粉末涂料用环氧树脂的合成研究

Ｔｈｅｓｉｓ

粉末涂料用环氧树脂的合成研究

孙书静

（辽宁省辽中县水利化工设备厂　　辽宁　辽中　１１０２００）

【摘要】：本文介绍了粉末涂料用环氧树脂的合成方法。详细讨论了一步溶剂法合成环氧树脂的工艺条件。确定了溶剂、碱用量、反应时间等因素的影响。

【关键词】：环氧树脂　　合成　　溶剂

环氧树脂是粉末涂料的最主要原材料之一，用量较大。粉末涂料用的环氧树脂，通常采用所谓“４”型双酚Ａ型固体环氧树脂［ｌ］。其结构通式为：

合成法当中又分为水洗法和溶剂萃取法。二步合成法又分为本体聚合法和催化聚合法。在一步合成法中［２］，水洗法和溶剂萃取法基本相同，只是在树脂合

服了水洗法的用水量大的缺点。但两者合成得到的树脂色泽较深，难以用于高档的环氧涂料。在二步合成法当中［３］，首先必须合成一定分子量的低分子量的

其平均聚合度ｎ　＝４，平均环氧值Ｅｖ　＝　０．１２当量／１００　ｇ。

目前，我国环氧树脂生产厂家主要采用一步法和二步法的生产工艺。一步

成后处理方法不同。水洗法的处理方法是将树脂直接用水洗至中性和无无机氯离子为止，这样用水量非常大，往往要洗１０几遍才能达到目的。溶剂萃取法克

环氧树脂，然后将一定配比的低分子量环氧树脂和双酚Ａ在高温条件下（～２００℃）发生本体聚合或者在催化剂条件下于１５０～１７０℃聚合。由于反应温度较

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高，因此其副反应多，生成物中含有枝链结构。不仅环氧值偏低，且溶解性较差，甚至反应中会发生胶结。由于二步法合成增加了低分子量环氧树脂合成工序，生产成本也较高。

从以上讨论可知，欲得到较高质量的环氧树脂，又要降低生产成本，我们认为采用一步溶剂法不失为一种比较理想的工艺，其产品质量可靠，生产成本低。

１　溶剂法工艺流程

先将一定配比的双酚Ａ、环氧氯丙烷和有机溶剂投入反应釜中进行搅拌，加热溶解后在５０～７５℃之间滴加氢氧化钠水溶液使其反应。氢氧化钠水溶液滴加完毕后，将反应温度升至８５～９５℃，继续保温８～９ｈ，然后加入大量溶剂萃取，再经水洗、过滤、脱去溶剂即得成品。此方法反应温度易控制，成品树脂透明度好，机械杂质和凝胶粒子少，产品收率高。其工艺流程见图ｌ　。

２　溶剂法工艺条件２．１溶剂的选择

按双酚Ａ与环氧氯丙烷１∶１．２１８的摩尔配比加入反应瓶中，加入不同的溶剂，加热溶解后，滴加一定量的氢氧化钠溶剂。反应一定时间，产品按工艺流程中所示方法处理，结果如表１所示。

表１　　不同溶剂对环氧树脂合成的影响

注：根据ＨＧ２－７４　１－７２标准

从不同的反应溶剂所得到的产品质量可以看出，当使用二甲苯、甲苯、氯苯作溶剂时都得不到合格的产品。这可能是因为双酚Ａ在这些溶剂之中溶解温

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度太高，导致反应温度过高，双酚Ａ与从实验结果可以看出，当ＮａＯＨ溶环氧氯丙烷反应速度过快，生成的环液浓度过高时合成得到的环氧树脂不能氧树脂分子量分布过宽。使用氯苯作成为粉末状固体。这可能是因为碱浓度溶剂时，由于氯苯的相对密度较高过高；反应速度快，树脂的分子量分布（１．１０６４），在萃取过程中，有机层处过宽所至。

于下方，放盐水不便。使用混和溶剂使得双酚Ａ的溶解温度大大降低，因２．３　碱用量的影响

此聚合温度可以控制在较低温度范围内根据以上反应条件，改变氢氧化钠（８５～９０％）。这样，双酚Ａ与环氧氯丙烷的用量，合成得到的环氧树脂经有机氯的聚合速度可以得到控制，从而得到合含量、环氧值、和软化点测定，其结果如表３所示。

格产品。

从不同的ＮａＯＨ用量来看，当双酚Ａ∶环氧氯丙烷∶ＮａＯＨ的摩尔之比为２．２　碱浓度的影响

１∶１．２１８∶１．３５０时，有机氯含量约１０－按双酚Ａ、环氧氯丙烷、ＮａＯＨ的４当量／１００　ｇ大大低于ＨＧ２－７４　１－摩尔配比为１∶１．２１８∶１．２１８的量加入７２标准（＜０．０２当量／１００　ｇ），其环氧反应瓶中，加入３００ｍＬ混和溶剂，加热溶值和软化点都达到ＨＧ２－７４１－７２标准。解后在５０～６０℃之间滴加不同浓度的这可能是因为过量的碱存在，可以使环氧树脂中的有机氯进一步水解，从而使ＮａＯＨ溶液，滴加时间为１．５ｈ，升温至８５～有机氯含量降低（有机氯含量偏高，大９０℃，继续保温８５～９０℃，结果如表２。

大影响环氧树脂的成膜性能）。环氧氯丙烷双酚Ａ有机溶剂ＮａＯＨ溶液溶解反应萃取水洗过虑脱溶剂成品图１　溶剂法工艺流程氢氧化钠浓度／％　　　１０　　　　　　　２０　　　　　　　３０环氧树脂的性状　　粉末固体　　胶状固体　胶状表２　　ＮａＯＨ溶液的浓度对环氧树脂的影响

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值＞０．１３，说明环氧树脂的分子量偏

注：Ａ：双酚Ａ：环氧氯丙烷：ＮａＯＨ＝１∶１．２１８∶１．２１８；

Ｂ：双酚Ａ：环氧氯丙烷：ＮａＯＨ＝１∶１．２１８∶１．３１８；

Ｃ：双酚Ａ：环氧氯丙烷：ＮａＯＨ＝１∶１．２１８∶１．３５００

低，聚合度＜４。当反应时间＞１１ｈ时，其环氧值＜０．１２，说明环氧树脂的分子量过高，聚合度＞４。因此反应时间为８～９ｈ最好。

３　　结论

２．４　　反应时间的影响

按照以上的摩尔配比、反应温度等条件，改变反应时间，得到的环

表３　　ＮａＯＨ的用量对环氧树脂的用量

从以上几方面的研究表明，一步溶剂法合成环氧树脂工艺简单，反应温度易控制，得到的环氧树脂质量高，适用于高档粉末涂料之用。其最佳反应条件投料配比双酚Ａ∶环氧氯丙烷∶氢氧化钠为１∶１．２１８∶１．３５０，反应温度为８５～９０℃，反应时间为８～９ｈ，氢氧化钠溶液浓度为１０％，环氧树脂收率＞８４％。

氧树脂经环氧值测定，其结果如表４所示。

从不同的反应时间得到不同的环

表４反应时间对环氧树脂的环氧值的影响

氧值来看，当反应时间＜８ｈ时，其环氧

参考文献

１．施宁等．粉末涂料与涂装〔Ｊ〕，１９９０，（１），１２

２．粉末涂料与涂装论文选编〔Ａ〕，上海科技文献出版社，１９９６，（２），１３２３．董耿蛟等．热固性树脂〔Ｍ〕。１　９８９，（１），３

The powder coating uses the epoxy resin the

synthesis research

　Ｓｕｎ　Ｓｈｕｊｉｎｇ

（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｌｉａｏｚｈｏｎｇ　Ｃｏｕｎｔｙ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｐｌａｎｔ，　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｌｉａｏｃｈｕｎｇ　１１０２００）

Abstract: introduced the powder coating uses the epoxy resin the synthetic method. Discussed step solvent extractionsynthesis epoxy resin technological conditions in detail. Has determined factor and so on resolver, alkali amount used, reactiontime influences.

key word: epoxy resin synthesis Resolver

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