
双酚A型环氧树脂随相对分子质量而有规律性的变化。低相对分子质量液态树脂的固化主要是通过环氧基起反应,随着相对分子质量的增大,环氧基的作用减少,羟基作用却增大,超高相对分子质量的聚酚氧树脂不需要借助固化剂便能形成坚韧的膜。低相对分子质量的树脂可在室温或高温下固化,但高相对分子质量的环氧树脂必须在高温下才能固化。
低相对分子质量双酚A型环氧树脂的合成方法归纳起来大致有两种:一步法和二步法。一步法又可分为一次加碱法和二次加碱法。二步法又可分为间歇法和连续法。
一步法工艺是把双酚A和环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚合成的。
二步法工艺是双酚A和环氧氯丙烷在催化剂作用下,第一步通过加成反应生成二酚基丙烷氯醇醚中间体,第二步在NaOH存在下进行反应生成环氧树脂。二步法的优点是:反应时间短,操作稳定,温度波动小,易于控制;加碱时间短,可避免环氧氯丙烷。
水洗法是先将双酚A溶于10%的NaOH水溶液中,在一定温度下一次性迅速加入环氧氯丙烷使之反应,控温。反应完毕后静置,除去上层碱水后用沸水洗涤十几次,除去树脂中的残碱及副产物盐类,脱水得到成品。
溶剂萃取法与水洗法基本相同,只是在后处理工序中在除去上层碱水后,加入有机溶剂萃取树脂。能明显改善洗涤效果。再经水洗、过滤、脱溶剂即得到成品。
溶剂法是先将双酚A、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中搅拌、加热溶解。然后在50-75℃滴加NaOH水溶液,使其反应,也可先加入催化剂进行醚化,然后再加入NaOH溶液进行脱HCl闭环反应。到达反应终点后再加入大量有机溶剂进行萃取,再经水洗、过滤、脱溶剂即得成品。此法反应温度易控制,成品树脂透明度好,杂质少,收率高。
相对分子质量在10万-45万范围内的环氧树脂称为超高相对分子质量环氧树脂,也称为酚氧树脂(phenoxy resin)。早期这种树脂用双酚A和环氧氯丙烷直接缩聚制得,由于相对分子质量杂乱无章,耐水性、柔韧性不稳定而被摒弃。采用低相对分子质量环氧树脂和双酚A在二甲基乙酰胺溶剂中进行加成聚合反应,制得直链状的聚合物,其反应催化剂为金属氢氧化物或三苯基膦衍生物。
超高相对分子质量环氧树脂是唯一可以不用固化剂,而单独使用的热塑性树脂。它的环氧基含量很小而羟值很大,主要依靠羟基的极性对金属等基材产生很强的附着力。由于羟基周围是体积庞大的苯环,所以它仍有很好的耐水性。它的主要用途是作为涂料、注塑料。涂膜的柔韧、附着力均很出色,注塑件耐磨性能佳。
双酚A型环氧树脂具有粘接、防腐蚀、成型性和热稳定性能,在机械、电气和耐化学药品性方面的性能非常优越。由于有这些性能,它可以作为涂料、胶粘剂和成型材料,并在电气、电子、光学机械、工程技术、土木建筑及文体用品制造等领域中得到了广泛的应用。环氧树脂的应用领域十分广泛,以直接或间接使用形式几乎遍及所有工业领域。
结束语
双酚A型环氧树脂生产工艺有一步法和二步法两种。一步法优点是反应温度易控制,成品树脂透明度好、杂质少、收率高,而二步法优点是工艺简单、操作方便、设备投资少、工时短、产生的三废少、产品质量易控制和调节,但由于工序较长,存在物料消耗、成本较一步法稍高。
目前国内环氧树脂开始走向国际市场,成绩可喜,但是进一步扩大优势就要更新换代,工艺技术进步,大力发展特种或专用环氧树脂,如高纯度树脂、光固化树脂、水溶性树脂、耐候性树脂、非阻燃树脂,其次开发绿色产品,实现清洁生产。