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合成环氧树脂的工作任务 1 环氧树脂概述环氧树脂是分子中含有两个以上环氧基团()的合成树脂。环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂,它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有多种可发生不同功能作用的基团,如环氧基、醚键(-O-)、羟基和苯环,其中环氧基可发生交联反应,醚键耐水解性能优良,羟基发挥粘结作用,苯环发挥耐腐蚀性与耐热性好的作用。因此固化后的环氧树脂具有坚韧、收缩率低、耐水、耐化学腐蚀、耐有机溶剂、可与许多材料牢固粘结等优点。与其他热固性树脂相比,环氧树脂的种类和牌号最多,性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多,再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等,可以进行多种多样的组合和组配,从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。环氧树脂具有优良的工艺性能、机械性能和物理性能,几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求,因而在电子、机械、化工、航空、交通运输等工业部门得到广泛的应用,这是其他热固性树脂所无法相比的,如今环氧树脂已成为国民经济发展中不可缺少的材料。环氧树脂的产量和应用水平,也能从一个侧面反映一个国家工业技术的发达程度。环氧树脂的种类很多,并且不断有新品种出现。在所有环氧树脂中,生产最早、产量最大、应用最广的是双酚A型环氧树脂。因为其原材料易得、成本最低,在我国其产量约占环氧树脂总产量的90,在世界约占环氧树脂总产量的7580。又因其用途最广,故被称为通用型环氧树脂。2. 环氧树脂产品开发项目任务书环氧树脂产品产品开发任务书如表12-1。表12-1 产品开发项目任务书编号:XXXXXX项目名称内容技术要求执行标准专业指标理化指标开发双酚A型环氧树脂(EP01551-310)开发双酚A型环氧树脂(EP01551-310)的合成路线;合成原料;工艺条件;产品精制;检测方法等。中文名称:双酚A二缩水甘油醚英文名称:bispheno1-A diglycidyl ether别 名:双酚A型环氧树脂或E型环氧树脂CAS:1675-54-3;分子量:550700;外观:淡黄色高粘度透明液体环氧值:0.380.45 mol/100g密度(23)/ 1.15-1.19 g.cm-3;软化点:2127;色度号8;无机氯含量300ppmGB13657-92市场服务对象XXX化工厂公司进度要求12周项目负责人(学生小组组长)开发人员(学生小组成员1)(学生小组成员2)(学生小组成员3)下达任务人(教师)(技术部经理) 日期:(课程开发组)(技术总监) 日期:注:一式三联。一联技术总监留存,一联交技术部经理,一联交项目负责人。有关环氧树脂的国家标准(1)基础标准 GB/T16301989 环氧树脂命名 GB/T20351996 塑料术语及其定义 (2)产品标准 GB/T136571992 双酚A型环氧树脂 (3)方法标准 GB/T46121984 环氧化合物环氧当量的测定 GB/T46131984 环氧树脂和缩水甘油醚无机氯的测定(4)、皂机氯的测定 GB/T46181984 环氧树脂和有关材料易皂化氯的测定(5)加德纳色度法 GB/T12007.11989 环氧树脂颜色测定方法加德纳色度法 GB/T12007.21989 环氧树脂钠离子测定方法 GB/T12007.31989 环氧树脂总氯含量测定方法 GB/T12007.41989 环氧树脂粘度测定方法 GB/T12007.51989 环氧树脂密度的测定方法、比重瓶法 GB/T12007.6-1989 环氧树脂软化点测定方法环球法 GB/T12007.71989 环氧树脂凝胶时间测定方法 Q/5S6994 环氧化合物环氧当量的测定溴化氢-冰乙酸非水滴定法(中国航空总公司第014中心标准)12.2 合成环氧树脂的工作任务分析12.2.1 双酚A型环氧树脂及相关指标1双酚A型环氧树脂双酚A型环氧树脂又称为二酚基丙烷型环氧树脂,是由二酚基丙烷(双酚A)和环氧氯丙烷在碱性催化剂(NaOH)作用下缩聚而成的树脂产品。结构如下: 分子结构中n为环氧树脂分子中重复结构单元的数目,亦称链节数。n越大,树脂的聚合度越高。双酚A型环氧树脂实际上是含不同聚合度的分子的混合物。工业上将软化点低于50(平均聚合度小于2)的称为低分子量环氧树脂或软树脂;软化点在5095之间(平均聚合度在25之间)的称为中等分子量树脂;软化点高于100(平均聚合度大于5)的称为高分子量树脂。双酚A型环氧树脂是个系列产品,具有多个牌号,按照GB/T1844-1995规定,环氧树脂缩写代号用“EP”表示。 环氧树脂牌号由两组数字组组成,两组数字间用一字线连接:第数字组-第数字组。第数字组由5位阿拉伯数字组成。每一数字(命名顺序号l、2、3、4、5)代表所指的特性,前两位数字表示树脂的化学组分,后三位数字分别表示树脂黏度、环氧当量的范围值和对改性剂或溶剂的规定。第数字组由3位阿拉伯数字组成。每一数字(命名顺序号6、7、8)代表所指的特性,分别表示树脂的密度范围值、添加剂类型和特征。环氧树脂牌号“EP01551-310”表示“双酚A型、半固体、环氧当量210290 gmol-1、无改性剂或溶剂、密度(23)1.15-1.19g.cm-3、无添加剂、特征未定”的环氧树脂。新老牌号环氧树脂对照表3-2: 表12-2 双酚A型树脂新老牌号对照表国家标准规定牌号 HG2-741-72牌号 更老的牌号EP01441-310 E-51 618EP01451-310 E-44 6101EP01551-310 E-42 634EP01661-310 E-20 601EP01671-310 E-12 604EP01681-410 E-06 607EP01691-410 E-03 6092环氧值:环氧值是鉴别环氧树脂性质的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是:含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。 环氧当量100/环氧值43/环氧基的质量分数对未支化的、端基为环氧基的双酚A型环氧树脂,可按环氧值大致估算其平均相对分子质量。环氧树脂平均相对分子质量2100/环氧值3无机氯值:无机氯值是指每100克环氧树脂中残留的氯离子克当量数,单位为当量/100克。氯离子是在环氧树脂反应过程中副生的NaCl未被彻底除掉而残留下来的。它的存在常温下就会影响环氧树脂固化物的电性能。通常在树脂生产过程中,只要加强水洗工艺,一般都能做到无机氯值很低,不致影响使用性能。4有机氯值:有机氯值是指每100克环氧树脂中含有的有机氯原子的克当量数,单位为当量/100克。有机氯主要指的是可水解氯-Cl,是由-加成中间产物1,2-氯代醇醚在脱氯化氢(闭环)时不充分而残留下来的。有机氯值应尽可能低,否则会影响树脂的固化及固化物的性能。 5挥发分:树脂的挥发份主要指的是树脂生产过程中残留的微量溶剂的含量,用表示。 6软化点:软化点是指环氧树脂在温度影响下,由于内能增加,克服其内聚力而发生流动的温度值。环氧树脂的软化点高或低,间接地表示了树脂分子量的大小。国内通常用环球法测定树脂的软化点。12.2.2合成双酚A型环氧树脂的合成路线双酚A型环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷在NaOH存在下经缩聚而成,反应如下:双酚A 环氧氯丙烷这里,EP表示环氧树脂。即:如果合成的环氧树脂为未支化的、端基为环氧基的产物,根据上面的公式计算环氧树脂的平均相对分子量如下:环氧值E(0.38+0.45)/20.415mol/100g 环氧树脂平均相对分子质量2100/0.415482由于平均聚合度n0时,340;n1时,624;故链节的相对分子量ML624340284目标树脂的平均聚合度也就是说要合成平均聚合度为0.5的环氧树脂,则反应体系中应该有50的n0的聚合物和50的n1的聚合物。12.2.3 文献中常见的双酚A环氧树脂的合成方法资料表明,低分子量双酚A环氧树脂的合成方法有一步法、二步法、固碱法、溶剂法、共沸脱水法及钠盐法等。这些方法各有优缺点。1一步法一步法是把双酚A (BPA)和环氧氯丙烷( ECH)在氢氧化钠作用下进行缩聚,即开环和闭环在同一反应条件下进行的工艺方法。这种方法工艺成熟,目前国内的E - 44树脂多是采用这种工艺生产。这种方法的缺点是反应时间长,而且要求环氧氯丙烷大大过量( n (ECH)n (BPA) = 612 1) ,环氧氯丙烷消耗较多,增加了反应能耗,副产物多。2二步法二步法是将开环、闭环分步进行,即首先让双酚A和环氧氯丙烷发生醚化反应,生成氯醇醚,当羟基转化率达到80%90%后,再一次性加入NaOH水溶液,进行闭环反应。二步法在醚化时也可以选择铵盐、胆碱作为催化剂。有时在醚化反应结束后即进行环氧氯丙烷的回收处理,而在环氧化反应时引入适当溶剂(如甲苯)进行溶解以促进反应的进行。与一步法比较,二步法反应时间短,操作稳定,温度波动小,易于控制,产生的三废少,质量稳定,产率高,可生产系列环氧树脂。二步法还具有产品环氧值高,分子质量分布窄、粘度低、条件缓和、单体损耗低等优点。二步法的缺点主要是反应工序比较长,物料损耗比一步法稍高。另外,从树脂中除去催化剂(如相转移催化剂)困难,而催化剂有一定的乳化作用,还对树脂的固化过程有影响,能缩短树脂的使用寿命,加大固化反应的放热量。3固碱法在双酚A和环氧氯丙烷反应时采用粒状、片状的固体碱代替原来的液碱(催化剂),这样可以使反应体系的含水量减少50% ,减少了环氧氯丙烷的水解,也减少了废水的排放。但这种方法的工业化还比较困难。4溶剂法双酚A和环氧氯丙烷组成的有机相和碱溶液的水相不能很好的接触,造成反应效果差及周期延长。针对这种情况,可在反应体系中加入一定量的醇类对反应进行改进。这种工艺的优点是反应时间短,产品色泽浅, 树脂粘度较小,质量较高,回收的环氧氯丙烷可以直接应用于下一次反应,适合大批量生产。但在这种方法下,醇类和环氧氯丙烷在碱性介质下会反应生成单缩水甘油醚,而环氧丙烷伯醇醚和环氧氯丙烷沸点很接近,很难分离。5共沸脱水法共沸脱水法是对一步法的改进,该法是在带有回流分水装置的反应体系中,加入双酚A和环氧氯丙烷后升温到沸腾,并保持这种状态,随后滴加液碱到体系中,水和ECH共沸蒸出,经冷凝后上层水被分走,下层ECH返回到反应体系,如此循环,直到液碱滴完,水被脱尽为止。其他工序同一般制造工艺相同。共沸脱水法分常压共沸脱水和减压共沸脱水两种。6钠盐法将双酚A制成钠盐,再与环氧氯丙烷反应,再进一步处理得到树脂。可用三乙基苄基氯化铵作催化剂。这种方法工艺复杂,生产周期长,而且使用的甲醇具有一定毒性,在国内还未见企业采用。资料表明,目前环氧树脂的生产主要以一步法和二步法(或混合法)为主。本情境环氧树脂的合成可以采用一步法或二步法进行合成。12.2.4 环氧树脂聚合反应过程及其控制分析1环氧树脂的聚合反应机理双酚A和环氧氯丙烷合成环氧树脂的反应为逐步的聚合反应。双酚A与环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下发生反应,此反应实际上分为两个阶段进行。首先在催化量(很少量)的氢氧化钠作用下,环氧基团在伯碳位置处开环而与酚基发生加成反应。第二个阶段氢氧化钠作为反应试剂脱除HCl而形成新的环氧基团,反应如下(双酞A中一个苯酚基作代表):(催化量) (计算量)实际上,环氧基是由两个碳原子和一个氧原子组成的三元环(且三元环的两个碳原子和一个氧原子处于同一个平面),氧原子的电负性比碳原子大,由于静电极化作用,使得氧原子电子云密度增加,碳原子电子云密度降低,因此环氧基上存在电子云密度较高的氧原子和电子云密度较低的碳原子两个反应活性中心。双酚A在碱性条件下形成的酚负离子电子云密度较高,是一种亲核试剂,它进攻环氧氯丙烷中环氧基的碳原子,导致环氧基的C-O键断裂、环氧基开环而生成亲核加成产物。上述过程的产物与双酚A发生加成反应,简化如下:其中: 双酚A的两端酚羟基环氧化后也可以与双酚A发生加成反应,简化如下: 上述产物的端羟基在NaOH的存在下,仍然可以和环氧氯丙烷反应而被环氧化,简化如下:继续反应下去,即得到长链分子,双酚A环氧树脂的通式为: 很显然,环氧树脂的聚合属于“逐步增长的聚合反应”。 n=0时产物为:即双酚A的双环氧化的产物;n=1时产物为:即双酚A的双环氧化产物和单环氧化产物的缩合物。树脂的平均聚合度随反应时间的延长而逐步增长。2环氧树脂分子量的控制策略根据上面合成环氧树脂反应机理的分析,由于目标环氧树脂平均聚合度n0.5,体系中应该有50的n0的聚合物和50的n1的聚合物,因此环氧树脂聚合的反应可看作如下的简化形式: (a) (b) (c) (a)为2分子环氧氯丙烷与双酚A的加成产物,(b)为双酚与1分子环氧氯丙烷加成产物。因此体系组成即为50的(a)和50的(c)的混合物。 这就要求双酚在环氧化时最多只能有/的量被双环氧化,单环氧化的量必须达到/左右,才能保证聚合后产物的比例达到要求。相应双酚与环氧氯丙烷的比例为1.52.5。事实上,对于a-a型单体与b-b型单体的聚合反应(a、b分别表示可反应的基团),可以通过控制反应单体的摩尔比来控制聚合物的分子量。理论上,当两种单体的摩尔比接近于11时,只要原料充足,聚合高分子的分子量可以达到无限大。而当两者的摩尔比偏离1时,偏离越多,聚合物分子量就越小。控制聚合物分子量的另一个有效的办法是使大分子末端官能团失去反应能力(条件),即用分子量稳定化的方法控制分子量。通常的做法是在合成时加入少量的含有或的单官能团化合物,当这种单官能团化合物结合到聚合物分子上时,就没有可继续反应的官能团了,其他单体就不能继续聚合上来,因而聚合物的分子量就不再增加。所以可以通过调节这种单官能团化合物的加入量来调节聚合物的平均分子量。这种对线性聚合物的分子量控制的策略也适用于环氧树脂的合成。因为实际聚合时是的“单体”可看作双酚A是双环氧化产物和单环氧化产物,这两者的比例可以通过环氧氯丙烷的加入量进行调节,即当环氧氯丙烷与双酚A的比例达到6:1以上时,基本能够控制环氧树脂聚合物为低聚物分子。3影响环氧树脂聚合的因素(1)原料及官能团的反应性质双酚A,又称二酚基丙烷,化学名称为2,2-二(对羟基苯基)丙烷2,2-bis(p-hydro xyphen1) propane,分子量:228.3,结构如下:双酚A为无色结晶粉末(工业品为淡黄色),熔点155158,密度1.95(20)。溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸、丙酮及二乙醚,微溶于水。易被硝化、卤化、硫化、烷基化等。环氧氯丙烷,化学名称为3-氯-1,2-环氧丙烷3-Chloro-1,2-epoxypropane,分子式为C3H5ClO或CH2OCHCH2Cl,分子量 92.52,结构式如下:环氧氯丙烷为无色液体,挥发性强,不稳定。微溶于水,可混溶于醇、醚、四氯化碳、苯,像氯仿臭,可与大部分有机溶剂混合。熔 点 -25.6, 沸点:117.9 ,比重1.1761(20/20);闪点93F(33.9)(TOC)。 聚合反应中涉及的官能团主要是环氧基和酚羟基。由于双酚A酚羟基的对位可看作一个供电子基,因此,酚羟基的活性较高。环氧基由于是一个张力较大的环,本身反应活性也很高。尽管在聚合理论中假定所有参与反应的官能团活性是相同的,但从反应分子碰撞的机理来看,聚合物分子越大,聚合物分子上活性官能团参加碰撞反应的几率应该是降低的,因而其活性也应该有所下降。(2)氢氧化钠的浓度及用量在开环阶段,氢氧化钠的浓度越高,反应速度越快,故开环时宜选用较高浓度的碱液。碱液浓度越高,引入的水分越少,环氧氯丙烷水解的比例就越低。闭环阶段,碱液浓度要稍低一些为宜,如果浓度高的话,反而会使形成的环氧开环。资料表明,开环时碱液的浓度可达3050,较少的用量(约为酚羟基的1/10的量)即可达到催化的效果;闭环时碱液的浓度一般为2030,碱的用量大致与参与反应的氯原子的量相当;因此总体上,碱的量约为酚羟基的量的2倍左右。如果考虑到环氧氯丙烷的水解,碱的用量要适当过量。(3)配料比虽然从反应后产物的组成来看,需要双酚与环氧氯丙烷的比例为1.52.5,但实际上环氧氯丙烷的投料量要比双酚A远远过量。按照文献资料,酚与环氧氯丙烷两者的物质的量之比可在1610中选择。(4)反应温度温度是影响聚合反应的最重要的外界反应条件。开环反应是放热反应,低温控制对反应有利。开环阶段温度越高,环氧氯丙烷的水解程度越大(参见下面副反应的内容),故开环阶段宜控制在较低的温度下(如5065)进行。闭环反应是吸热反应,升高温度对反应有利,可控制温度在7580之间。(5)反应介质在一步法合成中,因环氧氯丙烷过量,故反应介质为环氧氯丙烷介质。但二步法中常常在开环反应(醚化)后回收过量的环氧氯丙烷,此时就需要向反应体系中加入适当的溶剂才能更好地进行闭环反应。由于体系中水的存在,在选择溶剂时,如果该溶剂能与水形成共沸物,则应考虑该共沸物的沸点与反应温度的匹配。(6)搅拌 在聚合反应过程中,反应体系的粘度会逐渐上升,反应物的传质速度将下降,聚合反应速度亦将下降。故为了保证一定的反应速度,良好的搅拌对聚合反应是必要的。另一方面,由于氯丙烷与碱液不相容,为非均相体系,良好的搅拌有利于碱液的分散和传质。(7)副反应的影响由于环氧基较活泼,在双酚A型环氧树脂合成过程中可能发生以下副反应,从而使环氧基团的数量减少。环氧基发生水解反应。酚羟基与环氧氯丙烷中的仲碳原子发生-加成反应,因而不能再形成环氧基团。环氧氯丙烷与已生成的仲醇羟基结合,虽可再形成环丙烷,但另氯原子不能消除。仲醇羟基与环氧基团反应,形成支链,增加了环氧树脂的粘度。脱氯化氢反应未进行完全,因而使环氧树脂中含有可水解的氯原子(),影响环氧树树脂某些性能(特别是电绝缘性能)。4环氧树脂聚合反应的监控(1)反应体系的构建要点这里,由于双酚A溶于环氧氯丙烷时需要加温,故体系须配有加温装置;考虑到开环时放热,而闭环时吸热,加温装置以水浴为宜;由于碱液是逐步加入的,故需要配有加样器;为了防止反应过程中溶剂的挥发,故反应也需要回流装置;由于环氧氯丙烷与碱液不相容,故需要良好的搅拌。此外,如果考虑到双酚A在实验温度下可能被氧化,则可以在反应时将体系要用惰性气体(如氮气)进行保护。 (2)合成反应的控制策略 根据所采用的反应方法不同,反应的控制策略稍有不同。如采用一步法,则可双酚A和环氧氯丙烷一次性加入反应瓶中,控制一定的温度,使双酚A溶解后再加入适当浓度的NaOH溶液进行反应即可;如果采用二步法,双酚A和环氧氯丙烷加入反应瓶后待双酚溶解后,加入少量NaOH溶液催化醚化反应。根据前面的讨论,此时要注意不能使得酚羟基全部醚化,醚化率应为60%70%左右。然后再加入计算量的碱液进行闭环反应。醚化反应结束后可以考虑回收过量的环氧氯丙烷,此时可加入适当的溶剂(如甲苯)溶解反应物以促进闭环反应的进行。由于反应体系中存在两相,即双酚A与环氧氯丙烷组成的有机相及溶解有NaOH的水相,反应体系中可考虑加入少量相转移催化剂(如苄基三乙基氯化铵等)。(3)合成环氧树脂反应的跟踪与终点控制如采用二步法合成环氧树脂,判断醚化反应是否结束,可以考虑测定体系的环氧值,当反应物中环氧值下降至醚化率为60%70%左右时就达到反应终点。闭环反应可以参照pH值的变化来进行判断。当加碱完毕后,反应体系的pH值不再下降时即可认为闭环反应结束。聚合反应也可以通过测定体系的黏度的方法来判断聚合的终点,即当聚合反应液粘度不再上升时可达到环氧树脂聚合的终点。测定环氧值时可参考GBT 120074-1989的方法。环氧基在盐酸-丙酮溶液中被盐酸开环,消耗等摩尔的HCl的性质,测定消耗HCl的量,就可以得到环氧值。测定反应液粘度可以采用毛细管粘度计测定。12.3 双酚A型环氧树脂的合成方法的选用12.3.1环氧树脂的合成原理 以双酚A、环氧氯丙烷为原料,在NaOH的存在下逐步聚合为环氧树脂,反应式如下: 为了控制聚合物为低分子量树脂(n=0.5),通常控制环氧氯丙烷与双酚A的比例在6101,采用一步法或二步法制备。因二步法制备的环氧树脂质量较高,采用二步法制备的环氧树脂不需要进行精制,故采用二步法合成。12.3.2 双酚A型环氧树脂的合成工艺条件如采用二步法进行双酚A型环氧树脂的合成,具体工艺参数设定如下:1.物料配比 环氧氯丙烷应大过量,n (ECH)n (BPA) n(NaOH)8 12,NaOH比计算量略多即可。2.温度由于开环反应是放热反应,闭环反应为吸热反应,因此控制加碱反应初期应选择适当的低温进行反应,以5070为宜,以避免较多的-加成副反应的发生。而后期反应时温度可以适当提高,以不超过90为宜。3.压力常压下进行。 4.搅拌:良好。12.3.3双酚A型环氧树脂的合成装置 环氧树脂合成的反应装置可以参考下图(图中铁架台及温度计插口未标出)。 (a)普通反应装置图 (b)带氮气保护装置的反应装置图图12-1双酚A型环氧树脂合成装置简图图12-1-a是普通反应装置图,主要由四口烧瓶、搅拌器、加样器、冷凝管、恒温水浴锅等构成。由于反应需要连续加料(NaOH),并要求搅拌、温度测定、反应液回流,故选用四口烧瓶作为反应器。搅拌由烧瓶正中的瓶口插入,采用机械搅拌。有条件的实验室可以采用磁力搅拌器(这种反应装置密封性较高)。恒压加样器与回流冷凝管分别插在烧瓶的两侧的瓶口。温度计插在温度计专用插口上。采用水浴加温装置是由于水浴加热有利于控温,可避免操作时温度剧烈的变化。有关装置要领的安装参见附录。 图12-1-b是带氮气保护的反应装置图,N2可由加样器上口处引入,即由引气导管通过注射针插入加样器上端的翻口橡皮塞向体系通入N2。出气端接在冷凝管出口的三通的一个支管上,另一个支管用翻口橡皮塞封口。体系反应物料加样完毕,通N2置换完空气后即可进行反应。12.4 双酚A型环氧树脂合成产物分离、精制、检测方法12.4.1 聚合物树脂的分离要点聚合物的化学反应通常不完全,产物为不同分子量的(具有一定的分子量分布)聚合物的混合物。一般无需进行进一步分离,只要将聚合物中一些小分子量的物质去除即可。这些小分子物质主要为未反应的原料、溶剂、催化剂及副产物等等。聚合产物分离时首先要使聚合反应停止,然后再根据产物的组成设计分离流程。体系中未反应的原料应考虑进行回收处理,这样既可以降低生产成本,又可以起到初步提纯的作用。在产物的分离过程中尽量降低对产物的破坏和损耗,并选择成本相对较低、操作较为方便的分离工艺。对于环氧树脂的分离,要获得高质量的树脂,还需要在分离过程中注意对树脂中残留氯和Na+、K+含量的控制。12.4.2 环氧树脂合成的分离路线设计1体系的组成及状态聚合方法不同,反应结束后体系的组成也不一样。一步法反应后产物组成大致为:环氧树脂,过量的环氧氯丙烷,氯化钠,水及少量的副产物等。体系为非均相体系。二步法反应后,如果在醚化反应后就进行环氧氯丙烷的回收处理,则环氧化反应后产物组成大致为:环氧树脂,溶剂,氯化钠,水及少量的副产物等。2产物可用于分离的性质及分离策略 线性的聚合物树脂往往熔、沸点较高,大多在有机溶剂中有较高的溶解性,但水溶性往往较低,因此利用这种性质,可以通过适当有机溶剂溶解树脂后进行水洗,即可将其中水溶性小分子物质出去。 混合在树脂中小分子有机物可以通过减压蒸馏的方式进行除去。3.分离流程(1)停止聚合当引起聚合反应的某种因素消失或改变时即可达到使聚合反应停止的目的。缩聚反应可以通过降低温度的方法来终止反应。在环氧树脂聚合时,碱对聚合反应起至关重要的作用,当反应体系中碱作用完后,聚合反应就基本停止。(2)回收原料环氧氯丙烷一步法反应结束后,反应体系粘度一般较高,一般蒸馏的方法很难完全除去其中未反应的环氧氯丙烷,而且后期蒸馏的温度往往较高才行,因而可以采用减压蒸馏来降低蒸馏温度的方法回收环氧氯丙烷。减压蒸馏条件下,反应中生成的水(或其他挥发性物质)也会一起分离出来。(3)水洗可通过适当的有机溶剂(如苯、甲苯等)将低聚物溶解,然后多次水洗,即可将可溶性小分子物质(如盐)除去。(4)除溶剂外加的溶剂可以通过蒸馏(或减压蒸馏)的方法除去,得到的产物即为环氧树脂。

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