环氧树脂生产工艺

环氧树脂生产工艺
摘要:对环氧树脂进行简单得介绍,包括其定义,发展概况,分类及其生产工艺等等。

选取了双酚A型环氧树脂为例,介绍其生产工艺中得原料,流程,设备以及后期得“三废"得处理。

关键词:环氧树脂发展概况生产工艺
定义及发展概况
１.环氧树脂定义
环氧树脂(Epoxｙ Resin)就是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当得化学试剂存在下能形成三维网状固化物得化合物得总称,就是一类重要得热固性树脂。

最常用得双酚Ａ型环氧树脂含2个环氧基。

化学名称:双酚A二缩水甘油醚. 英文名称:Dｉgly ｃiｄｙl etｈｅr of bis pｈｅnol A(缩写ＤGEBP Ａ),其结构为:
２、发展概况
环氧树脂得发明曾经历了相当长得时期,它得工业化生产与应用仅就是近4０年得事情。

在19世纪末与20世纪初两个重大得发现揭开了环氧树脂发明得帷幕、远在1891年德国得Lｉnｄmann用对苯二酚与环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物、190９年俄国化学家Ｐriｌeｓchajew发现用过氧化苯甲醚与烯烃反应可生成环氧化合物。

这两种化学反应至今仍就是环氧树脂合成中得主要途径。

我国得环氧树脂得开发始于19５6年,在沈阳、上海两地首先获得了成功。

１９58年上海开始工业化生产。

经过4０余年得努力,我国环氧树脂生产与应用得到了迅速得发展。

目前生产厂家已达100余家、生产得品种、产量日益增多,质量不断提高,在现代化得建设中正起着越来越重要得作用。

环氧树脂得分类及其合成工艺
1、分类
按化学结构差异:环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂与非缩水甘油类环氧树脂2大类。

按分子中官能团得数量:环氧树脂可分为双官能团环氧树脂与多官能团环氧树脂、
按室温下得状态:环氧树脂可分为液态环氧树脂与固态环氧树脂。

2.生产工艺
环氧树脂得种类繁多,不同类型得环氧树脂得合成方法不同。

环氧树脂得合成方法主要有两种:(1) 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子得化合物与环氧氯丙烷等含环氧基得化合物经缩聚而得。

(2) 链状或环状双烯类化合物得双键与过氧酸经环氧化而成、
环氧树脂生产得主要原材料
１。

环氧树脂生产得主要原材料及规格
环氧树脂生产得主要原材料及规格
２。

环氧树脂生产得主要原材料得性质
（1）BＰＡ:白色片状或粒状晶体,不溶于水,能溶于醇、醚、丙酮及碱性溶中,室温下微溶于甲苯、二甲苯,加温下溶解度急剧增加。

（2）ＥＣH:就是一种易挥发、无色透明液体,有毒！对皮肤有灼伤作用,能严重刺激眼睛,具有与氯气相似得刺激性气味,有麻醉性,能溶解于醇、醚及甲苯中,微溶于水。

比重１。

18,纯品沸点11６。

２℃、取样化验时,要取上层。

（3）液碱:淡紫色液体,无机械杂质,强碱性,腐蚀性较强。

（4）甲苯:无色有芳香性气味得易燃液体,有毒!不溶于水,能溶于醇、醚与丙酮。

比重
0、８6６,纯品沸点110.28℃,取样化验时,要取下层。

双酚Ａ型环氧树脂得生产工艺
以双酚A(ＢＰＡ)为主要原材料,合成得环氧树脂称为双酚A(ＢPＡ)型环氧树脂,就是目前产量最大、用途最广得环氧树脂,由于它得应用遍及国民经济得众多领域,市场占有量约占环氧树脂总量得８5％,因此又称为通用型环氧树脂。

它属于缩水甘油醚型、双酚A(ＢPA)型环氧树脂,根据其分子量得高低,可分为低分子量树脂(Ｍ≤4０0)、中等分子量树脂(M=400－1４00)、高分子量树脂(M=１4０0-8000)与超高分子量树脂(M＝1０万－45万)。

1、合成原理
双酚Ａ型环氧树脂就是由双酚Ａ与环氧氯丙烷在氢氧化钠催化下反应制得得,双酚A 与环氧氯丙烷都就是二官能度化合物,所以合成所得得树脂就是线型结构。

反应原理如下:
双酚A 型环氧树脂实际上就是由低分子量得二环氧甘油醚、双酚A 以及部分高分子量聚合物组成得,双酚Ａ与环氧氯丙烷得摩尔配比不同,其组成也就不同:
2、合成工艺
工业上,双酚Ａ型环氧树脂得生产方法主要有一步法与二步法两种、低、中相对分子质量得树脂一般用一步法合成,而高相对分子质量得树脂既可用一步法,也可用二步法合成、
(1) 一步法
一步法就是将一定摩尔比得双酚A 与环氧氯烷在N ａＯＨ作用下进行缩聚,用于合成低、中相对分子质量得双酚A 型环氧树脂。

国产得E —20、E-12、E —１4与Ｅ—44等环氧树脂均就是采用一步法生产得。

一步法又可分为水洗法、溶剂萃取法与溶剂法。

水洗法就是先将双酚A 溶于１0％得ＮaOH 水溶液中,在一定温度下一次性加入环氧氯丙烷,使之进行反应,反应完毕后静置,除去上层碱液,然后用沸水洗涤十几次,除去树脂中残存得碱与盐类,最后脱水即得产品。

溶剂萃取法与水洗法基本相同,只就是在后处理时在除去上层碱水后,不就是先用沸水洗涤,而就是先用溶剂将树脂萃取出来,再经水洗、过滤与脱除溶剂得产品。

此法生产得树脂杂质比水洗法少,树脂透明度好、国内厂家多采用此法。

溶剂法就是先将双酚A 、环氧氯丙烷与有机溶剂投入反应釜中,搅拌溶解后,升温到50~75℃,滴加ＮaOH 溶液使之进行反应、也可先加入催化剂使反应物醚化,然后再加入NaOH 溶液脱HCl 进行闭环反应。

到达反应终点后加入大量得溶剂进行萃取,之后进行水洗、过滤,脱除溶剂后即得产品。

本法反应温度易于控制,树脂透明度好,杂质少,收率高。

(2) 二步法
二步法又有本体聚合法与催化聚合法两种。

本体聚合法就是将低相对分子质量得环氧树脂与双酚Ａ加热溶解后,再在２00℃高温下反应２小时即得产品。

本体聚合法就是在高温下进行,副反应多,生成物中有支链,产品不仅环氧值低,而且溶解性差,反应过程中甚至会出现凝锅现象。

催化聚合法就是将低相对分子质量得双酚Ａ型环氧树脂与双酚Ａ加热到８0～１２0℃溶解,然后加入催化剂使其反应,因反应放热而自然升温,放热完毕后冷至15０~１7０℃反应１。

５小时,过滤即得产品。

一步法就是在水介质中呈乳液状态进行得,后处理较困难,树脂相对分子质量分布较宽,有机氯含量高,不易制得环氧值高、软化点也高得树脂产品。

而二步法就是在有机溶剂中呈均相状态进行得,反应较平稳,树脂相对分子质量分布较窄,后处理相对较容易,有机氯含量低,环氧值与软化点可通过原料配比与反应温度来控制、二步法具有工艺简单、操作方便、投资少,以及工时短、无三废、产品质量易控制与调节等优点,因而日益受到重视、
3、合成实例(流程就是从Ｅ—４4环氧树脂中试角度来进行描述得)
(１)原料配比: C OH HO CH 3
CH 3+CH 2Cl CH O CH 2NaOH (n +1)(n +2)C
O HO CH 3
3
CH 2CH O CH 2CH CH O CH 2C
O HO CH 3
3CH 2CH O CH 2C OH HO CH 33NaOH
(2)工艺流程
①把双酚Ａ投入溶解釜中,然后通过环氧氯丙烷,将夹套通水蒸气得温度加热升温到70ＯC 左右。

②溶解后,用泵压入带搅拌得反应釜内,开始搅拌,并滴加碱液。

控制反应温度为５０—５5ＯC,维持一定时间至反应结束后,再在100减压至9４。

６61kPa,回收过量环氧氯丙烷供循环使用。

③回收结束后再次加入苯溶解,在65~７０0 C下再次加碱液,反应结束后用夹套水冷却,静置,把苯溶液抽吸到回流脱水釜内,下层得盐脚可以加苯萃取一两次,抽吸后放掉。

④在回流脱水釜内回流至蒸出得苯清晰天水珠为止。

然后冷却,静置、经过滤器至贮槽,沉降后抽人脱苯釜脱除苯,先常压无液温110ＯC以上开始减压至140－143OＣ无馏出液为止,放料,即得成品。

(３)工艺流程框图
成品
(４)设备
主要设备有预反应釜、反应釜、精制釜、反应物接受罐、粗树脂接受罐、ECH蒸发器、MＩＢK蒸发器、预涂料混合罐、树脂溶液过滤器、产品过滤器、成品混合罐。

(5)“三废”得处理
本生产工艺中产生得工业废水,大量含有甲苯等简单化合物,考虑到回收得成本较高,使用天然生物处理,利用水中与土壤中广泛存在得微生物得生物降解作用、进行废水生物处理,达到废水排放标准后排放、
本设计工艺中大量使用苯、甲苯作为溶剂、助滤剂,直接排放不仅会大大提高成本,而且会对环境造成巨大得危害,所以需要回收利用、甲苯回收并不就是直接把废液放入蒸馏釜进行,而就是先加一定量得水,在对混合液进行蒸馏。

加水得量与甲苯得含量大概相等。

这样做得目得就是让水与甲苯产生共沸,使蒸馏温度降低,减少能耗量。

结语
环氧树脂就是一类应用广泛得热固性树脂,具有许多独特得优点,对金属、木材、混凝土等极性基材有很强得附着力,耐化学药品性优良,但耐候性与韧性较差。

对环氧树脂进行改性或将环氧树脂与其她树脂进行复配并用,可提高其耐候性与柔韧性,拓展其应用领域。

随着人们环保意识得增强,开发水性环氧树脂、高固体分环氧树脂、无溶剂环氧树脂就是环氧树脂未来得发展方向。

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