本发明涉及一种树脂制备方法,具体涉及一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,属于精细化工合成。
背景技术:
1、环氧树脂是一类重要的热固性树脂,从高端的航空航天到基本的日常生活均有着广泛的应用,是支撑国民经济和社会发展必需的化工材料。目前,我国环氧树脂的品种仍以双酚a型基础环氧树脂为主,约占国内总产量、总消费量的80.1%和79.4%。
2、虽然国内外已经对双酚a环氧树脂的合成进行了一步步的改进,但是高纯度、低粘度等高性能环氧树脂用的基础环氧树脂尚不能满足要求,还主要依靠进口。因此开发高纯度、低粘度、低氯或无氯的高品质环氧树脂,满足电子、通讯、光电、人工智能行业对环氧树脂体系的要求是目前研究工作的重点。
3、目前双酚a型液体环氧树脂的主要工艺流程是将双酚a与环氧氯丙烷在催化剂的作用下进行醚化反应生成双酚a二氯醇醚,再将氢氧化钠水溶液加入体系中进行成环反应,再进行环氧氯丙烷的回收,精制反应,最后脱溶剂得到双酚a型液体环氧树脂,但是该工艺的生产工序长,反应温度高,反应进行的比较剧烈,导致生成的副反应较多,另外环氧氯丙烷回收岗位温度较高,体系中存在大量氯化钠,容易造成环氧氯丙烷的大量副反应生成,影响产品性能。
4、因此,需要开发一种新的低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,使其具有操作简单,能耗低,产品性能好等一系列优点。
技术实现思路
1、针对现有技术存在产品性能不佳、操作流程复杂等缺陷,本发明的目的是在于提供一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法。该方法得到的树脂产品总氯≤1000ppm,粘度≤10000cp(25℃),纯度≥90%,其工艺流程短,成本低廉。
2、为了实现上述技术目的,本发明提供了一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,该方法是将包含环氧氯丙烷、双酚a和助溶剂在内的原料混合,再加入催化剂a并在40~50℃低温下进行醚化反应,反应结束后回收体系内未反应的环氧氯丙烷,得到醚化产物;将所述醚化产物与溶剂混合,再加入催化剂b进行闭环反应,所得反应产物进行萃取分离得到有机相,将所述有机相进行脱溶剂处理,即得。
3、本发明首先通过低温醚化反应,提高醚化反应效率,减少副产物,且反应过程易控制,其次在闭环反应前对醚化反应产物中未反应的过量环氧氯丙烷原料进行回收,避免了因闭环反应后产生大量的氯化钠与环氧氯丙烷发生反应产生较多副产物,提高产品纯度,同时在低温条件下进行闭环反应,能够进一步减少副反应产生,大大提高产品纯度。
4、作为一个优选的方案,所述环氧氯丙烷与双酚a的摩尔比为5~10:1。控制环氧氯丙烷用量在合适的范围有利于提高制备效率,其过量过多会导致醚化反应结束后环氧氯丙烷的回收能耗增加。
5、作为一个优选的方案,所述助溶剂包括丙二醇甲醚、聚醚、环状冠醚类、季铵盐、季铵碱、季膦盐中至少一种。助溶剂能够促进双酚a、环氧氯丙烷与催化剂更好的溶解,保证反应在均相体系中进行。
6、作为一个优选的方案,所述助溶剂和双酚a的质量比为1~2:10。
7、作为一个优选的方案,所述催化剂a为碱性催化剂溶液。
8、作为一个优选的方案,所述碱性催化剂包括季铵盐、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中至少一种。
9、作为一个优选的方案,所述催化剂a与双酚a的摩尔比为0.2~0.5:1。控制催化剂a的用量在合理的范围有利于提高反应效率,其用量过低会降低醚化反应效率,用量过高则造成资源浪费,增加处理成本。
10、作为一个优选的方案,所述催化剂a的质量浓度为15~50%,进一步优选为15~30%。
11、作为一个优选的方案,所述醚化反应的条件为:保护气氛,温度为40~50℃,时间为2~6h,进一步优选的醚化反应温度为40~45℃,醚化反应时间为4~6h。所述保护气氛为惰性气体氛围。
12、作为一个优选的方案,醚化反应结束后,采用减压蒸馏方式回收体系内未反应的环氧氯丙烷。
13、作为一个优选的方案,所述减压蒸馏的温度为100~160℃,压力为10~50kpa。
14、作为一个优选的方案,所述催化剂b为碱性催化剂溶液。
15、作为一个优选的方案,所述碱性催化剂包括季铵盐、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中至少一种。
16、作为一个优选的方案,所述催化剂b与双酚a的摩尔比为1.8~2:1。控制催化剂b的用量在合适的范围有利于提高反应效率,提升产品质量。当催化剂b用量过低时,会使得闭环反应不完全,导致体系中存在未闭环的物质,可水解氯去除效率相对下降;反之,当催化剂用量过高时,不仅会导致反应产生的废聚物增多,且过量的碱液会增大废水排放量,提升废水处理成本。
17、作为一个优选的方案,所述催化剂b的质量浓度为15~50%,进一步优选为15~30%。
18、作为一个优选的方案,所述溶剂包括甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、环己烷中至少一种。
19、作为一个优选的方案,所述溶剂与双酚a的质量比为1~2:1。
20、作为一个优选的方案,所述闭环反应的条件为:温度为40~50℃,压力为10~20kpa,时间为2~4h。进一步优选的闭环反应温度为40~45℃。
21、作为一个优选的方案,所述萃取分离过程中采用的萃取剂包括甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、环己烷中至少一种。
22、作为一个优选的方案,所述萃取剂与双酚a的质量比为1~2:1。
23、作为一个优选的方案,所述脱溶剂处理过程为:在100~160℃,10~50kpa的条件下进行减压蒸馏,得到低氯高纯双酚a型液体环氧树脂。
24、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
25、(1)通过控制醚化反应在不超过50℃的低温条件下进行,增加醚化反应时间,使得双酚a反应更充分,减少副反应,提高反应的醚化率;
26、(2)在闭环反应前分离回收醚化反应产物中未反应的过量环氧氯丙烷原料,有效避免因闭环反应后所产生大量的氯化钠与残留在醚化反应产物中的环氧氯丙烷反应生成更多副产物,显著提升产品品质;
27、(3)控制闭环反应在低温下进行,进一步减少副产物,提高产品纯度和质量;
28、(4)闭环反应结束后无需再进行精制反应,直接通过萃取分离和脱溶剂处理就能获得高纯度、低氯环氧树脂产品,大大缩短工艺流程,降低生产成本。
1.一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:将包含环氧氯丙烷、双酚a和助溶剂在内的原料混合,再加入催化剂a并在不超过50℃低温条件下进行醚化反应,反应结束后回收体系内未反应的环氧氯丙烷,得到醚化产物;将所述醚化产物与溶剂混合,再加入催化剂b并在不超过50℃低温条件下进行闭环反应,所得反应产物进行萃取分离得到有机相,将所述有机相进行脱溶剂处理,即得。
2.根据权利要求1所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述环氧氯丙烷与双酚a的摩尔比为5~10:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:
4.根据权利要求1或2所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:
5.根据权利要求4述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述碱性催化剂包括季铵盐、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述醚化反应的条件为:保护气氛,温度为40~50℃,时间为2~6h。
7.根据权利要求1所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:
8.根据权利要求7所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述碱性催化剂包括季铵盐、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中至少一种。
9.根据权利要求1或7或8所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述溶剂包括甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、环己烷中至少一种。
10.根据权利要求1或7所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述闭环反应的条件为:温度为40~50℃,压力为10~20kpa,时间为2~4h。
11.根据权利要求1所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:所述萃取分离过程中采用的萃取剂包括甲苯、二甲苯、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、环己烷中至少一种。
12.根据权利要求1或6所述的一种低氯高纯双酚a型液体环氧树脂的制备方法,其特征在于:醚化反应结束后,采用减压蒸馏方式回收体系内未反应的环氧氯丙烷;所述减压蒸馏的温度为100~160℃,压力为10~50kpa。