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双酚A型环氧树脂的合成工艺
一. 双酚A型环氧树脂的生成反应
1.合成方法概述
双酚A型环氧树脂是由双酚A（简称DPP）与环氧氯丙烷（简称ECH）在氢氧化钠催化下制得的。研究结果表明，这种树脂实质上由低分子量的二环氧甘油醚及双酚A与部分高分子量聚合物一起组成。实验发现，环氧氯丙烷：双酚A的摩尔比为1:2时，二环氧甘油醚的产率低于10%，因此实际上环氧氯丙烷的用量为化学计量的2~3倍。
制法：
　1．液态双酚A型环氧树脂的合成方法有两种：一步法和两步法。不仅环氧值偏低，而且溶解性很差，甚至反应中会凝锅。
　　 两步法（国外称advancement法）工艺是将低分子量液态E型环氧树脂和双酚A加热溶解后，在高温或催化剂作用下进行加成反应，不断扩链，最后形成高分子量的固态环氧树脂，如E－10、E－06、E－ 03等都采用此方法合成。
双酚A型环氧树脂有低分子量（软化点小于50℃）、中等分子量（软化点50～9℃）和高分子量（软化点大于100℃）3种。两步法工艺国内有两种方法。两步法的优点是：反应时间短；操作稳定，温度波动小，易于控制；加碱时间短，可避免环氧氯丙烷大量水解；产品质量好而且稳定，产率高。缩聚反应完成后，用热水反复洗涤至中性。再经常压脱水至110℃，减压脱水至140℃（真空度.087MPa），便可放料装盘，冷却至室温，即得产品。催化聚合法是将液态双酚A型环氧树脂和双酚A在反应釜中加热至80～120℃使其溶解，然后加入催化剂使之发生反应，让其放热自然升温。
　一步法（国外称Taffy法）工艺是将双酚A与环氧氯丙烷在NaOH作用下进行缩聚反应，用于制造中等分子量的固态环氧树脂
2．固态双酚A型环氧树脂的合成方法也可分为两种。
　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，即开环和闭环反应在同一反应条件下进行的。
双酚A型环氧树脂的工艺流程如下：

环氧氯丙烷与双酚A摩尔比的变化其生成反应

二．原料及催化剂的作用
原料：双酚A（简称DPP），环氧氯丙烷（简称ECH）
双酚A学名2,2-二（4-羟基苯基）丙烷是重要的有机化工原料，苯酚和丙酮的重要衍
【熔点】155—158℃
　　【沸点】250-252℃
　　【闪点】79.4℃
　　【分子量】228
　　【密度】1.195（25/25℃）
　　【毒性LD50(mg/kg)】大鼠经口4200。
　　【性状】白色针状晶体。
　　【溶解情况】不溶于水，溶于丙酮。
　　【用途】用于制环氧树脂、聚碳酸酯、聚酚氧等。
环氧氯丙烷：

环氧氯丙烷的分子式
分子式：C3H5ClO；CH2OCHCH2Cl
　外观与性状：无色油状液体，有氯仿刺激气味
　　分子量：92.52
　　蒸汽压 1.8kPa/20℃
　　闪点：34℃
　　熔点：-25.6℃
　　沸点：117.9℃
　　溶解性：微溶于水，可混溶于醇、醚、四氯化碳、苯
　　密度：相对密度(水=1)1.18(20℃)；相对密度(空气=1)3.29
　　稳定性：稳定
催化剂：氢氧化钠
氢氧化钠起双重作用：第一作为环氧氯丙烷与双酚A的催化剂：第二使反应物脱去氯化氢而闭环。催化剂也可用季铵盐（如氯化苄基三甲基铵）。
溶剂：笨，甲苯，二甲苯等。

三．双酚A型环氧树脂的应用
双酚A型环氧树脂在防腐蚀领域中常用的几种形式：
　　◆环氧类涂料
　　◆环氧树脂玻璃钢
　　◆环氧树脂胶泥、砂浆
　　◆环氧树脂整体地坪
　　◆环氧-酚醛、环氧-呋喃树脂复合玻璃钢

　环氧树脂的各个应用领域中,其最终的使用性能是由环氧树脂固化物提供的。环氧树脂固化物的性能取决于固化物的分子结构。而固化物的分子结构及其形成则取决于环氧树脂的结构及性能、固化剂的结构及性能、添加剂的结构及性能，以及环氧树脂的固化历程。双酚A型环氧树脂的结构对环氧树脂及其固化物性能的影响如下：
　　(1)双酚A型环氧树脂的大分子结构具有以下特征：
　　1)大分子的两端是反应能力很强的环氧基
　　2)分子主链上有许多醚键，是一种线型聚醚结构
　　3)n值较大的树脂分子链上有规律地、相距较远地出现许多仲羟基，可以看成是一种长链多元醇
　　4)主链上还有大量苯环、次甲基和异丙基
　　(2)双酚A型环氧树脂的各结构单元赋予树脂以下功能：
　　环氧基和羟基赋予树脂反应性，使树脂固化物具有很强的内聚力和粘接力；
　　醚键和羟基是极性基团，有助于提高浸润性和粘附力；
　　醚键和C-C键使大分子具有柔顺性；
　　苯环赋予聚合物以耐热性和刚性；
　　异丙基也赋与大分子一定的刚性；
　　-C-O-键的键能高，从而提高了耐碱性。
　　所以，双酚A型环氧树脂的分子结构决定了它的性能具有以下特点：
　　1)是热塑性树脂，但具有热固性，能与多种固化剂、催化剂及添加剂形成多种性能优异的固化物，几乎能满足各种使用要求
　　2)树脂的工艺性好。固化时基本上不产生小分子挥发物，可低压成型，能溶于多种溶剂
　　3)固化物有很高的强度和粘接强度
　　4)固化物有较高的耐腐蚀性和电性能
　　5)固化物有一定的韧性和耐热性
　　6)主要缺点是：①耐候性差，在紫外线照射下会降解，造成性能下降，不能在户外长期使用；②冲击强度低；③不太耐高温
四．双酚A环氧树脂的各项指标

指标名称
浇铸料
模塑料（玻璃纤维）
波璃钢
相对密度
1.15～1.25
2.0～2.1
1.5～1.8
吸水率（24h）／％
0.07～0.16
0.05～0.01
0.15～0.40
拉伸强度／MPa
30.97～85.75
41.16～102.9
78.4～411.6
压缩强度／MPa
6174～156.8
102.9～206.8
103.88～411.6
弯曲强度／MPa
68.89～151.9
88.2～137.2
137.2～617.4
伸长率／％
1～7
4
1.7～6.0
耐热性／℃
100～275
200～250
100～275
体积电阻率／Ω·cm
1010～1017
1014～1015
1010～1017
介电强度／（Mv／m）
0.015～0.05
0.01～0.02
0.015～0.05
介电损耗角正切（106Hz）
13.8～19.7
0.98～13.8
11.8～17.7
介电常数（lO5Hz）
3～4.2
3.5～4.5
3～5

标准：
指标名称
EP 01441- 310
EP 01451- 310
优等品
一等品
合格品
优等品
一等品
合格品
外观
无明显的机械杂质
环氧当量／（g／mol）
184～194
184～200
184～200
210～230
210～240
210～250
黏度（25℃）／Pa·s
11～14
7～20
6～26
－
－
－
软化点／℃
－
120
色度／号
1
3
5
1
4
6
无机氯（质量分数）／×10－5
50
180
300
50
180
300
易皂化氯（质量分数）／％
0.01
0.30
0.70
0.10
0.30
0.50
挥发分（110℃，3h）／％
0.2
1.0
1.8
0.3
0.6
1.0
钠离子（质量分数）①
／×10－6
10
－
10
－
凝胶时间

指标名称
BP 01551-310
BP 01661-310
优等品
一等品
合格品
优等品
一等品
合格品
外观
无明显的机械杂质

环氧当量／（g／mol）
230～270
230～280
230～290
450～500
450～530
450～560
黏度（25℃）／Pa·s
－
－
－
－
－
－
软化点／℃
21～27
60～70
色度／号
1
4
8
1
4
8
无机氯（质量分数）／×10－5
50
100
300
50
100
300
易皂化氯（质量分数）／％ ≤
0.10
0.30
0.50
0.10
0.30
0.50
挥发分（110℃，3h）／％ ≤
0.3
0.6
1.0
0.6
0.6
0.6
钠离子（质量分数）①／×10－6
20
－
－

型号
企业型号
环氧当量／（g ／mol）
环氧值／ （mol（100g）
黏度（25℃） ／Pa. s
软化点／℃
无机氯值／（mol／100g）
有机氯值／（mol／100g）
挥发分／％
色泽／号
E—56D

176～181
0.55～0.57
5～7

0.003
0.5
1
E—54
616
179～192
0.52～0.56
5～10

0.001
0.02
1.5
2
E—52D

185～196
0.51～0.54
1.1～1.4

0.001
0.01
1
2
E—51
618
185～208
0.48～0.54

0.001
0.02
2
2
E—44B

222～238
0.42～0.45

14～22
0.001
0.015
1
6
E—44
6101
213～244
0.41～0.47

12～20
0.001
0.02
1
6
E—42

222～263
0.38～0.45

20～27
0.001
0.01
1
8
E—39D

245～265
0.38～0.41

24～28
0.001
0.01
0.5
3
E—39

250～270
0.37～0.40

20～35
0.005
0.01
1
6
E—35
637
294～313
0.30～0.40

39～47
0.005
0.02
1
3
E—33D

251～430
0.32～0.34

40～55
0.001
0.02
0.2
6
E—31
638
455～500
0.20～0.22

60～70
0.001
0.004
1
3
E—21

455～556
0.18～0.22

64～76
0.005
0.02
0.5
6
E—20
601
550～1000
0.10～0.18

76～85
0.001
0.02
1
3
E—14
603
714833
0.12～0.14

88～98
0.001
0.004
1
8
E—13
604T
7501000
0.10～0.13

85～95
0.0015
0.35％
0.3
8
E—12A

714～1111
0.09～0.14

95～105
350×10—6
0.002
0.5
3
E—12
604
833～1250
0.08～0.12

110～135
0.001
0.01
1
8
E—10
605
1429～2500
0.04～0.07

128～136
0.005

2
E—06
607
250～300
0.04～0.38

101～120

6
E—05

1667～2381
0.042～0.60

128～136

3
E—03
609
2222～4000
0.025～0.045

135～150

3
。