一、工艺技术路线的选择 邻甲酚甲醛环氧树脂(ECN)的合成路线,国外大都采用邻甲酚与甲醛在酸性催化剂的存在下,缩聚而成的邻甲酚甲醛树脂,然后该树脂在催化剂的存在下与环氧氯丙烷反应,生成邻甲酚甲醛环氧树脂的路线。该工艺技术路线具有合成工艺简单、对设备要求低、产品质量稳定、容易操作等优点,并适宜大规模生产。 二、化学反应机理 根据上述反应路线化学反应可分成3个阶段,第一阶段,邻甲酚和甲醛两个单体在催化剂存在下,以水为分散介质,在搅拌下形成液% 液悬浮均一体。在一定的温度条件下,进行缩聚反应,生成线型结构的邻甲酚甲醛树脂[即所谓Novolak树脂(酚醛清漆树脂)]。第二阶段,该Novolak树脂在催化剂存在下与超量的环氧氯丙烷在一定的温度条件下起开环醚化反应,生成开环醚化物。第三阶段,这种开环醚化物在NaOH的作用下脱去HCl闭环生成我们所需要的线型邻甲酚甲醛环氧树脂。其反应式如下: 成品树脂的分子量和软化点可以通过邻甲酚与甲醛的配比,采用适当的催化剂用量和浓度,以及适当的反应时间等来控制。 此外采用纯度较高的邻甲酚为原料是至关重要的。高纯度的邻甲酚作原料从理论上根本保证了缩聚反应所得的树脂为线型结构的Novolak树脂。因为邻甲酚通常只有2个活化反应点,甲醛也属双官能度的单体,因此即使在甲醛过量的情况下,理论上也只能形成线型结构的Novolak树脂。这样不但反应所得的树脂纯度高,而且有效地避免了胶联的危险性。 三、三废处理及综合利用 在邻甲酚甲醛环氧树脂的合成过程中,三废主要产生在合成邻甲酚甲醛树脂的水洗过程中。其性质是含有微量的酚和醛以及低浓度的酸水。 邻甲酚甲醛树脂反应结束,母液可以放在下一次投料中循环使用。以后各次水洗所产生的废水,集中收集,一般每生产1t邻甲酚甲醛环氧树脂产生8.5t废水。其各组分的含量大致如下: 含酚量 1.76~2.8mg/L 含醛量 0.26%~0.75%(质量分数) 酸 度 0.06%~0.19%(质量分数) 化学耗氧量(COD) 3000~15000mg/L 对于这种含酚废水可集中统一处理。处理的方法是在混合酚中加入过量的甲醛在酸性催化剂存在下,反应生成交联树脂。使废水达到排放标准。 四、成品邻甲酚甲醛环氟树脂的主要技术指标 外观 淡黄色至棕色透明固体 软化点 75~90℃(环球法) 环氧值 0.42~0.50mol/100g(盐酸-丙酮法) 为了制得高纯度低氯离子含量的邻甲酚甲醛环氧树脂,以满足集成电路用塑封材料(对于保护电子元件免受环境腐蚀,提高使用寿命)的要求,李宝芳,董耿蛟研究了工艺条件与产物氯离子含量、环氧值的关系及其合成规律(见图2-4)。发现原料配方,碱用量对氯含量影响较大(见图2-5),反应时间和原料配比的增加可使环氧值增大。结果得到了可水解氯含量小于500μl/L的高纯度邻甲酚甲醛环氧树脂。 闭环反应条件和产物环氧值、可水解氯含量的关系见图2-6及图2-7。 |