PL222754B1 - Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych - Google Patents
Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowychInfo
- Publication number
- PL222754B1 PL222754B1 PL406587A PL40658713A PL222754B1 PL 222754 B1 PL222754 B1 PL 222754B1 PL 406587 A PL406587 A PL 406587A PL 40658713 A PL40658713 A PL 40658713A PL 222754 B1 PL222754 B1 PL 222754B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- hydrocarbon
- alkali metal
- polyhydroxyphenol
- reaction
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 title claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 40
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 25
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 25
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 150000008442 polyphenolic compounds Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 19
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 13
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 76
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012451 post-reaction mixture Substances 0.000 abstract 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 13
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 13
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 6
- 239000003444 phase transfer catalyst Substances 0.000 description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 238000007033 dehydrochlorination reaction Methods 0.000 description 4
- 150000003944 halohydrins Chemical class 0.000 description 4
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- -1 chlorohydrin ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical class C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006384 oligomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003003 phosphines Chemical class 0.000 description 1
- 150000004714 phosphonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000563 toxic property Toxicity 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych polega na tym, że epichlorohydrynę, węglowodór polihydroksyfenolowy i wodę przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do temperatury 25 - 85°C, aż do całkowitego rozpuszczenia węglowodoru polihydroksyfenolowego, nadal mieszając dozuje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, przy czym stosunki molowe wynoszą węglowodór polihydroksyfenolowy : epichlorohydryna : woda : wodorotlenek metalu alkalicznego jak 1 : 6,5 - 11, 5 : 0,4 - 3,4 : 0,025 - 0,15, i reakcję prowadzi się, aż do uzyskania ponad 70% konwersji węglowodoru polihydroksyfenolowego. Ciśnienie w reaktorze obniża się do 200 - 400 mbar, do mieszaniny reakcyjnej o temperaturze 62 - 72°C dodaje się 1,775 - 1,9 mola wodorotlenku metalu alkalicznego, w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, w czasie 2,5 - 4,5 godziny. Następnie masę reakcyjną miesza się jeszcze przez 0,25 - 2 godziny, usuwając wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji. Chlorek wodorotlenku metalu alkalicznego powstały w procesie wymywa się wodą i oddziela dolną warstwę solankową od warstwy organicznej. Z warstwy organicznej oddestylowuje się nieprzereagowaną epichlorohydrynę, a do uzyskanej żywicy dodaje się 20 - 120% w stosunku do masy żywicy rozpuszczalników o składzie: 0-100% toluen, 0 - 100% alkoholu izopropylowego i 0 - 50% wody, całość przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do 40 - 60°C i w czasie 5 - 45 minut dodaje 0,03 - 1,03 mola wodorotlenku metalu alkalicznego w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, reakcję prowadzi się przez kolejne 1 - 3 godziny, utrzymując temperaturę w zakresie 40 - 60°C. Mieszaninę poreakcyjną podgrzewa się do 60 - 80°C, dodaje gorącą wodę, oddziela dolną warstwę solanki. Z roztworu żywicy oddestylowuje się rozpuszczalniki i wodę, a wydzieloną żywicę filtruje się.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych, należących do tych produktów przemysłu chemicznego, które jeszcze przez wiele lat stanowić będą o rozwoju takich branż, jak informatyka, elektronika, segment farb i lakierów oraz różnego rodzaju powłok ochronnych (proszkowych, wodorozcieńczalnych, utwardzalnych promieniami UV), przemysł sam ochodowy i lotniczy, budownictwo oraz sektor energii wiatrowej. W praktyce ważne znaczenie mają ciekłe żywice epoksydowe o niskiej masie cząsteczkowej i związanej z nią wysokiej liczbie epoksydowej (LEP), przekraczającej 0,5 mol/100 g, które bezpośrednio są stosowane do wytwarzania różnorodnych kompozycji epoksydowych, lub do otrzymywania żywic stałych o wysokiej masie cząsteczkowej, w wyniku katalitycznej poliaddycji z bisfenolem A.
Ciekłe, małocząsteczkowe żywice epoksydowe wytwarza się metodą jednostopniową lub dwustopniową. Proces jednostopniowy charakteryzuje się tym, że w etapie kondensacji faza addycji epichlorohydryny do bisfenolu A z utworzeniem chlorohydrynowych eterów pokrywa się z fazą ich deh ydrochlorowania do glicydylowych eterów bisfenolu A. Syntezę prowadzi się w środowisku alkalicznym, przy dużym nadmiarze molowym epichlorohydryny (ECH) w stosunku do bisfenolu A (BPA). Jako czynnik alkaliczny stosuje się najczęściej wodorotlenek sodu, który użyty w nadmiarze molowym umożliwia otrzymanie żywicy epoksydowej bez dodatkowego etapu dehydrochlorowania, typowego dla procesu prowadzonego z niedomiarem molowym NaOH względem bisfenolu A.
Przykładem tak zdefiniowanego jednostopniowego procesu wytwarzania ciekłych żywic epo ksydowych z nadmiarem molowym NaOH w etapie kondensacji jest synteza żywic metodą rozpus zczalnikową opisaną w patencie PL 172981 oraz w patencie 198669.
W patencie 172981 stosuje się 2,04-2,28 moli NaOH na 1 mol bisfenolu A. Początkowo pr owadzi się reakcję bisfenolu A i epichlorohydryny w obecności wody, izopropanolu i 5-20% całkowitej ilości NaOH, po ochłodzeniu mieszaniny dozuje się główną część NaOH, po czym oddziela się s olankę, oddestylowuje się izopropanol, wodę i epichlorohydrynę, do produktu dodaje się rozpus zczalnik i 1 -8% NaOH i kontynuuje się reakcję.
W patencie 198669 mieszaninę węglowodoru polihydroksyfenolowego, epichlorohydryny, alkoholu izopropylowego i wody poddaje się reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku metalu alkaliczn ego w ilości od 0,85 do 1,00 mola wodorotlenku w przeliczeniu na jedną grupę fenolową węglowodoru polihydroksyfenolowego, po końcowym dehydrochlorowaniu i oczyszczaniu produktu, po usunięciu frakcji wodnej zawierającej chlorek metalu alkalicznego i oddestylowaniu rozpuszczalników i nieprzereagowanej epichlorohydryny, reakcję prowadzi się w temperaturze w środowisku rozpuszczalników stosowanych w ilości od 20 do 150% w odniesieniu do masy żywicy oraz w obecności wody w ilości od 5 do 50% w odniesieniu do masy żywicy, wprowadzając do mieszaniny reakcyjnej wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego w ilości 0,8-1,2 mola wodorotlenku na 1 mol chloru związanego organicznie, z żywicy usuwa się frakcję wodną zawierającą chlorek metalu alkalicznego, przemywa się wodą, oraz poddaje się destylacji.
Ciekłe żywice epoksydowe otrzymywane jednostopniową metodą rozpuszczalnikową zawierają ponad 2,5% grup α-glikolowych oraz ponad 0,05% chloru hydrolizującego.
Bardziej rozpowszechniony jest dwustopniowy proces syntezy, w którym etapy addycji i deh ydrochlorowania są rozdzielone w czasie. W metodzie dwustopniowej zmniejsza się udział reakcji konkurencyjnych i niepożądane zużycie epichlorohydryny, na korzyść wzrostu wydajności produktu. W charakterze katalizatorów addycji stosowane są na ogół trzeciorzędowe aminy, czwartorzędowe sole i zasady amoniowe oraz analogiczne fosfiny i związki fosfoniowe.
I tak firma Dow Global Technologies Inc. w patencie WO 2009/120685 zastrzega proces produkcji ciekłych żywic epoksydowych obejmujący:
- mieszanie polihydroksylowego fenolu z epihalogenohydryną w obecności jonowego katalizatora z wytworzeniem halogenohydrynowego produktu pośredniego reakcji;
- reakcję części halogenohydrynowego produktu pośredniego z wodorotlenkiem metalu alkalicznego z otrzymaniem stałej soli w postaci suspensji w ciekłej mieszaninie zdehydrohalogenowego produktu i nieprzereagowanego halogenohydrynowego produktu pośredniego, przy czym wodorotlenek stosowany jest w ilości mniejszej od stechiometrycznej;
- usuwanie wody i epihalogenohydryny z mieszaniny reakcyjnej w postaci par;
- wydzielanie stałej soli z ciekłej mieszaniny;
PL 222 754 B1
- reakcję pozostałej części nieprzereagowanego halogenohydrynowego produktu pośredniego z wodorotlenkiem metalu alkalicznego w obecności wody z wytworzeniem roztworu organicznego, zawierającego żywicę epoksydową i nieprzereagowaną epihalogenohydrynę i wodnego roztworu, zawierającego sól,
- oddzielanie wodnego roztworu od organicznego;
- usuwanie nieprzereagowanej epichlorohydryny z ciekłej żywicy epoksydowej.
Zwykle w procesie wytwarzania żywic epoksydowych część grup epoksydowych ulega hydrol izie, w wyniku której powstają grupy α-glikolowe na końcach cząsteczek żywicy. Doskonałe właściwości przetwórcze, w tym wysoką temperaturę zeszklenia, zapewniają żywice o zawartości grup a-glikolowych poniżej 1%. Wyższa zawartość tych grup w żywicach wskazuje na nieprawidłowości w procesie jej wytwarzania oraz powoduje utrudnienia w usuwaniu zanieczyszczeń z żywicy w etapie przemywania jej roztworu wodą, z powodu tworzenia się emulsji. Jednym z najczęstszych sposobów ogr aniczenia wzrostu zawartości grup a-glikolowych w żywicy jest usuwanie produktów hydrolizy epichlorohydryny przed zawróceniem jej do reaktora (WO 9511266).
Obecność chloru organicznie związanego w żywicach epoksydowych, zwłaszcza chloru łatwo hydrolizującego występującego w grupach 1,2-chlorohydrynowych, jest również niepożądana, bowiem powoduje pogorszenie stabilności termicznej i właściwości dielektrycznych oraz zmniejszenie funkcyjności żywicy. Zawartość chloru hydrolizującego w żywicach epoksydowych nie przekracza zwykle 0,1%, a w żywicach o standardzie światowym wynosi mniej niż 0,05%.
Celem wynalazku było opracowanie sposobu otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych o n iskiej zawartości grup a-glikolowych i o niskiej zawartości chloru hydrolizującego, zapewniającego wysoką jakość produktu końcowego i niskie koszty produkcji.
Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest uzyskanie ciekłych żywic epoksydowych o wysokiej jakości w trakcie bezpośredniej reakcji węglowodoru polihydroksyfenolowego, epichlorohydryny i wody z wodorotlenkiem metalu alkalicznego przy zastosowaniu proporcji reagentów w etapie addycji jak 1 :6,5-11,5:0,4-3,4; 0,025-0,15.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że: epichlorohydrynę, węglowodór polihydroksyfenolowy i wodę przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do temperatury 25-85°C, aż do całkowitego rozpuszczenia węglowodoru polihydroksyfenolowego, nadal mieszając dozuje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, przy czym stosunki molowe wynoszą węglowodór polihydroksyfenolowy : epichlorohydryna : woda : wodorotlenek metalu alkalicznego jak 1:6,5-11,5:0,4-3,4:0,025-0,15, i reakcję prowadzi się, aż do uzyskania ponad 70% konwersji węglowodoru polihydroksyfenolowego, • ciśnienie w reaktorze obniża się do 200-400 mbar, do mieszaniny reakcyjnej o temperaturze 62-72°C dodaje się 1,775-1,9 mola wodorotlenku metalu alkalicznego, w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, w czasie 2,5-4,5 godziny, następnie masę reakcyjną miesza się jeszcze przez 0,25-2 godziny, usuwając wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji, • chlorek metalu alkalicznego powstały w procesie wymywa się wodą i oddziela się dolną warstwę solankową od warstwy organicznej, • z warstwy organicznej oddestylowuje się nieprzereagowaną epichlorohydrynę, a do uzyskanej żywicy dodaje się 20-120% w stosunku do masy żywicy rozpuszczalników o składzie: 0-100% toluen, 0-100% alkoholu izopropylowego i 0-50% wody, całość przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do 40-60°C i w czasie 5-45 minut dodaje 0,03-1,03 mola wodorotlenku metalu alkalicznego w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, reakcję prowadzi się przez kolejne 1-3 godziny, utrzymując temperaturę w zakresie 40-60°C, • mieszaninę poreakcyjną podgrzewa się do 60-80°C, dodaje się gorącą wodę, oddziela się dolną warstwę solanki, • roztwór żywicy przemywa się gorącą wodą, w celu usunięcia chlorku metalu alkalicznego, • roztworu żywicy oddestylowuje się rozpuszczalniki i wodę, a wydzieloną żywicę filtruje się. Korzystnie jest, jeżeli w procesie stosuje się bisfenol A jako węglowodór polihydroksyfenolowy. Korzystnie jest, jeżeli w procesie stosuje się bisfenol F jako węglowodór polihydroksyfenolowy. Korzystnie jest, jeżeli w procesie stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego w postaci wodnego roztworu.
Korzystnie jest, jeżeli w procesie stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego w postaci wodnego roztworu o stężeniu 40-50%.
PL 222 754 B1
Korzystnie jest, jeżeli w procesie stosuje się wodorotlenek sodu jako wodorotlenek metalu alkalicznego.
Sposób według wynalazku umożliwia prowadzenie addycji z wysoką wydajnością i wysoką selektywnością w niższym zakresie temperatur, w porównaniu do procesów addycji prowadzonych z zastosowaniem katalizatorów przeniesienia fazowego (amoniowych), wykazujących mniejszą aktywność w niższych temperaturach.
Ług sodowy użyty jako katalizator reakcji addycji jest tańszy od katalizatorów przeniesienia fazowego i nie wymaga stosowania kosztownych i skomplikowanych metod jego wydzielania, odzyskiwania i zawracania do procesu.
Ług łatwiej wymywa się z roztworu żywicy, niż katalizatory przeniesienia fazowego, których nawet niewielka ilość, pozostająca w roztworze może powodować wzrost udziału reakcji oligomeryzacji w etapie destylacyjnego wydzielania żywicy i pogorszenie jej barwy. Obecność śladowych ilości katalizatorów przeniesienia fazowego w produkcie końcowym może zakłócić przebieg procesu utwardzania żywicy oraz niekorzystnie wpłynąć na zmianę jej właściwości przetwórczych.
Oprócz tego w sposobie według wynalazku rozdział faz w etapie oddzielania solanki i warstw wodnych w etapie przemywania roztworu żywicy nie przysparza żadnych kłopotów technologicznych; jest szybki i wyraźny, podczas gdy w dotychczas stosowanych rozwiązaniach występują problemy z rozdziałem faz.
Praca z katalizatorami przeniesienia fazowego wymaga dużej ostrożności, z uwagi na ich właściwości toksyczne.
P r z y k ł a d 1
Do reaktora o pojemności 1 dm wyposażonego w płaszcz grzewczy, wkraplacz, chłodnicę zwrotną i mieszadło wprowadza się 300,72 g epichlorohydryny, 114,14 g bisfenolu A i 3,60 g wody. Zawartość reaktora podgrzewa się do 85°C i miesza, aż do całkowitego rozpuszczenia bisfenolu A, po czym dozuje się 1,02 g 49,0% wodnego roztworu NaOH. Reakcję prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 85±2°C, przy ciągłym mieszaniu reagentów.
Analiza metodą chromatografii cieczowej (HPLC) próbki mieszaniny pobranej po zakończeniu reakcji wykazuje, że konwersja bisfenolu A wynosi 74,78%.
W kolejnym etapie syntezy obniża się ciśnienie w reaktorze do 300 mbar. Następnie do mieszaniny reakcyjnej o temperaturze 65°C dodaje się 72,45 g 49,0% wodnego roztworu NaOH w czasie 3,5 godziny, usuwając jednocześnie wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji. W czasie prowadzenia reakcji temperaturę utrzymuje się w zakresie 65-67°C, a ciśnienie na poziomie 300±20 mbar. Po wdozowaniu roztworu NaOH masę reakcyjną miesza się jeszcze przez 0,5 godziny. Następnie powstały chlorek sodu rozpuszcza się w wodzie i oddziela dolną warstwę solankową od warstwy organicznej. Z roztworu żywicy oddestylowuje się nieprzereagowaną epichlorohydrynę, uzyskując żywicę o następujących właściwościach:
Liczba epoksydowa (LEP) - 0,477 mol/100 g zawartość chloru hydrolizującego - 2,465% zawartość α-glikoli - 0,342%
Do otrzymanej żywicy dodaje się 39,95 g toluenu, 19,97 g alkoholu izopropylowego i 5,71 g wody. Przy ciągłym mieszaniu roztwór żywicy podgrzewa się do 50°C i w czasie 15 minut dodaje w sposób ciągły 19,11 g 49,0% wodnego roztworu NaOH. Po wprowadzeniu roztworu NaOH reakcję prowadzi się przez kolejną 1 godzinę i 45 minut, utrzymując temperaturę w zakresie 50-55°C. Po zakończeniu reakcji mieszaninę poreakcyjną podgrzewa się do 70°C, dodaje się gorącą wodę, w celu rozpuszczenia powstałego NaCI, i oddziela się dolną warstwę solanki. Roztwór żywicy po kilkukrotnym przemyciu wodą poddaje się destylacji, usuwając rozpuszczalniki i wydzielając produkt, który po filtracji charakteryzuje się poniższymi właściwościami:
LEP - 0,528 mol/100 g, zawartość chloru hydrolizującego - 0,016%, zawartość α-glikoli - 0,620%.
P r z y k ł a d 2 3
Do reaktora o pojemności 1 dm3 wyposażonego w płaszcz grzewczy, wkraplacz, chłodnicę zwrotną i mieszadło wprowadza się 532,05 g epichlorohydryny, 114,14 g bisfenolu A i 30,60 g wody. Zawartość reaktora miesza się w 25°C, aż do całkowitego rozpuszczenia bisfenolu A, po czym dozuje
PL 222 754 B1 się 6,12 g 49,0% wodnego roztworu NaOH. Reakcję prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 25±2°C, przy ciągłym mieszaniu reagentów. Analiza HPLC próbki mieszaniny pobranej po zakończeniu reakcji wykazała, że konwersja bisfenolu A wynosi 88,29%.
W kolejnym etapie syntezy mieszaninę reakcyjną podgrzewa się do 65°C, obniżając ciśnienie w reaktorze do 300 mbar. Następnie dodaje się 77,55 g 49,0% wodnego roztworu NaOH w czasie 3,5 godziny, usuwając jednocześnie wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji. W czasie reakcji utrzymuje się temperaturę w zakresie 66-68°C, a ciśnienie na poziomie 300±20 mbar. Po wdozowaniu roztworu NaOH mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w tych warunkach jeszcze przez 0,5 godziny. Następnie powstały chlorek sodu rozpuszcza w wodzie i oddzielona dolną warstwę solankową od warstwy organicznej. Z roztworu żywicy oddestylowuje się nieprzereagowaną epichlorohydrynę, uzyskując żywicę o następujących właściwościach:
LEP - 0,548 mol/100 g, zawartość chloru hydrolizującego - 0,415%, zawartość α-glikoli - 0,275%.
W następnym etapie procesu do żywicy dodaje się 88,38 g toluenu, 37,88 g alkoholu izoprop ylowego i 21,05 g wody. Przy ciągłym mieszaniu roztwór żywicy podgrzewa się do 50°C i w czasie 15 minut dozuje się porcjami 1,93 g 49,0% wodnego roztworu NaOH. Po wprowadzeniu roztworu NaOH reakcję prowadzi się przez kolejną 1 godzinę i 45 minut, utrzymując temperaturę 50-55°C. Po zakończeniu reakcji mieszaninę poreakcyjną podgrzewa do 70°C, dodaje się gorącą wodę, w celu rozpuszczenia powstałego NaCI, i oddziela dolną warstwę solanki. Roztwór żywicy po kilkukrotnym przemyciu wodą poddaje się destylacji, usuwając rozpuszczalniki i wydzielając produkt, który po filtracji charakteryzuje się poniższymi właściwościami:
LEP - 0,556 mol/100 g, zawartość chloru hydrolizującego - 0,008%, zawartość α-glikoli - 0,493%.
P r z y k ł a d 3
Do reaktora o pojemności 2 dm wyposażonego w płaszcz grzewczy, wkraplacz, chłodnicę zwrotną i mieszadło wprowadza się 600,0 g epichlorohydryny, 200,0 g bisfenolu A i 12,3 g wody. Zawartość reaktora miesza się w 55°C, aż do całkowitego rozpuszczenia bisfenolu A, po czym dozuje się 5,6 g 46,7% wodnego roztworu NaOH. Reakcję prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 55±2°C, przy ciągłym mieszaniu reagentów. Analiza HPLC próbki mieszaniny pobranej po zakończeniu reakcji wykazuje, że konwersja bisfenolu A wynosi 87,13%.
W kolejnym etapie syntezy podgrzewa mieszaninę reakcyjną do 65°C, obniżając ciśnienie w reaktorze do 300 mbar. Następnie dodaje się 130,7 g 49,7% wodnego roztworu NaOH w czasie 3,0 godziny, usuwając jednocześnie wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji. W czasie reakcji utrzymuje się temperaturę w zakresie 64-67°C, a ciśnienie na poziomie 300±20 mbar. Po wdozowaniu roztworu NaOH mieszaninę reakcyjną utrzymuje się w tych warunkach jeszcze przez 0,5 godziny, w celu zakończenia reakcji. Następnie powstały chlorek sodu rozpuszcza się w wodzie i oddziela się dolną warstwę solankową od warstwy organicznej. Z roztworu żywicy oddestylowuje się a nieprzereagowaną epichlorohydrynę, uzyskując żywicę o następujących właściwościach:
LEP - 0,504 mol/100 g, zawartość chloru hydrolizującego - 1,580% zawartość α-glikoli - 0,242%
W następnym etapie procesu do żywicy dodaje się 55,9 g toluenu, 32,78 g alkoholu izopropylowego i 9,6 g wody. Przy ciągłym mieszaniu roztwór żywicy podgrzewa się do 50°C i w czasie 15 minut dozuje się 16,5 g 49,7% wodnego roztworu NaOH. Po wprowadzeniu roztworu NaOH reakcję prowadzi się przez kolejną 1 godzinę i 45 minut, utrzymując temperaturę 50-55°C. Po zakończeniu reakcji mieszaninę poreakcyjną podgrzewa się do 70°C, dodaje się gorącą wodę w celu rozpuszczenia powstałego NaCI, i oddziela się dolną warstwę solanki. Roztwór żywicy po kilkukrotnym przemyciu wodą poddaje się destylacji, usuwając rozpuszczalniki i wydzielając produkt, który po filtracji charakteryzuje się poniższymi właściwościami:
LEP - 0,545 mol/100 g, zawartość chloru hydrolizującego - 0,004%, zawartość α-glikoli - 0,550%.
PL 222 754 B1
Ciekłe żywice epoksydowe otrzymywane sposobem według wynalazku charakteryzują się wysoką jakością. Zawierają poniżej 2,5% grup α-glikolowych oraz poniżej 0,05% chloru hydrolizującego.
Sposób według wynalazku pozwala osiągać wysoką jakość żywic, osiąganą dotychczas tylko metodami dwuetapowymi z zastosowaniem kłopotliwych katalizatorów przeniesienia fazowego.
Claims (6)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych, znamienny tym, że:• epichlorohydrynę, węglowodór polihydroksyfenolowy i wodę przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do temperatury 25-85°C, aż do całkowitego rozpuszczenia węglowodoru polihydroksyfenolowego, nadal mieszając dozuje się wodny roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego, przy czym stosunki molowe wynoszą węglowodór polihydroksyfenolowy : epichlorohydryna : woda : wodorotlenek metalu alkalicznego jak 1:6,5-11,5:0,4-3,4 :0,025-0,15, i reakcję prowadzi się, aż do uzyskania ponad 70% konwersji węglowodoru polihydroksyfenolowego, • ciśnienie w reaktorze obniża się do 200-400 mbar, do mieszaniny reakcyjnej o temperaturze 62-72°C dodaje się 1,775-1,9 mola wodorotlenku metalu alkalicznego, w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, w czasie 2,5-4,5 godziny, następnie masę reakcyjną miesza się jeszcze przez 0,25-2 godziny, usuwając wodę z układu reakcyjnego w postaci azeotropu z epichlorohydryną i zawracając warstwę epichlorohydrynową do środowiska reakcji, • chlorek metalu alkalicznego powstały w procesie wymywa się wodą i oddziela się dolną warstwę solankową od warstwy organicznej, • z warstwy organicznej oddestylowuje się nieprzereagowaną epichlorohydrynę, a do uzyskanej żywicy dodaje się 20-120% w stosunku do masy żywicy rozpuszczalników o składzie: 0-100% toluen, 0-100% alkoholu izopropylowego i 0-50% wody, całość przy ciągłym mieszaniu podgrzewa się do 40-60°C i w czasie 5-45 minut dodaje 0,03-1,03 mola wodorotlenku metalu alkalicznego w przeliczeniu na 1 mol węglowodoru polihydroksyfenolowego, reakcję prowadzi się przez kolejne 1-3 godziny, utrzymując temperaturę w zakresie 40-60°C, • mieszaninę poreakcyjną podgrzewa się do 60-80°C, dodaje się gorącą wodę, oddziela się dolną warstwę solanki, • roztwór żywicy przemywa się gorącą wodą, w celu usunięcia chlorku metalu alkalicznego, • z roztworu żywicy oddestylowuje się rozpuszczalniki i wodę, a wydzieloną żywicę filtruje się.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie stosuje się bisfenol A jako węglowodór polihydroksyfenolowy.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie stosuje się bisfenol F jako węglowodór polihydroksyfenolowy.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego w postaci wodnego roztworu.
- 5. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że w procesie stosuje się wodorotlenek metalu alkalicznego w postaci wodnego roztworu o stężeniu 40-50%.
- 6. Sposób według zastrz. 1 , znamienny tym, że stosuje się wodorotlenek sodu jako wodorotlenek metalu alkalicznego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406587A PL222754B1 (pl) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406587A PL222754B1 (pl) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL406587A1 PL406587A1 (pl) | 2015-06-22 |
| PL222754B1 true PL222754B1 (pl) | 2016-09-30 |
Family
ID=53396798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL406587A PL222754B1 (pl) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | Sposób otrzymywania ciekłych żywic epoksydowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL222754B1 (pl) |
-
2013
- 2013-12-19 PL PL406587A patent/PL222754B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL406587A1 (pl) | 2015-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101384835B1 (ko) | 분지형 모노카르복시산의 글리시딜 에스테르를 제조하는 방법 | |
| WO2012065879A1 (en) | Process for the preparation of 2-oxo-[1,3] dioxolane-4-carboxylic acid esters | |
| CN113906014A (zh) | 生产羟甲基糠醛的方法 | |
| KR101590446B1 (ko) | 고순도 분지형 모노카르복실산 변성 에폭시 반응성 희석제의 제조 방법 | |
| JP2012056898A (ja) | アルカンチオールの製造方法 | |
| JP5962929B2 (ja) | ジアリルビスフェノール類の一貫製造方法 | |
| CN110922595B (zh) | 一种制备聚硫醇类固化剂的催化剂及其应用 | |
| CN110527076B (zh) | 一种环氧树脂用高品质聚硫醇类固化剂的制备方法 | |
| CN113444039A (zh) | 一种利用离子液体制备2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉的方法 | |
| TWI487729B (zh) | 聚縮水甘油醚之製造方法 | |
| JP2012219081A (ja) | 高純度ジグリシジルアミン系エポキシ化合物およびその製造方法 | |
| JP6092502B2 (ja) | アルキルジオールモノグリシジルエーテルの製造方法 | |
| CN102408454B (zh) | 一种合成茂金属羰基衍生物的方法 | |
| JP4383180B2 (ja) | 結晶性エポキシ化合物の製造方法 | |
| EP2532646A1 (en) | Process for preparing esters and organic halides | |
| PL225455B1 (pl) | Sposób otrzymywania glicydylowych eterów monohydroksylowych fenoli | |
| US10131613B2 (en) | Esterification process | |
| KR102730063B1 (ko) | 디에폭사이드 화합물의 제조방법 | |
| KR101885004B1 (ko) | 에폭시 수지의 제조방법 | |
| KR101885005B1 (ko) | 에폭시 수지의 제조방법 | |
| WO2017134609A1 (en) | A process for preparation of an aromatic n-glycidylamine | |
| US9206119B2 (en) | Process for preparing β-mercaptocarboxylic acid | |
| CN119744200A (zh) | 聚碳酸酯类树脂解聚用催化剂、制备方法、聚碳酸酯类树脂的分解方法和催化剂的回收方法 | |
| PL217010B1 (pl) | Sposób wytwarzania płynnych żywic epoksydowych | |
| WO2010086877A2 (en) | Process for the preparation of 3-bromo - 4 - fluorobenzaldehyde |