双酚A聚氧丙烯醚的应用

2020/2/19 8:06:22

背景及概述[1]

双酚A(BisphenolA),又名2,2-双酚基丙烷[1],是一种重要的有机化工原料,主要用于制备环氧树脂(约占30%)和聚碳酸酯(约占66%)等多种高分子材料。双酚A聚醚多元醇(BHT-BPA)是双酚A的重要衍生物,它通常由双酚A为起始剂,环氧化合物或碳酸乙烯酯等为引发剂,通过一定的条件反应生成双酚A聚醚多元醇。引发剂一般为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷和聚碳酸乙烯酯等具有开环性的化合物,也有氯乙醇、溴丙炔等卤代烃。

制备的聚醚多元醇通常包括:双酚A聚氧乙烯醚、双酚A聚氧丙烯醚、双酚A二环氧丙醚、双酚A丙炔醚等。双酚A聚醚多元醇分子中的芳环和碳氧链结构分别赋予材料特定的刚性和韧性,从而有效改善聚合物的结构和性质,能使合成的树脂结构更稳定、性能更优良,可制成抗震材料、光敏材料、黏合材料等,具有广阔的应用前景。双酚A端羟基由环氧化合

物取代并引发链反应,链反应基可以是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、碳酸乙烯酯中的一种或者几种。不同的链引发剂合成的聚醚多元醇在不同领域有不同的用途。在双酚A聚氧乙烯醚中,羟乙基化双酚A主要合成聚酯、聚碳酸酯等,当聚醚分子链延长时,它往往为UV光固化单体的主要原料、聚氨酯弹性体和涂料粘合剂等。

而双酚A聚氧丙烯醚中,以双酚A聚氧丙烯醚为骨架合成表面活性剂比常规的单体表面活性剂产生更强的协同效应,提高洗涤效果,减少刺激物,高效增溶,乳液稳定和泡沫稳定等。同样,以双酚A二环氧丙醚为中间体合成的双酚A环氧树脂,其具有良好的耐高温性,耐酸碱性,并且有良好的黏结性,固化性等特点。此外,它不仅可作为合成树脂的单体,还可作为高分子聚合链的修饰剂,在合成树脂、胶黏剂、橡胶、涂料等领域有重要应用

应用[1-3]

双酚A聚醚多元醇包括双酚A聚氧丙烯醚在合成树脂领域占较大的比重。在树脂合成中,它不仅可以作为树脂合成的单体,也可以作为用于环氧树脂、颜料涂料及其他高分子链的添加剂和修饰剂。正因为双酚A聚醚多元醇分子中含有芳环,化学键能的不同会导致合成的树脂结构更稳定、性能更优良。在表面活性剂合成中,经常作为骨架中间体制备一些特定性能的表面活性剂。其应用举例如下:

1)用于一种玻璃纤维短切原丝毡用粉末粘结剂制备。

该粉末粘结剂由酸与醇按照1∶0.95~1∶1.05的摩尔比制成;酸由富马酸、饱和二元酸或其酸酐以及饱和三元酸或其酸酐按照40%~94%∶5%~50%∶1%~10%的摩尔百分比组成;饱和二元酸或其酸酐为间苯二甲酸或者邻苯二甲酸酐;饱和三元酸或其酸酐为均苯三甲酸或者偏苯三甲酸酐;二元醇由双酚A聚氧丙烯醚、氢化双酚A、新戊二醇中的一种与双酚A聚氧乙烯醚组成,它们的摩尔百分比为5%~50%∶50%~95%;双酚A聚氧乙烯醚的平均加成摩尔数为3。本发明的粉末粘结剂但可以在苯乙烯中快速溶解,而且溶解后透明性好的。

2)用于制备一种聚丙烯酸酯粉末粘结剂,

其主要是由以下重量份比例的原料所制成:聚丙烯酸酯80份、双酚A聚氧丙烯醚10?20份、聚氧化乙烯烷基醚5?15份、多元醇环醚5?15份、氮丙啶1?7份、丙二醇10?20份、二甲基硅油28份。相对于现有技术,本发明所得的聚丙烯酸酯粉末粘结剂,成本低,工艺简单,所制得的玻璃纤维产品拉伸强度高,产品整体性能优异。

此外,由于双酚A聚氧丙烯醚分子中同时具有苯环和羟基结构,将其作为骨架中间体,分别对苯环进行磺化和对羟基进行硫酸化,可以制得Gemini表面活性剂和bola型表面活性剂。以氯磺酸和PBPA-2n(n=5,7)为原料,合成Gemini表面活性剂双酚A聚氧丙烯醚双磺钠(φ-PBDS-2n,n=5,7),磺化反应的优化工艺条件为:以1,2-二氯乙烷为溶剂,n(HSO3Cl):n(φ-PBDS-2n)=6:1,反应温度50℃,反应时间1.5h,两相滴定法滴定终点时消耗海明与样品物质的量比为184.6%。

以氯磺酸的DMF溶液和PBPA-10为原料,合成bola型表面活性剂双酚A聚氧丙烯醚双硫酸酯钠(PBDS-10),硫酸酯化化反应的较优工艺为:n(HSO3Cl):n(PBPA-10)=3:1,反应温度30℃,反应时间1h,两相滴定法滴定终点时消耗海明与样品物质的量比(硫酸酯化率)为201.2%。

制备[1]

将双酚A(BPA)转化成其钠盐(SPBA)形式,与环氧丙烷进行阴离子聚合反应,制备出一定聚合度的双酚A聚氧丙烯醚。反应机理如下:

该方法是双酚A聚氧丙烯醚合成的常用方法。在反应过程中,双酚A先溶解到有机溶剂中(正丁醚,乙二醇二甲醚等),然后脱水,再加碱性催化剂将双酚A转化成钠盐,最后升温在一定温度下加入环氧乙烷聚合而得到产物。

主要参考资料

[1] 双酚A聚醚多元醇的研究进展

[2] CN201110338553.4玻璃纤维短切原丝毡用粉末粘结剂及其制备方法

[3] CN201610308643.1一种聚丙烯酸酯粉末粘结剂

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