环氧树脂生产工艺.ppt

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1、14.1双酚A型环氧树脂的合成14.2环氧树脂的交联固化14.3玻璃钢及层压塑料的生产工艺第十四章环氧树脂的生产工艺环氧树脂：分子链中含有两个以上环氧基团的树脂，它是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物进行缩聚反应生成的热塑性高聚物。由于其分子链中还含有很多环氧基、羟基等活性基团，在固化剂作用下，能交联为体型结构。环氧树脂一双酚A型环氧树脂的合成1合成环氧树脂的原料(1)环氧氯丙烷又名1-氯-2，3-环氧丙烷，俗名表氯醇，结构式为：工业生产方法主要有甘油法和丙烯法两种。甘油法工艺简单设备要求低，操作方便，但生产成本高。丙烯法技术先进，工艺较复杂。但原料来源丰富，生产成本低，是发展必然

2、。将甘油与4％~6％的冰醋酸均匀混合，通入氯化氢干燥气体制成二氯丙醇，再与氢氧化钠反应，即可得到环氧氯丙烷。A甘油法B丙烯法此法是一种较先进的方法，将丙烯和氯气在450~500℃的高温下进行气相氯化，约80％转化为氯丙烯，20％的副产物二氯丙烯及二氯丙烷(称D-D混剂)，它们可用作农药。将氯丙烯提浓到95％后与次氯酸加成制得二氯丙醇，然后经环化就可得粗环氧氯丙烷。合成反应方程式如下：①丙烯高温氯化②3-氯丙烯与次氯酸反应③二氯丙醇环化粗品经精馏后则为产品出厂。(2)二酚基丙烷(双酚A)双酚A是一种白色粉末或白色片状晶体，略带酸味并有苦味。不溶于水，但能溶于醇、醚、丙酮及碱性溶液。在室

3、温下微溶于苯、甲苯、二甲苯，但随着温度的升高其溶解度增加很快，工业上利用这一特点进行双酚A的提纯。生产方法工艺过程生产方式对设备的腐蚀产品质量苯酚回收量反应周期劳动强度硫酸法旧工艺新工艺简单更简单间歇间歇很严重较严重很差较差——长一般高较高盐酸法氯化氢气体法三氯化硼法四氯化硅甲苯法疏基离子交换树脂法复杂复杂一般一般较简单间歇间歇、连续间歇间歇、连续连续严重严重仅不腐蚀搪瓷不大不大较差较差好好好较大较大较大较大大一般一般很长短短很高较高一般较小小表1双酚A生产方法比较2树脂的合成(1)反应历程环氧氯丙烷和双酚A在NaOH的存在下进行缩聚反应：在NaOH作用下，链端的氯原子与羟基上的氢原

4、子结合成HCl而脱除，闭合为新的环氧基。这样开环、闭环反应重复下去，得到环氧高聚物。分子量最低者n=0，分子量高者n＞10。工业生产的液态环氧树脂分子量最低者大约平均n=0.2。n＞2时环氧树脂常温下为脆性固体。A摩尔比的影响摩尔比对产品性能的影响过量的环氧氯丙烷起分子量调节剂的作用(2)影响因素产品环氧氯丙烷：双酚A（mol）1.0/11.48/11.22/1环氧值，当量/100g0.50.20.1软化点（℃）96998平均分子量（沸点升高法）3709001400环氧基数/分子1.85(n=2)1.44(n≈3.7)B氢氧化钠的影响对于低分子量树脂，由于环氧氯丙烷过量很多，所以水解

5、消耗的NaOH较多，而只有中等分子量和高分子量树脂的生产中，NaOH才接近理论值。在浓碱介质中，环氧氯丙烷的活性大，脱氯化氢的作用比较迅速、安全，有利于低分子量树脂的生成，碱液一般分两次加入，可使环氧氯丙烷的回收率提高。C温度在碱性条件下50℃就可反应，反应温度升高，有利于提高反应速率和产物分子量。D加料顺序先将双酚A溶于碱液中，然后加入环氧氯丙烷，可得分子量较大的树脂。将双酚A的碱液加入到环氧氯丙烷中，可得中等分子量的树脂。先将双酚A溶于环氧氯丙烷，再滴加碱液，生成树脂的分子量最小。(3)树脂的生产A低分子量树脂的生产配料：双酚A:环氧氯丙烷:NaOH＝1:2.75:2.42（摩尔

6、）NaOH浓度：30％溶解：溶解温度：70℃，30min。第一次加碱：4h，50~55℃。在55-60℃下反应4h，减压回收环氧氯丙烷，温度低于85℃，真空度＞600mmHg，约2h，70℃左右时加苯溶解，约30min。第二次加碱：温度55~70℃，约1h。并在此温度下维持3h。冷却后分出水，使苯溶液透明，再静置4h。然后先常压脱苯，至液温110℃，再减压脱苯至140~143℃无苯馏出为止。B中等分子量和高分子量环氧树脂除配料比有差别外，操作和温度等基本一致。中等分子量：双酚A:环氧氯丙烷:NaOH＝1:1.473:1.598(摩尔)；NaOH浓度10％。高分子量：双酚A:环氧氯丙烷

7、:NaOH＝1:1.218:1.185；NaOH浓度10％。操作步骤◆溶解：70℃，30min。◆聚合：47℃时一次加入环氧氯丙烷；在80-85℃反应1h，85-90℃(高分子量树脂为95℃)反应2-3h。◆中和：水洗至树脂呈中性。◆脱水：常压脱水至115℃，减压脱水至135-140℃。二环氧树脂的交联固化环氧树脂分子的两端具有环氧基，可以根据环氧基含量估算环氧树脂的分子量。工业上常以环氧当量、环氧值来衡量分子量的大小。环氧值：100克树脂含环氧基的摩尔数