一种低粘度、高品质液体双酚a型环氧树脂的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环氧树脂合成领域，特别是涉及一种低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法。
【背景技术】
[0002]液体双酚A型环氧树脂是一种低毒、无色或呈淡黄色的粘稠流体，具有环氧值高、色泽浅、纯度高、氯含量低等优点。与大部分树脂相比，液体双酚A型环氧树脂固化物具有较高的黏结强度和较低的收缩率，尤其在机械强度、电绝缘性及耐化学药品性上有突出的性能表现。目前双酚A型环氧树脂是众多树脂种类中产量和消费量最多的一种，其中液体双酚A型环氧树脂占58%。
[0003]液体双酚A型环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐药品性能和粘结性能，可以作为涂料、浇注料、模压料、胶粘剂、层压材料以直接或间接使用的形式渗透到从日常生活到高新技术领域的各个方面。例如:飞机、航天器中的复合材料、大规模集成电路的封装材料、发电机的绝缘材料、钢铁和木材的涂料、机械土木建筑用的胶粘剂、乃至食品罐头内壁涂层和金属抗蚀电泳涂装等都大量使用环氧树脂。它已成为国民经济发展中不可缺少的材料。它的产量和应用水平也可以从一个侧面反映一个国家的工业技术的发达程度。
[0004]但是传统的合成方法合成出的液体双酚A型环氧树脂普遍存在粘度高、可水解氯含量高、纯度低的缺点。粘度高导致树脂的流动性差，与固化剂不易均匀混合，有时不得不加入稀释剂，低温下甚至可能结晶，严重制约了液体双酚A型环氧树脂的使用范围；可水解氯含量高限制了液体双酚A型环氧树脂在电子电器材料方面的应用；纯度低则大大影响了产品整体品质，阻碍了液体双酚A型环氧树脂在高尖端产业中的应用。
[0005]
【发明内容】
[0006]基于此，有必要针对传统的合成方法合成出的液体双酚A型环氧树脂普遍存在粘度高、可水解氯含量高、纯度低的问题，提供一种粘度低、可水解氯含量低且纯度高的低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法。
[0007]—种低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法，包括以下步骤:
在保护性气体氛围中，将质量比为0.81~4.1:1:0.005^0.1的环氧氯丙烷、双酚A和助剂混合，加热至30°C ~80°C，待所述双酚A完全溶解后，加入所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱，反应Γ5小时，得到反应液；
在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，在所述反应液中加入所述双酚A物质的量的1.48~1.82倍的碱，反应2~10小时，除去过量的环氧氯丙烷，得到混合物；
将所述混合物溶于溶剂中，水洗、分液，取有机层，在50°C ~100°C，在所述有机层中加入所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱，反应0.5~5小时，再加入所述双酚A质量的0.5%~10%的助剂和所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱，反应0.5~5小时，得到反应混合液；及
将所述反应混合液分离纯化后得到液体双酚A型环氧树脂。
[0008]在其中一个实施例中，所述助剂为水、乙二醇、丙三醇、丁酮、环己烷、环己酮、丙二醇甲醚、甲基异丁基酮、聚乙二醇、18-冠-6或苄基三甲基氯化铵。
[0009]在其中一个实施例中，所述保护性气体为氮气、氩气、氦气或氖气。
[0010]在其中一个实施例中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
[0011]在其中一个实施例中，所述除去过量的环氧氯丙烷的方法为:在100°C ~200°C，2kPa~50kPa，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷。
[0012]在其中一个实施例中，所述将所述反应混合液分离纯化后得到液体双酚A型环氧树脂的步骤中，所述分离纯化的方法具体为:在50°C ~100°C，将所述反应混合液水洗至中性，分液，取有机层，在100°C ~200°C，2kPa~50kPa减压蒸馏分离出溶剂，得到液体双酚A型环氧树脂。
[0013]在其中一个实施例中，所述溶剂为甲苯、甲基异丁基酮、环己烷或环己酮。
[0014]在其中一个实施例中，所述溶剂与所述双酚A的质量比为1.0~5.0:1。
[0015]在其中一个实施例中，所述加热至30°C ~80°C，加入所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱的步骤具体为:加热至30°C ~80°C，加入质量百分含量为20%?70%的碱的水溶液，所述碱的水溶液中碱的物质的量为所述双酚物质的量的0.03~0.29倍的碱；
所述在所述反应液中加入所述双酸A物质的量的1.48~1.82倍的碱步骤具体为:在所述反应液中加入质量百分含量为20%~70%的碱的水溶液，所述碱的水溶液中碱的质量为所述双酚A物质的量的1.48~1.82倍。
[0016]在其中一个实施例中，所述在50°C ~100°C，在所述有机层中加入所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱的步骤具体为:在50°C ~100°C，在所述有机层中加入质量百分含量为5%~50%的碱的水溶液，所述碱的水溶液中碱的物质的量为所述双酚A物质的量的
0.03?0.29 倍；
所述再加入所述双酚A质量的0.5%~10%的助剂和所述双酚A质量的0.0Γ0.1倍的碱的步骤具体为:再加入所述双酚Α质量的0.5%~10%的助剂和质量百分含量为5%~50%的碱的水溶液，所述碱的水溶液中碱的质量为所述双酚A物质的量的0.03~0.29倍。
[0017]上述低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法，通过加入一种助剂，能在体系中有效地将双酚A、环氧氯丙烷和氢氧根离子聚集在一起，增加活化分子之间相互碰撞的机会，从而优化反应过程，提高反应活性，大大减少副反应的发生，在很大程度上减少了大分子聚合物以及废聚物的产生，使得制得的液体双酚A型环氧树脂粘度低、可水解氯含量低且纯度高。
[0018]
【附图说明】
[0019]图1为一实施方式的低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法流程图。【具体实施方式】
[0020]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0021]请参阅图1，一实施方式的低粘度、高品质液体双酚A型环氧树脂的合成方法，包括以下步骤:
步骤S110、在保护性气体氛围中，将质量比为0.81~4.1:1:0.005~0.1的环氧氯丙烷、双酚A和助剂混合，加热至30°C ~80°C，待双酚A完全溶解后，加入双酚A物质的量的
0.03~0.29倍的碱，反应1~5小时，得到反应液。
[0022]其中，保护性气体为氮气、氩气、氦气或氖气。
[0023]助剂为水、乙二醇、丙三醇、丁酮、环己烷、环己酮、丙二醇甲醚、甲基异丁基酮、聚乙二醇、18-冠-6或苄基三甲基氯化铵。
[0024]上述助剂价廉易得，无需对生产装置进行改造即可进行生产，操作简单易行。
[0025]其中，加热至30°C ~80°C，加入双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱的步骤具体为:加热至30°C ~80°C，加入质量百分含量为20%?70%的碱的水溶液。其中，碱的水溶液中碱的物质的量为双酚A物质的量的0.03~0.29倍。
[0026]因为上述反应体系为有机相，纯的碱很难溶解，因此需要以溶液的形式加入。碱浓度太低，会带入大量水到反应体系内，不利于反应过程，碱浓度过高难以达到，因此将碱浓度设定为20%~70%。
[0027]优选的，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
[0028]步骤S120、在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，在上述反应液中加入双酚A物质的量的
1.48~1.82倍的碱，反应2~10小时，除去过量的环氧氯丙烷，得到混合物。
[0029]其中，在上述反应液中加入双酚A物质的量的1.48~1.82倍的碱的步骤具体为:在上述反应液中加入质量百分含量为20%~70%的碱的水溶液。其中，碱的水溶液中碱的物质的量为双酚A物质的量的1.48~1.82倍。
[0030]优选的，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
[0031]在本实施方式中，除去过量的环氧氯丙烷的方法为:在100°C "200 V，2kPa~50kPa，减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷。
[0032]可以理解，除去过量的环氧氯丙烷的方法不限于上述方法，能够在上述体系中除去过量的环氧氯丙烷的方法均可以。
[0033]优选的，在步骤S120中，在上述反应液中加入双酚A物质的量的1.48~1.82倍的碱，其中，碱以匀速滴加的方式加入。即在40°C ~70°C，10kPa~100kPa，往上述反应液中匀速滴加双酚A物质的量的1.48~1.82倍的碱2~10小时，除去过量的环氧氯丙烷，得到混合物。
[0034]步骤S130、将上述混合物溶于溶剂中，水洗、分液，取有机层，在50°C ~100°C，在上述有机层中加入双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱，反应0.5~5小时，再加入双酚A质量的0.5%~10%的助剂和双酚A物质的量的0.03~0.29倍的碱，反应0.5~5小时，得到反应混合液。