雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)反應(yīng)時(shí)加堿條件的優(yōu)化試驗(yàn)

張文勛

(焦作煤業(yè)(集團(tuán))開(kāi)元化工有限責(zé)任公司 ， 河南 焦作　454191)

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雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)反應(yīng)時(shí)加堿條件的優(yōu)化試驗(yàn)

張文勛

(焦作煤業(yè)(集團(tuán))開(kāi)元化工有限責(zé)任公司 ， 河南 焦作454191)

預(yù)反應(yīng)加堿的速度和濃度對(duì)雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的生成、質(zhì)量、收率有重要的影響，加堿速度過(guò)快會(huì)使溫度和壓力升高，導(dǎo)致副反應(yīng)增加，環(huán)氧樹(shù)脂收率過(guò)低。本文主要闡述在不同濃度、加堿速度下反應(yīng)生產(chǎn)的型號(hào)E-51樹(shù)脂質(zhì)量、收率。通過(guò)對(duì)比，選出最佳的加堿速度與濃度。

預(yù)反應(yīng) ； 堿的濃度 ； 加堿速度 ； 雙酚A

0　前言

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂是由雙酚A、環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下縮合而成的高分子化合物。雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的物理化學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑等領(lǐng)域。

1　環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)反應(yīng)釜中的工藝原理及流程

1.1預(yù)反應(yīng)釜中的工藝原理

預(yù)反應(yīng)過(guò)程為環(huán)氧氯丙烷開(kāi)環(huán)與雙酚A反應(yīng)生成1.2氯醇醚類產(chǎn)物。環(huán)氧氯丙烷和雙酚A在NaOH的存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)：

正常的有機(jī)反應(yīng)總是伴隨著副反應(yīng)，在堿性條件下雙酚A、 環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下環(huán)氧氯丙烷開(kāi)環(huán)，生成1.3氯醇醚。

反應(yīng)方程如下：

1.3氯醇醚為此反應(yīng)的副反應(yīng)，在后續(xù)的反應(yīng)過(guò)程中，1.3氯醇醚由于空間位阻的原因無(wú)法生成環(huán)氧樹(shù)脂，因此在預(yù)反應(yīng)過(guò)程中需要控制1.3氯醇醚的生成量。

1.2預(yù)反應(yīng)釜的工藝流程

預(yù)反應(yīng)釜的工藝流程如圖1所示。

2　預(yù)反應(yīng)釜的反應(yīng)條件

2.1操作條件

壓力：常壓，通過(guò)真空泵將釜中的空氣抽空，用氮?dú)庵脫Q至常壓，常壓后通過(guò)控制氮?dú)饬髁?，保持微正壓。溫度：溫度保持?1 ℃，并保證環(huán)氧氯丙烷和雙酚A的充分溶解。

圖1　預(yù)反應(yīng)釜工藝流程

2.2堿的濃度不變，加堿速度改變

在加堿過(guò)程中，堿的濃度保持在48.5%不變，通過(guò)改變加堿速度來(lái)觀察生成1.2氯醇醚、1.3氯醇醚如表1所示。

表1　加堿速度的影響

注：堿的濃度保持48.5%不變。

2.3加堿速度不變，改變堿的濃度

在加堿過(guò)程中，加堿的速度保持在0.55 kg/s不變，通過(guò)改變堿的濃度來(lái)觀察生成的1.2氯醇醚、1.3氯醇醚如表2所示。

表2　堿含量的影響

注：加堿的速度保持0.55 kg/s不變。

通過(guò)對(duì)比，在堿含量為48.5%，加堿的速度為0.55 kg/s時(shí)，1.2氯醇醚的生成量最大。

3　釜內(nèi)的操作

小試過(guò)程在釜內(nèi)添加19.85 kg環(huán)氧氯丙烷和10 kg雙酚A?；虬促|(zhì)量比環(huán)氧氯丙烷∶雙酚A=1.985∶1添加。

用蒸汽調(diào)節(jié)閥將釜內(nèi)溫度上升至61 ℃，然后關(guān)閉蒸汽調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)循環(huán)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控溫。此反應(yīng)為環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下環(huán)氧氯丙烷開(kāi)環(huán)，為放熱反應(yīng)，過(guò)程需要用循環(huán)水來(lái)調(diào)節(jié)溫度。

在堿罐內(nèi)將堿濃度配為48.5%，通過(guò)FIC將堿速度控制在0.55 kg/s，對(duì)釜內(nèi)進(jìn)行添加。

添加結(jié)束后，用循環(huán)水控制溫度在61 ℃，保持反應(yīng)60 min。

4　結(jié)論

近年來(lái)我國(guó)的環(huán)氧樹(shù)脂企業(yè)感受到了越來(lái)越大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力，宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)趨緊，增長(zhǎng)速度放緩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，環(huán)氧樹(shù)脂價(jià)格低迷，這種壓力感愈益明顯。環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)行業(yè)本就屬于精細(xì)化工行業(yè)，精細(xì)化工行業(yè)就要精細(xì)化管理，不僅體現(xiàn)在對(duì)原材料、中間體、以及成品的精細(xì)化管理，還進(jìn)一步體現(xiàn)在對(duì)工藝的精細(xì)化管理。有機(jī)反應(yīng)總是伴隨著副反應(yīng)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中，如何控制降低副反應(yīng)，提高產(chǎn)品的收率顯得格外重要，最佳的堿的濃度，加堿速度已被多家生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用，并逐步在進(jìn)行推廣。

2016-05-26

張文勛(1987-)，男，助理工程師，從事雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂生產(chǎn)工作，電話：18903895857。

TQ047.1

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