为基础,在反应过程中加入醇类溶剂改善两相接触不好的情况;(5)共沸脱水法:原理是以一步法为基础,添加回流分水系统,分离水并回流ECH,减少ECH的水解;(6)钠盐法:原理是双酚A的钠盐与ECH直接混合,在催化剂存在的条件下直接生成双酚A型环氧树脂。但是每种方法都存在缺点。
比如一步法,反应时间长;ECH消耗高,水解产物甘油影响产品品质;ECH用量过多,容易出现副反应,导致产品不易皂化氯含量增加。比如两步法,较难除去体系中生产所用的催化剂,催化剂对树脂产品的性能有影响,需要严格控制催化剂用量。比如固碱法,固体碱易吸水结块,难以储存、计量;固体碱容易堵塞阀门,难以均匀加料。比如溶剂法,需要额外的精馏塔分离ECH和溶剂;醇类和ECH在碱性条件下会发生反应生成难分离的缩水甘油醚。比如共沸脱水法,相较于一步法来说,ECH水解消耗量大大减少,但是由于体系还是强碱性的条件,因此还是有部分ECH会水解为甘油。比如钠盐法,生产工艺复杂,周期长;钠盐易吸潮结块,难以均匀投料,还容易堵塞阀门。
CN106554480A公开了一种双酚A型环氧树脂的制备方法,具体为将双酚A、环氧氯丙烷、助剂苄基三乙基氯化铵在氮气保护下,搅拌使其完全溶解;再向其中加入固体碱,在常温至60℃反应;过滤;静置分层,除去水层后减压蒸馏,得到产物。这种方法为固碱法,使双酚A和ECH在固体碱的作用下生成双酚A环氧树脂,固体碱易吸水结块,堵塞阀门,难以均匀加料,难以精准计算加料量,导致原料浪费严重,产品纯度降低。
综上可知,利用现有技术生产双酚A型环氧树脂最严重的问题就是反应过程中ECH极易水解产生甘油增加原料消耗。虽然使用固碱法以及钠盐法可以减轻ECH的水解,但是使用固体加料时,固体易吸水结块堵塞阀门,并且难以均匀的投料,影响产物性能指标。所以,需要找到一种减少反应过程中ECH水解、投料方便以及物料混合均匀的生产工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种双酚A型环氧树脂的生产工艺,反应连续进行,能耗低,减少反应过程中ECH水解、投料方便以及物料混合均匀,所制备的双酚A型环氧树脂的指标可控性强、分子量分布窄,本发明还提供其生产用装置。
本发明所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将浓度为40wt.%-50wt.%的氢氧化钠溶液、水混合,在无氧状态下,加热,加入双酚A,保温搅拌,反应得到体系一;
b、体系二的制备:在无氧状态下,向ECH中加入苄基三乙基氯化铵,加热搅拌,反应得到体系二;
c、反应:在25KPa-30KPa、70℃-80℃的条件下,将体系一滴加至体系二中,滴加时间控制在2h-6h,保温30min-60min,得到体系三;
d、回收ECH:将体系三压力降至1KPa-5KPa,同时升温至120℃-130℃,然后蒸汽鼓泡30min-60min,降温至70℃-80℃,恢复常压;
e、除盐:维持体系三温度,加入甲苯和水,搅拌、静置分液,得到甲苯树脂;
f、脱苯:将甲苯树脂减压、升温,回收甲苯,然后加水,旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
步骤a中双酚A、氢氧化钠溶液、水的质量比为1:(0.5-0.65):(1-1.7)。氢氧化钠溶液浓度为50wt.%。
步骤a加热至60℃-80℃,搅拌时间为10min-40min。
步骤b中苄基三乙基氯化铵的加入量为步骤a中双酚A的5wt.‰-15wt.‰。
步骤b加热至60℃-80℃,搅拌时间为8min-12min。
步骤c中体系一的双酚A与体系二中的ECH的质量比为1:(0.85-2.85)。
步骤e的维持体系三温度为70℃-80℃,加入甲苯和水搅拌,质量比为(1.5-2):2,转速500rpm-700rpm搅拌10min-30min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
步骤f中将甲苯树脂减压至1KPa以下、升温至130℃-150℃,维持1h-3h,回收甲苯,然后加入相当理论双酚A型环氧树脂质量的10%-20%的水,于130℃-150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
一种双酚A型环氧树脂是由所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺得到的。
一种所述的双酚A型环氧树脂的生产用装置:包括反应釜一、反应釜二、分水器、水接收器、冷凝器一、冷凝器二、压力系统,反应釜一与反应釜二连接,反应釜二与冷凝器二连接,冷凝器二与压力系统连接,冷凝器二与分水器连接,分水器与水接收器连接;分水器与反应釜二通过ECH回流管连接;反应釜一与冷凝器一连接,冷凝器一的出口分为两路,一路返回至反应釜一,另一路与压力系统连接;冷凝器二与压力系统连接的管路上设置有平衡管一和平衡管二,平衡管一与分水器连接,平衡管二与水接收器连接。分水器上设置有分水器出水口,且分水器出水口的高度比ECH回流管的最高点高2-3cm。平衡管一的作用是平衡分水器的压力;平衡管二的作用是平衡水接收器的压力。反应釜一:用于体系一的制备,具有搅拌、加热、真空以及氮封等功能。反应釜二:用于体系二的制备、反应、回收ECH以及除盐,具有搅拌、加热/冷却、蒸汽鼓泡、真空以及氮封等功能。分水器:用于反应过程中体系内水的分离以及ECH的回流。水接收器:用于分水器分离的水的收集。冷凝器一:用于反应釜一的水蒸汽冷凝回流。冷凝器二:用于反应釜二使用过程的蒸汽冷凝。压力系统:改变、平衡体系压力。
具体的,所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将浓度为40wt.%-50wt.%氢氧化钠溶液、纯水混合,于反应釜一中,利用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至60℃-80℃,加入双酚A,加入完毕,继续保温搅拌10min-40min,反应得到均一的体系一;双酚A、氢氧化钠溶液、水的质量比为1:(0.5-0.65):(1-1.7);反应式为:
b、体系二的制备:取ECH于反应釜二中,利用真空氮封的方式将反应釜二处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至60℃-80℃,向其中加入双酚A的5wt.‰-15wt.‰的苄基三乙基氯化铵,保温搅拌8min-12min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二中通入氮气,在25KPa-30KPa、70℃-80℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在2h-6h,保温30min-60min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二的回流速度,保证进入分水器中ECH的量与回流回反应釜二的ECH量一致,维持分水器中ECH层高度恒定,最高不高于分水器出水口;体系一的双酚A与体系二中的ECH的质量比为1:(0.85-2.85)。
d、回收ECH(ECH):将反应釜二的体系三的压力降至1KPa-5KPa,同时升温至120℃-130℃,回收反应釜二中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡30min-60min除净ECH,降温至70℃-80℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二的体系三温度为70℃-80℃,向反应釜二中加入甲苯和水搅拌,质量比为(1.5-2):2,转速500rpm-700rpm,搅拌10min-30min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至1KPa以下、升温至130℃-150℃,维持1h-3h,回收甲苯,然后加入相当理论双酚A型环氧树脂质量的10%-20%的水,于130℃-150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
本发明的双酚A型环氧树脂的生产工艺,采用滴加的方式将体系一滴加至体系二中,体系一中的水分在加热负压的条件下,与ECH迅速达到共沸被带走,并且由于使用双酚A盐作为反应物,整个反应体系不存在强碱,反应整体体系的碱性低于两步法生产工艺,因此,生产过程中大大减少了ECH水解所产生的消耗。本发明的双酚A型环氧树脂的生产装置,引入分水器,使得被水带出的ECH可以回流至反应釜继续参加反应,因此使用该工艺可以更好的维持反应物的反应配比,产出品质可控的、分子量分布窄的双酚A型环氧树脂。本发明的双酚A型环氧树脂的生产工艺,使用双酚A盐的水溶液滴加至ECH中进行反应,避免了双酚A盐吸水结块所导致的阀门堵塞以及加料不均的情况发生,加料速度可控。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果是:
(1)本发明的双酚A型环氧树脂的生产工艺,ECH水解消耗低。
(2)本发明的双酚A型环氧树脂的生产装置,采用分水器,减少了ECH的投料量,维持反应物配比稳定,产品分子量分布窄、品质可控。
(3)发明的双酚A型环氧树脂的生产工艺,与固碱法和钠盐法相比,本发明加料时不会出现阀门堵塞以及加料不均的情况,加料可控性强,反应连续均匀。
(4)本发明的双酚A型环氧树脂的生产工艺,具有很强的可调性,通过改变体系一的成分组成、反应条件以及加料速率,改变产品的环氧值的性能指标。
附图说明
图1为本发明的双酚A型环氧树脂的生产用装置的示意图。
图中:1、反应釜一;2、反应釜二;3、分水器;4、水接收器;5、冷凝器一;6、冷凝器二;7、压力系统;8、平衡管一;9、平衡管二;10、ECH回流管;11、分水器出水口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
所述的原料助剂等,均来自正常市售产品。
以下所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺中的生产用装置,是生产用示意图,在化工工艺正常用到的其他现有操作结构,均不再过多赘述,均以实现本发明的效果为导向进行操作。
如图1所示,所述的双酚A型环氧树脂的生产用装置,包括包括反应釜一1、反应釜二2、分水器3、水接收器4、冷凝器一5、冷凝器二6、压力系统7,反应釜一1与反应釜二2连接,反应釜二2与冷凝器二6连接,冷凝器二6与压力系统7连接,冷凝器二6与分水器3连接,分水器3与水接收器4连接;分水器3与反应釜二2通过ECH回流管10连接;反应釜一1与冷凝器一5连接,冷凝器一5的出口分为两路,一路返回至反应釜一1,另一路与压力系统7连接;冷凝器二6与压力系统7连接的管路上设置有平衡管一8和平衡管二9,平衡管一8与分水器3连接,平衡管二9与水接收器4连接。分水器3上设置有分水器出水口11,且分水器出水口11的高度比ECH回流管10的最高点高△h为2-3cm。平衡管一8的作用是平衡分水器的压力;平衡管二9的作用是平衡水接收器的压力。反应釜一:用于体系一的制备,具有搅拌、加热、真空以及氮封等功能。反应釜二:用于体系二的制备、反应、回收ECH以及除盐,具有搅拌、加热/冷却、蒸汽鼓泡、真空以及氮封等功能。分水器:用于反应过程中体系内水的分离以及ECH的回流。水接收器:用于分水器分离的水的收集。冷凝器一:用于反应釜一的水蒸汽冷凝回流。冷凝器二:用于反应釜二使用过程的蒸汽冷凝。压力系统:改变、平衡体系压力。
以下实施例均采用以上双酚A型环氧树脂的生产用装置进行生产,并且所述的反应釜一1、反应釜二2、分水器3、水接收器4、冷凝器一5、冷凝器二6、压力系统7均为现有技术的装置,其内部结构也是本领域的常规构造,其作用达到本发明所述的作用即可,故不再论述其内部结构。
实施例1
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将100g的50wt.%氢氧化钠溶液、340g纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至80℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌40min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取170g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至80℃,向其中加入1g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌8min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至30KPa、在80℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在2h,保温60min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至5KPa,同时升温至120℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡30min除净ECH,降温至80℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为80℃,向反应釜二2中加入500g甲苯和500g水搅拌,转速500rpm,搅拌10min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至1KPa、升温至150℃,维持1h,回收甲苯,然后加入100g水,于150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
实施例2
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将108g的50wt.%氢氧化钠溶液、305g纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至75℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌33min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取270g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至75℃,向其中加入1.5g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌9min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至29Kpa,在78℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在3h,保温53min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至4KPa,同时升温至123℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡38min除净ECH,降温至78℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为78℃,向反应釜二2中加入470g甲苯和500g水,搅拌,转速550rpm,搅拌15min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至1KPa、升温至145℃,维持1.5h,回收甲苯,然后加入125g水,于145℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
实施例3
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将115g的50wt.%氢氧化钠溶液、270g纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至70℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌25min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取370g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至70℃,向其中加入2g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌10min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至27Kpa,在75℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在4h,保温45min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至3KPa,同时升温至125℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡45min除净ECH,降温至75℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为75℃,向反应釜二2中加入440g甲苯和500g水搅拌,转速600rpm,搅拌20min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至0.8KPa、升温至140℃,维持2h,回收甲苯,然后加入150g水,于140℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
实施例4
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将123g的50wt.%氢氧化钠溶液、235g的纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至65℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌18min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取470g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至65℃,向其中加入2.5g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌11min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至26Kpa,在73℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在5h,保温38min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至2KPa,同时升温至128℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡53min除净ECH,降温至73℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为73℃,向反应釜二2中加入410g甲苯和500g水搅拌,转速650rpm,搅拌25min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至1KPa、升温至135℃,维持2.5h,回收甲苯,然后加入175g水,于135℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
实施例5
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将130g的50wt.%氢氧化钠溶液、200g纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至60℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌10min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取570g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至60℃,向其中加入3g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌12min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至25Kpa,在70℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,滴加时间控制在6h,保温30min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至1KPa,同时升温至130℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡60min除净ECH,降温至70℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为70℃,向反应釜二2中加入375g甲苯和510g水搅拌,转速700rpm,搅拌30min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至1KPa、升温至130℃,维持3h,回收甲苯,然后加入200g水,于130℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
实施例6
所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,包括以下步骤:
a、体系一的制备:将144g的40wt.%氢氧化钠溶液、270g纯水混合,于反应釜一1中,开启冷凝器一5的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将其处理为无氧状态,维持通氮气的条件下,加热至70℃,加入200g双酚A,加入完毕,继续保温搅拌25min,反应得到均一的体系一。
b、体系二的制备:取370g的ECH于反应釜二2中,开启冷凝器二6的循环水冷却、利用压力系统7,使用真空氮封的方式将反应釜二2处置成无氧状态,维持通氮气的条件下,开启搅拌,加热至70℃,向其中加入2g苄基三乙基氯化铵,保温搅拌10min,反应得到体系二。
c、反应:停止向反应釜二2中通入氮气,利用压力系统7将体系压力调节至27Kpa,在75℃的条件下,将体系一逐步滴加至体系二中,在4h滴加完毕,保温45min,得到体系三,在反应期间通过调节分水器3回流口阀门开度控制ECH回流至反应釜二2的回流速度,保证进入分水器3中ECH的量与回流回反应釜二2的ECH量一致,维持分水器3中ECH层高度恒定,最高不高于分水器3的出水口。在此期间,分水器3上层的水持续不断的从分水器3的出水口流入水接收器4,进行储存。
d、回收ECH:利用压力系统7将反应釜二2的体系三的压力降至3KPa,同时升温至125℃,回收反应釜二2中未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡45min除净ECH,降温至75℃,用氮气破除真空恢复常压,回收的ECH继续参与到步骤b中。
e、除盐:维持反应釜二2的体系三温度为75℃,向反应釜二2中加入440g甲苯和500g水搅拌,转速600rpm,搅拌20min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
f、脱苯:将甲苯树脂减压至0.8KPa、升温至140℃,维持2h,回收甲苯,然后加入150g水,于140℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
对比例1
一种双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
向反应釜二中加入200g双酚A、650g的ECH,利用真空氮封的方式处理为无氧状态,升温至45℃搅拌至双酚A完全溶解。升温至70℃,加入3g苄基三乙基氯化铵反应2.5h。减压至5KPa,用3h向烧瓶中滴加150份氢氧化钠溶液,滴加完毕后保温30min。
降低压力至1KPa,同时升温至130℃,除去未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡60min除净ECH,降温至70℃,用氮气破除真空恢复常压。维持反应体系温度为70℃,向其中加入375g甲苯和500g水搅拌,转速700rpm,搅拌30min,静置分液除去盐水,得到甲苯树脂。将甲苯树脂减压至1KPa、升温至130℃,维持3h,回收甲苯,然后加入200g水,于150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
对比例2
一种双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
向反应釜二中加入200g双酚A、680g的ECH,利用真空氮封的方式处理为无氧状态,升温至45℃搅拌至双酚A完全溶解,加入3g苄基三乙基氯化铵、1g的50wt.%氢氧化钠溶液反应80min。减压至23KPa,升温至70℃,用2h向烧瓶中滴加115g的50wt.%氢氧化钠溶液。然后用1.5h向烧瓶中滴加30g的50wt.%氢氧化钠溶液,滴加完毕后保温30min。
降低压力至1KPa,同时升温至130℃,除去未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡60min除净ECH,降温至70℃,用氮气破除真空恢复常压。维持反应体系温度为70℃,向其中加入375g甲苯和500g水搅拌,转速700rpm,搅拌30min,静置分液除去盐水,得到甲苯树脂。将甲苯树脂减压至1KPa、升温至130℃,维持3h,回收甲苯,然后加入200g水,于150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
对比例3
一种双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
向反应釜二中加入200g双酚A、820g的ECH,利用真空氮封的方式处理为无氧状态,升温至80℃搅拌至双酚A完全溶解,加入1g苄基三乙基氯化铵。减压至30KPa,用2h向烧瓶中滴加100g的50wt.%氢氧化钠溶液,滴加完毕后保温30min。
降低压力至5KPa,同时升温至120℃,除去未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡30min除净ECH,降温至80℃,用氮气破除真空恢复常压。维持体系温度为80℃,加入500g甲苯和500g水搅拌,转速500rpm,搅拌10min,静置分液除去盐水,得到甲苯树脂。将甲苯树脂减压至1KPa、升温至150℃,维持1h,回收甲苯,然后加入100份水,于150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
对比例4
一种双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
向反应釜二中加入200g双酚A、450g的ECH,利用真空氮封的方式处理为无氧状态,升温至40℃搅拌至双酚A完全溶解。升温至60℃,加入2g苄基三乙基氯化铵反应1h。减压至20KPa,用4h向烧瓶中滴加120g的50wt.%氢氧化钠溶液,滴加完毕后保温30min。
降低压力至3KPa,同时升温至125℃,除去未参与反应的ECH,然后蒸汽鼓泡45min除净ECH,降温至75℃,用氮气破除真空恢复常压。维持体系温度为75℃,向其中加入440g甲苯和500g水搅拌,转速600rpm,搅拌20min,静置分液除去盐水,得到甲苯树脂。将甲苯树脂减压至1KPa、升温至140℃,维持2h,回收甲苯,然后加入150g水,于150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
对比例5
一种双酚A型环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:
将200g双酚A和170g环氧氯丙烷加入到反应釜二2中,加入1g苄基三乙基氯化铵,在氮气保护下,搅拌使其完全溶解;将50g固体碱氢氧化钠加入到反应釜二2中,在60℃的条件下,反应6h。将反应体系中形成的固体物质过滤掉,然后将经过过滤后的母液静置分层后,除掉水层。在减压蒸馏的条件下,除去未反应的环氧氯丙烷,得到环氧树脂。
根据以上实施例1-6和对比例1-5,对其环氧值、水解氯、黏度进行检测,并计算每个实施例及对比例生产1kg树脂时ECH的消耗量,其结果如表1所示,并对其双酚A型环氧树脂的分子量分布进行检测,其结果如表2所示。
表1 双酚A型环氧树脂指标及ECH消耗量
表2 双酚A型环氧树脂分子量分布结果
通过实施例1-6以及以上表格的数据,可以看出,本发明仅通过简单改变反应配比、反应参数的方式即可生产出不同环氧值的环氧树脂产品,操作简单方便。
通过对比实施例1和对比例3、实施例1和对比例5、实施例3和对比例4可知,使用本发明生产出的环氧树脂具有更窄的分子量分布,环氧值相同的条件下黏度更低,产品性能更加优异。
通过对比实施例1和对比例3对比例、实施例3和对比例4对比、实施例5和对比例1和对比例2对比可知,使用本发明生产双酚A型环氧树脂ECH的消耗量更低,其原因为:本发明首先使用双酚A与氢氧化钠溶液反应,消耗了大量氢氧化钠溶液,反应体系整体呈弱碱性,减少了ECH的水解;本发明采用滴加的方式将双酚A钠盐溶液滴加至ECH中进行反应,所以ECH的投料量无需大量过量,减少了减压升温回收ECH时ECH的水解,消耗更低。

Claims (8)

1.一种双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:包括以下步骤:
a、体系一的制备:将浓度为40wt.%-50wt.%的氢氧化钠溶液、水混合,在无氧状态下,加热至60℃-80℃,加入双酚A,保温搅拌10min-40min,反应得到体系一;
双酚A、氢氧化钠溶液、水的质量比为1:(0.5-0.65):(1-1.7);
b、体系二的制备:在无氧状态下,向ECH中加入苄基三乙基氯化铵,加热搅拌,反应得到体系二;
c、反应:在25KPa-30KPa、70℃-80℃的条件下,将体系一滴加至体系二中,滴加时间控制在2h-6h,保温30min-60min,得到体系三;
d、回收ECH:将体系三压力降至1KPa-5KPa,同时升温至120℃-130℃,然后蒸汽鼓泡30min-60min,降温至70℃-80℃,恢复常压;
e、除盐:维持体系三温度,加入甲苯和水,搅拌、静置分液,得到甲苯树脂;
f、脱苯:将甲苯树脂减压、升温,回收甲苯,然后加水,旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:步骤b中苄基三乙基氯化铵的加入量为步骤a中双酚A的5wt.‰-15wt.‰。
3.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:步骤b加热至60℃-80℃,搅拌时间为8min-12min。
4.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:步骤c中体系一的双酚A与体系二中的ECH的质量比为1:(0.85-2.85)。
5.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:步骤e的维持体系三温度为70℃-80℃,加入质量比为(1.5-2):2的甲苯和水搅拌,转速500rpm-700rpm搅拌10min-30min,静置分液除去下层盐水,得到上层的甲苯树脂。
6.根据权利要求1所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺,其特征在于:步骤f中将甲苯树脂减压至1KPa以下、升温至130℃-150℃,维持1h-3h,回收甲苯,然后加入相当理论双酚A型环氧树脂质量的10%-20%的水,于130℃-150℃继续旋蒸至无液体蒸出,得到双酚A型环氧树脂。
7.一种双酚A型环氧树脂,其特征在于:是由权利要求1-6任一项所述的双酚A型环氧树脂的生产工艺得到的。
8.一种权利要求7所述的双酚A型环氧树脂的生产用装置,其特征在于:包括反应釜一(1)、反应釜二(2)、分水器(3)、水接收器(4)、冷凝器一(5)、冷凝器二(6)、压力系统(7),反应釜一(1)与反应釜二(2)连接,反应釜二(2)与冷凝器二(6)连接,冷凝器二(6)与压力系统(7)连接,冷凝器二(6)与分水器(3)连接,分水器(3)与水接收器(4)连接;分水器(3)与反应釜二(2)通过ECH回流管(10)连接;反应釜一(1)与冷凝器一(5)连接,冷凝器一(5)的出口分为两路,一路返回至反应釜一(1),另一路与压力系统(7)连接;冷凝器二(6)与压力系统(7)连接的管路上设置有平衡管一(8)和平衡管二(9),平衡管一(8)与分水器(3)连接,平衡管二(9)与水接收器(4)连接。
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