一種低粘度、高品質(zhì)液體雙酚a型環(huán)氧樹脂的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂合成領(lǐng)域，特別是涉及一種低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液體雙酚A型環(huán)氧樹脂是一種低毒、無色或呈淡黃色的粘稠流體，具有環(huán)氧值高、色澤淺、純度高、氯含量低等優(yōu)點(diǎn)。與大部分樹脂相比，液體雙酚A型環(huán)氧樹脂固化物具有較高的黏結(jié)強(qiáng)度和較低的收縮率，尤其在機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣性及耐化學(xué)藥品性上有突出的性能表現(xiàn)。目前雙酚A型環(huán)氧樹脂是眾多樹脂種類中產(chǎn)量和消費(fèi)量最多的一種，其中液體雙酚A型環(huán)氧樹脂占58%。
[0003]液體雙酚A型環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、耐藥品性能和粘結(jié)性能，可以作為涂料、澆注料、模壓料、膠粘劑、層壓材料以直接或間接使用的形式滲透到從日常生活到高新技術(shù)領(lǐng)域的各個方面。例如:飛機(jī)、航天器中的復(fù)合材料、大規(guī)模集成電路的封裝材料、發(fā)電機(jī)的絕緣材料、鋼鐵和木材的涂料、機(jī)械土木建筑用的膠粘劑、乃至食品罐頭內(nèi)壁涂層和金屬抗蝕電泳涂裝等都大量使用環(huán)氧樹脂。它已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的材料。它的產(chǎn)量和應(yīng)用水平也可以從一個側(cè)面反映一個國家的工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)程度。
[0004]但是傳統(tǒng)的合成方法合成出的液體雙酚A型環(huán)氧樹脂普遍存在粘度高、可水解氯含量高、純度低的缺點(diǎn)。粘度高導(dǎo)致樹脂的流動性差，與固化劑不易均勻混合，有時不得不加入稀釋劑，低溫下甚至可能結(jié)晶，嚴(yán)重制約了液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的使用范圍；可水解氯含量高限制了液體雙酚A型環(huán)氧樹脂在電子電器材料方面的應(yīng)用；純度低則大大影響了產(chǎn)品整體品質(zhì)，阻礙了液體雙酚A型環(huán)氧樹脂在高尖端產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，有必要針對傳統(tǒng)的合成方法合成出的液體雙酚A型環(huán)氧樹脂普遍存在粘度高、可水解氯含量高、純度低的問題，提供一種粘度低、可水解氯含量低且純度高的低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法。
[0007]—種低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法，包括以下步驟:
在保護(hù)性氣體氛圍中，將質(zhì)量比為0.81~4.1:1:0.005^0.1的環(huán)氧氯丙烷、雙酚A和助劑混合，加熱至30°C ~80°C，待所述雙酚A完全溶解后，加入所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)Γ5小時，得到反應(yīng)液；
在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，在所述反應(yīng)液中加入所述雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍的堿，反應(yīng)2~10小時，除去過量的環(huán)氧氯丙烷，得到混合物；
將所述混合物溶于溶劑中，水洗、分液，取有機(jī)層，在50°C ~100°C，在所述有機(jī)層中加入所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)0.5~5小時，再加入所述雙酚A質(zhì)量的0.5%~10%的助劑和所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)0.5~5小時，得到反應(yīng)混合液；及
將所述反應(yīng)混合液分離純化后得到液體雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述助劑為水、乙二醇、丙三醇、丁酮、環(huán)己烷、環(huán)己酮、丙二醇甲醚、甲基異丁基酮、聚乙二醇、18-冠-6或芐基三甲基氯化銨。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述保護(hù)性氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣或氖氣?br>[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
[0011]在其中一個實(shí)施例中，所述除去過量的環(huán)氧氯丙烷的方法為:在100°C ~200°C，2kPa~50kPa，減壓蒸餾除去過量的環(huán)氧氯丙烷。
[0012]在其中一個實(shí)施例中，所述將所述反應(yīng)混合液分離純化后得到液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的步驟中，所述分離純化的方法具體為:在50°C ~100°C，將所述反應(yīng)混合液水洗至中性，分液，取有機(jī)層，在100°C ~200°C，2kPa~50kPa減壓蒸餾分離出溶劑，得到液體雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0013]在其中一個實(shí)施例中，所述溶劑為甲苯、甲基異丁基酮、環(huán)己烷或環(huán)己酮。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，所述溶劑與所述雙酚A的質(zhì)量比為1.0~5.0:1。
[0015]在其中一個實(shí)施例中，所述加熱至30°C ~80°C，加入所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿的步驟具體為:加熱至30°C ~80°C，加入質(zhì)量百分含量為20%?70%的堿的水溶液，所述堿的水溶液中堿的物質(zhì)的量為所述雙酚物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿；
所述在所述反應(yīng)液中加入所述雙酸A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍的堿步驟具體為:在所述反應(yīng)液中加入質(zhì)量百分含量為20%~70%的堿的水溶液，所述堿的水溶液中堿的質(zhì)量為所述雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍。
[0016]在其中一個實(shí)施例中，所述在50°C ~100°C，在所述有機(jī)層中加入所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿的步驟具體為:在50°C ~100°C，在所述有機(jī)層中加入質(zhì)量百分含量為5%~50%的堿的水溶液，所述堿的水溶液中堿的物質(zhì)的量為所述雙酚A物質(zhì)的量的
0.03?0.29 倍；
所述再加入所述雙酚A質(zhì)量的0.5%~10%的助劑和所述雙酚A質(zhì)量的0.0Γ0.1倍的堿的步驟具體為:再加入所述雙酚Α質(zhì)量的0.5%~10%的助劑和質(zhì)量百分含量為5%~50%的堿的水溶液，所述堿的水溶液中堿的質(zhì)量為所述雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍。
[0017]上述低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法，通過加入一種助劑，能在體系中有效地將雙酚A、環(huán)氧氯丙烷和氫氧根離子聚集在一起，增加活化分子之間相互碰撞的機(jī)會，從而優(yōu)化反應(yīng)過程，提高反應(yīng)活性，大大減少副反應(yīng)的發(fā)生，在很大程度上減少了大分子聚合物以及廢聚物的產(chǎn)生，使得制得的液體雙酚A型環(huán)氧樹脂粘度低、可水解氯含量低且純度高。
[0018]
【附圖說明】
[0019]圖1為一實(shí)施方式的低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法流程圖。【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0021]請參閱圖1，一實(shí)施方式的低粘度、高品質(zhì)液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成方法，包括以下步驟:
步驟S110、在保護(hù)性氣體氛圍中，將質(zhì)量比為0.81~4.1:1:0.005~0.1的環(huán)氧氯丙烷、雙酚A和助劑混合，加熱至30°C ~80°C，待雙酚A完全溶解后，加入雙酚A物質(zhì)的量的
0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)1~5小時，得到反應(yīng)液。
[0022]其中，保護(hù)性氣體為氮?dú)狻鍤?、氦氣或氖氣?br>[0023]助劑為水、乙二醇、丙三醇、丁酮、環(huán)己烷、環(huán)己酮、丙二醇甲醚、甲基異丁基酮、聚乙二醇、18-冠-6或芐基三甲基氯化銨。
[0024]上述助劑價廉易得，無需對生產(chǎn)裝置進(jìn)行改造即可進(jìn)行生產(chǎn)，操作簡單易行。
[0025]其中，加熱至30°C ~80°C，加入雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿的步驟具體為:加熱至30°C ~80°C，加入質(zhì)量百分含量為20%?70%的堿的水溶液。其中，堿的水溶液中堿的物質(zhì)的量為雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍。
[0026]因?yàn)樯鲜龇磻?yīng)體系為有機(jī)相，純的堿很難溶解，因此需要以溶液的形式加入。堿濃度太低，會帶入大量水到反應(yīng)體系內(nèi)，不利于反應(yīng)過程，堿濃度過高難以達(dá)到，因此將堿濃度設(shè)定為20%~70%。
[0027]優(yōu)選的，堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
[0028]步驟S120、在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，在上述反應(yīng)液中加入雙酚A物質(zhì)的量的
1.48~1.82倍的堿，反應(yīng)2~10小時，除去過量的環(huán)氧氯丙烷，得到混合物。
[0029]其中，在上述反應(yīng)液中加入雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍的堿的步驟具體為:在上述反應(yīng)液中加入質(zhì)量百分含量為20%~70%的堿的水溶液。其中，堿的水溶液中堿的物質(zhì)的量為雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍。
[0030]優(yōu)選的，堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
[0031]在本實(shí)施方式中，除去過量的環(huán)氧氯丙烷的方法為:在100°C "200 V，2kPa~50kPa，減壓蒸餾除去過量的環(huán)氧氯丙烷。
[0032]可以理解，除去過量的環(huán)氧氯丙烷的方法不限于上述方法，能夠在上述體系中除去過量的環(huán)氧氯丙烷的方法均可以。
[0033]優(yōu)選的，在步驟S120中，在上述反應(yīng)液中加入雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍的堿，其中，堿以勻速滴加的方式加入。即在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，往上述反應(yīng)液中勻速滴加雙酚A物質(zhì)的量的1.48~1.82倍的堿2~10小時，除去過量的環(huán)氧氯丙烷，得到混合物。
[0034]步驟S130、將上述混合物溶于溶劑中，水洗、分液，取有機(jī)層，在50°C ~100°C，在上述有機(jī)層中加入雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)0.5~5小時，再加入雙酚A質(zhì)量的0.5%~10%的助劑和雙酚A物質(zhì)的量的0.03~0.29倍的堿，反應(yīng)0.5~5小時，得到反應(yīng)混合液。