新工藝合成低黏度雙酚A型液態環氧樹脂的探究

施乃臣 徐麗 孫祥

摘 ?要：利用新型催化劑能夠提高雙酚A型液態環氧樹脂的轉化率，降低醚化反應后的殘余量。本文對雙酚A環氧樹脂問題進行研究，分析新工藝合成低黏度環氧樹脂的過程以及醚化反應中催化劑對合成樹脂的影響，意在利用新工藝提高環氧樹脂的質量，希望對相關的工作人員具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：低黏度;環氧樹脂;雙酚A;催化劑

前言：

環氧樹脂具有良好的物理性能，具有收縮率較小、強度高、絕緣性良好等特點，同時其粘度較高，在涂料以及填充膠等方面應用廣泛。然而傳統環氧樹脂的合成，不僅生產效率較低，而且反應后環氧樹脂的品質不高，因此提升環氧樹脂的合成工藝，降低醚化副反應的發生，提高環氧樹脂的產量與質量，是現階段研究液態雙酚A環氧樹脂的重要內容。

1環氧樹脂的合成工藝分析

環氧樹脂是一種線性的、具有良好的熱塑型的化學材料，其本身不具備使用價值，只有將環氧樹脂與固化劑加熱后，才具備良好的強度和粘性，才能在生產中被使用，同時反應時添加的固化劑與添加劑也決定了環氧樹脂的材料性能。由于工業化經常使用的是液態雙酚A型的環氧樹脂，其耐熱性與電性能良好，但是由于粘度較高，導致其流動性較差[1]。因此將液態雙酚A型進行改性，降低環氧樹脂的粘性、環氧當量以及有機氯的含量，保證其他性能的前提下，提高液態雙酚A型環氧樹脂的流動性，有助于將環氧樹脂大面積的應用在填充劑與涂料的制造中。通常來說，基礎樹脂的質量與環氧樹脂合成中副反應產物的含量有關，因此降低副反應的發生，提升環氧樹脂的產量與質量，是合成低黏度液態雙酚A型環氧樹脂的工藝重點。現階段液態雙酚A型環氧樹脂在工業生產中主要使用一步法的工藝技術，合成的環氧樹脂質量不佳，而采用復合的醚化反應，則能有效提升醚化反應中液態雙酚A的轉化量，減少副反應的產生，降低反應中有機氯、環氧當量的含量以及合成產物的粘性，提高環氧樹脂的流動性，有效解決了環氧樹脂在工業生產中的難題，目前已經取得了較好的生產效果。

2環氧樹脂合成的實驗分析

2.1實驗過程分析

在合成環氧樹脂的過程中主要使用的實驗原料有：韓國生產的聚碳級雙酚A、工業生產用的純度在99%以上的環氧氯丙烷、工業純度為50%的NaOH溶液、甲苯、自制催化劑，另外還需要1L的四口燒瓶、回流冷凝管、攪拌器以及溫度計等儀器，在實驗時，首先在攪拌器、冷凝管以及燒瓶中加入配置好的雙酚A以及環氧氯丙烷，然后進行加熱，保持溫度在40到60攝氏度，真空度在0.085到0.090MPa之間，促進醚化反應的發生，與此同時在容器中加入NaOH，令其發生閉環反應，待反應完全后回收容器內部的環氧氯丙烷，并用甲苯處理溶劑，重復三次水洗、脫鹽的過程，得到環氧樹脂[2]。

2.2實驗結果分析

在分析醚化反應后含氧當量主要采用鹽酸-丙酮法，而有機氯的含量則利用KOH-乙醇進行測量，傳統的環氧樹脂的生產缺點較多，如醚化反應后液態雙酚A殘留量較多，致使鏈增長發生變化，醚化反應后產物的分子質量分布較寬，而且反應中使用的NaOH含量利于化學反應的理論值，導致環氧樹脂中有機氯的含量增高。本實驗采用自制的催化劑，主要由四甲基溴化銨、KOH、HCL等組成，有效降低了反應后雙酚A的殘留，其殘留量減少了約15%，同時環氧樹脂中環氧當量也大幅度降低，反應后約為182g/eq，遠高于當前國內環氧樹脂的指標。在實驗中NaOH的用量對實驗結果的影響較大，能否充分進行化學反應是決定環氧樹脂中環氧當量與氯含量的主要因素，從化學反應上分析，NaOH化學反應發生的越完全，其利用效率越高，則環氧當量與氯的含量越低，同時NaOH含量的增加，也提升了環氧樹脂中氯羥基的反應程度，而羥基的減少有助于減少氯醇的總量，降低反應后的環氧當量，提升液態雙酚A環氧樹脂的品質，而采用自制催化劑代替傳統的NaOH水溶液，首先，利用該種工藝合成的環氧樹脂其性能較好、穩定性較高，而且在醚化反應結束后雙酚A的含量較低，醚化反應結束后的得到的環氧樹脂其雙酚A的含量在15%以下，而傳統的一步法含量高達25%。其次，采用新工藝得到的環氧樹脂粘度較低，流動性強，其高分子粘度在7.8到8Pa·S，而傳統方式提煉的環氧樹脂高分子組量在12.6Pa·S。最后，利用新工藝中的醚化反應，反應后樹脂的環氧當量在182g/eq，而氯的含量則可以降到200μg/g，而傳統方式含氧當量在188g/eq，氯含量在300到500μg/g左右。總而言之，采用新工藝技術合成的環氧樹脂具有粘度低、含氧當量低以及有機氯含量低等特點，在確保環氧樹脂性能穩定的前提下，提高了環氧樹脂的流動性以及品質，有助于環氧樹脂在工業生產中的推廣使用。

結束語：

總而言之，傳統的一步工藝法合成的環氧樹脂流動性較差，而且樹脂中含氧當量與氯元素的含量較高，工業中使用效果不佳。因此提高工藝水平，利用自制新型催化劑進行醚化反應，能夠有效降低反應后雙酚A的殘留以及副反應的發生，提升低黏度雙酚A型環氧樹脂的質量，有助于環氧樹脂在工業中被廣泛應用。

參考文獻

[1] ?郭睿，閆育蒙，馬麗娟，等.雙酚A戊二醛酚醛樹脂的合成及表征[J].中國膠粘劑，2020，29（04）：23-28.

[2] ?高印，姚婷婷，劉玉婷，等.熱熔融性環氧樹脂的合成及結構與性能研究[J].化工新型材料，2020，48（04）：108-111.

作者簡介：施乃臣（1988年12月），男，江蘇省鹽城市，漢族，助理工程師，本科，從事環氧樹脂新材料產品生產管理，工藝管理。