30 Технология производства смолы э-40

Брутто-реакция

Побочные

1 гидролиз ЭХГ

Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-Сl + H₂O (+NaOH) → СН₂(ОН)-СН(ОН)-СН₂(ОН) глицерин

2 гидролиз эпоксидн группы самой смолы

Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂ + H₂O(+NaOH) → Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО-СН₂-СН(ОН)-СН₂(ОН)

3 Взаимодействие хлоргидрильных групп с эпоксидной группой смолы

~-СН(ОН)-СН₂-Cl + Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂ →

~-СН(СН₂-Cl)-О-СН₂-СН(ОН)-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂

1. Исходное сырье

1. Дифенилолпропан (4,4’- дигидроксидифенилпропан)

НО-кольцо-С(СН₃)₂-кольцо-ОН

Белый порошок, растворяется в воде

Т_пл = 155⁰С

2. Эпихлоргидрин Н₂С - СН-СН₂-Сl

\ /

Жидкость О

Т_кип = 116⁰С

3. 10 % водный раствор NaOH

NaOH – дегидрохлорирующий агент

4. Толуол

Т_кип = 110⁰С

Для растворения смолы и азеотропного обезвоживания

5. СО₂ для нейтрализации избытка NaOH

2. Выпускная форма – высоковязкая жидкость, прозрачная , желтоватого цвета, содержащая от 1 до 9 % толуола

3. Химизм

2НО-кольцо-С(СН₃)₂-кольцо-ОН + 3 Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-Сl (3NaOH, Т≤75 ⁰С) → Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-скобка-О-кольцо-С(СН₃)₂-кольцо-О-СН₂-СН(ОН)-СН₂-скобка-О кольцо-С(СН₃)₂-кольцо-О-СН₂-НС ︠О︡ СН₂ + 3NaCl + H₂O

Включает ряд последовательных реакций с участием NaOH, приводящих к образованию олигомера.

Главная задача заключается в том, что нужно получить на обоих концах эпоксидные группы. Чтобы это обеспечить нужно синтез проводить в избытке ЭХГ. Чем больше избыток ЭХГ, чем ММ будет меньше. Для смолы Э-40 мольные соотношения ДФП-ЭХГ должно составлять 2:3.

Процесс осложняется побочными реакциями:

1. Гидролиз ЭХГ

Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-Сl + H₂O (+NaOH) → СН₂(ОН)-СН(ОН)-СН₂(ОН) глицерин

Эта реакция нарушает мольное соотношение ДФП-ЭХГ, что приводит к изменению ММ. Поэтому на самом деле в реактор загружают избыток ЭХГ по отношению к теоретическому.

2. Гидролиз эпоксидных групп самой смолы

Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂ + H₂O(+NaOH) → Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО-СН₂-СН(ОН)-СН₂(ОН)

Реакция нежелательная, потому что не получаем на обоих концах эпоксидные группы. Реакция приводит к браку, потому что такая смола не будет отверждаться на подложке, т.к отвердители которые работают по эпоксидным группам не будут работать. Сами эпоксидные смолы не способны отверждаться.

3) Взаимодействие хлоргидринных групп с эпоксидной группой смолы.

~-СН(ОН)-СН₂-Cl + Н₂С ︠О︡ СН-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂ →

~-СН(СН₂-Cl)-О-СН₂-СН(ОН)-СН₂-ЭО- СН₂-НС ︠О︡ СН₂

В результате в готовом лаке обнаруживается связанный хлор, это тоже плохо. Содержание связанного хлора определяется аналитически и его кол-во не должно превыш. 0,5%.

Указанные побочные реакции протекают параллельно основным и чтобы их минимизировать синтез проводят при оптим. температуре, а именно не более 75⁰С. Увеличение этой температуры увеличит скорости всех реакций, в том числе и побочных и приведет к браку.

4) Особенности технологии

Определяются химизмом и режимами их реализации.

1. Эта реакция экзотермич, т.е. идет с выделением тепла. Поэтому, чтобы не допустить перегрева реакц. массы ее сначала нагревают до 50⁰С, затем обогрев отключают, а температура повышается самопроизвольно, т е спонтанно за счет тепла реакций. Тогда риск перегрева будет минимальный. В экстремальных ситуациях, чтобы избежать перегрева в рубашку реактора подают захоложенную воду.

2. Чтобы предотвратить перегрев реакц. массы водн. раствор щелочи загружают порциями, постепенно (в 3 приема)

3. Синтез проводят в одном реакторе с паровым обогревом. При этом образующийся олигомер выпадает из реакц. массы, потому что он нерастворим в воде. Среда водная т.к. берем водный раствор NaOH. Отсюда следует, что процесс протекает в гетерофазной среде.

4. Выпавшую смолу растворяют в толуоле и образуется два слоя. Нижний слой (вода+NaCl частично). Верхний слой – толуольный р-р смолы, NaCl большая часть и вода частично.

Нижний слов смывают. После этого проводят нейтрализацию избытка NaOH СО₂, затем азеотропное обезвоживание. На выходе из реактора будем иметь обезвож. Толуольн. Раствор смолы с примесью NaCl. Он будет мутным, потому что NaCl не растворяется в толуоле и его можно будет отделить фильтрацией.

5. Второй аппарат, роторно-дисковая колонна, предназначен для отгонки толуола из р-ра смолы. Это аппарат непрерывного действия, поэтому в него непрерывно подается отфтльтров. р-р смолы и из него непрерывно выводится готовый продукт.

5) Технология

Технологическая операция	Т,0С	Реакция аппарат	Аппарат
Загружаем ДФП и ЭХГ и нагреваем. Получаем однородную смесь	До 50	нет	Реактор с паровым обогревом
Загрузка водн. р-ра NaOH постепенно тремя порциями и проведение синтеза. Образовавшаяся смола выпадает в виде осадка, процесс синтеза идет в водной гетерофазной среде.	Не более 75		-
Загрузка толуола и растворение смолы	-	нет	-
Остановка мешалки и проведение отстаивания. Образуется два слоя:нижний слой (вода+NaCl частично). Верхний слой – толуольный р-р смолы, NaCl большая часть и вода частично.	50	нет	-
Слив маточника	50	нет	-
Загрузка диоксида углерода и проведение нейтрализацииNaOH	50	2NaOH+CO2=Na2CO3+ вода
Проведение азеотропного обезвоживания. Получаем обезвоженный толуольный раствор смолы	80-90 вакуум	нет	Из реактора в конденсатор и далее в разделит. сосуд
Слив продукта	40	нет	Из реактора в емкость для нефильтрованного раствора
Проведение фильтрации	40	нет	Не тарельчатый фильтр, далее в сборник фильтрованного лака
Проведение отгонки толуола	80-90 вакуум	нет	Из РДК в приемники
Непрерывный слив готовой смолы	80-90	нет	Из РДК в сборники
Фасовка4ё	80-90	нет	В тару