氢化双酚a环氧树脂生产工艺及环境问题分析与治理.doc

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1、氢化双酚A环氧树脂生产工艺及环境问题分析与治理董群摘要：分析了氢化双酚A环氧树脂合成机理，提出了氢化双酚A环氧树脂的生产工艺，分析了环氧树脂环境现状，分析民氢化双酚A环氧树脂生产过程中环境污染物，以及废水、废气、废渣来源，最后提出了“三废”的治理方法。关键词：氢化双酚A环氧树脂；生产工艺；环境现状；污染物；废水；废气；废渣氢化双酚A环氧树脂是一种分子中不含双键的环氧树脂，是氢化双酚A和环氧氯丙烷在催化剂作用下开环反应生成了氯醇醚，而后加碱进行闭环反应，制备了低分子质量氢化双酚A型还氧树脂，再将其进一步与氢化双酚A等进行加聚反应，得到高

2、分子质量环氧树脂。分子中不含双键的环氧树脂体系比含双键的双酚A型环氧树脂体系耐候性能优越，具有耐候性好，电性能优良、粘度低、加工工艺性好等优点，固化物的物理性能同双酚A型环氧树脂相近。氢化双酚A型环氧树脂作为耐候型环氧树脂，解决了普通双酚A型环氧树脂固化物耐候性较差，在室外易老化、风化，在室外产品上应用的限制问题。1氢化双酚A环氧树脂合成机理以及生产工艺1.1氢化双酚A环氧树脂合成机理氢化双酚A为双酚A在催化剂作用下高温高压下进行加氢反应得到。分子结构中的酚羟基转化为醇羟基，具有脂环族多元醇特性。与酚类化合物比，脂环族多元醇由于没有苯

3、环的大π键结构，醇羟基远没有酚羟基活泼，其液态环氧树脂的合成方法类似于双酚A型环氧树脂，即氢化双酚A与环氧氯丙烷醚化生成氯醇醚,加碱进行闭环反应,制得环氧树脂。不过，氢化双酚A与环氧氯丙烷的开环反应需要用酸性极强的路易斯酸如BF3络合物催化，而双酚A与环氧氯丙烷的开环反应容易的多，所用催化剂如季铵盐苄基三乙基氯化铵、四甲基氯化铵等,冠醚、氯化胆碱。溶剂选择：环氧树脂生产采用大量溶剂作为萃取剂，溶剂的选用十分关键。环氧树脂溶解度参数约为1918，因此必须选择溶解度参数与环氧树脂相接近的溶剂,必要时采用混合溶剂,例如甲苯-正丁醇,甲基异丁

4、基酮-正丁醇等。苯的溶解度参数与环氧树脂最接近,可以作为环氧树脂的良好溶剂，但是自身沸点低，挥发性强，不利于溶解较高软化点的树脂,同时水洗后处理温度偏低,不利于清洁生产。甲苯或甲基异丁基酮溶解性能较强，均可以作为合适的溶剂，毒性较小，水洗温度较高,基本上无气味，水洗分层效果好，不易乳化，可以减少水洗排放水中的甲苯量，减少处理负荷，有效降低化学需氧量(COD)值,保护环境。不过,甲基异丁基酮具有酮的刺激性气味,合适的溶剂为甲苯。氢化双酚A型环氧树脂的合成主要分为醚化反应和环化反应两个阶段．反应进行的难点主要在第一步醚化反应，氢化双酚A中

5、因没有苯环的大兀键结构测定，所以其羟基远没有酚羟基活泼，反应比较困难．通常在脂环族环氧树脂合成中，醚化阶段酸性催化剂活性较高，通常为路易斯酸类．常见的路易斯酸如三氟化硼一乙醚络合物，三氯化铝等未达到理想的催化效果。故用一种改性季铵，并与NaOH配合使用，取得了良好的催化效果．催化机理如下：同时，反应会不可避免出现一些副反应，造成环氧值下降．主要的副产物结构也有如下3种．初次合成出的树脂，在低温下放置48h以上就会在试管壁上出现少量白色沉淀，并随时间的延长而略有增多，沉淀物的红外光谱分析显示就是原料HBPA。1.2氢化双酚A环氧树脂工艺

6、流程我们自己制备原料氢化双酚A，计划生产20000t/年。一部分用作生产树脂的原料，一部分用作出售。（1）加氢工艺流程图及工艺流程叙述双酚A催化加氢工艺如下图：图1双酚A加氢工艺流程图氢化双酚A化学名2、2'-双对羟基环己基丙烷(HBPA)，是将双酚A分子中2个苯环进行饱和加氢得到的脂环族二元醇。HBPA有3种异构体，产物一般为3种异构体的混合物，沸点253～257℃(2．67kPa)，白色固体，不溶于水，溶于苯、丙酮等有机溶剂，有吸湿性。HBPA以双酚A为原料在溶液状态下经催化加氢反应制备。首先用氮气排空，加料BPA以及溶剂异丙醇及

7、催化剂后抽成真空通入氢气，压力达到8Mp后开始搅拌反应，夹套内通入水蒸气加热至160℃，压力6Mp。反应6h后抽入带夹套的中间储罐，冷却水冷却，异丙醇液化，多余氢气与残余的异丙醇气体通入冷凝器，回收异丙醇。最后用泵抽出液体至中间储罐，通过压滤机过滤出催化剂，得到所需产物。（2）氢化双酚A环氧树脂合成工艺流程及叙述图2氢化双酚A环氧树脂合成工艺流程先用氢化双酚A（HBPA）与环氧氯丙烷（ECH）进行醚化反应，开环后通过滴加碱液进行缩合反应。氢化双酚A和环氧氯丙烷加入搅拌反应釜中并且用甲苯作为溶剂溶解，加入催化剂，水蒸气通入夹套加热，至6

8、0℃反应8h后常温冷却，用泵抽入另一个反应釜，滴加NaOH，加热到80℃并保温8h后用水洗，分层，废水从底部排出。先蒸馏出大部分甲苯，冷凝回收，然后用薄膜蒸发器蒸发出剩余甲苯，进入同一个甲苯回收罐。最后树脂冷却，成品罐装