环氧氯丙烷水解的原因探讨

环氧氯丙烷⽔解的原因探讨

环氧氯丙烷的⽔解原因探讨乳化石蜡

⼀、概述

环氧氯丙烷(ECH)⼜名表氯醇，相对分⼦质量92.85，是⼀种易挥发、不稳定的⽆⾊液体，可与多种有机液体形成共沸物，是⼀种重要的有机化⼯原料与中间体。主要⽤于制备⽢油、环氧树脂、氯醇橡胶、聚醚多元醇，是⽣产⽢油及缩⽔⽢油衍⽣物的重要原料，⽤作有机溶剂。以ECH 为原料制得的环氧树脂具有粘结性强、耐化学介质腐蚀、收缩率低、化学稳定性好、抗冲击强度⾼以及介电性能优异等特点，在涂料、胶黏剂、增强材料、浇铸材料和电⼦层压制品等⾏业具有⼴泛的应⽤。ECH ⽤途最⼴的是⽤于环氧树脂的⽣产，但由于ECH 环氧基活性⼤，聚合反应中通常会发⽣⽔解，影响⽣产中ECH 的单耗，本⽂对ECH ⽔解产⽣的原因进⾏了综述性分析。

⼆、ECH ⽔解原因分析

闪蒸器⽤环氧氯丙烷⽣产环氧树脂是在碱性条件下进⾏，环氧氯丙烷存在⼀定程度的⽔解，即使反应结束在回收ECH 阶段也同样存在⽔解，在实际⽣产过程中，⽔解还发⽣在反应废⽔汽提ECH 的精馏过程。

在⽣产环氧树脂时ECH 在碱作⽤下，⼀般认为ECH 最终⽔解为丙三醇，丙三醇可继续与ECH 发⽣深

层次反应。

（1）ECH 在碱作⽤下，最终⽔解为丙三醇平板天线

CH 2

CH O CH 2Cl OH CH 2CH CH 2OH NaOH +H 2O +OH NaCl +

（2）丙三醇与ECH 反应⽣成氯代⼀缩⼆⽢油醚。

CH 2CH O CH 2Cl OH CH 2

CH CH 2OH +OH Cl CH 2CH CH 2OH O CH 2CH CH 2OH Cl

（3）氯代缩⼆⽢油醚与ECH 反应⽣成⼆氯⼆缩⼆⽢油醚

CH 2CH O CH 2Cl +Cl

CH 2

CH CH 2OH O CH 2CH CH 2OH Cl Cl CH 2

CH CH 2OH O CH 2CH CH 2OH CH 2CH CH 2OH Cl O

1、碱对ECH ⽔解的影响

太空风洞ECH 的⽔解通常是在含有⼀定量⽔的ECH 溶液中发⽣，ECH 的⾃⾝活泼性质决定，在酸、碱性存在下，ECH 的⽔解极易发⽣。通常ECH 的应⽤在碱性条件下，⽣产环氧树脂通常以烧碱作为催化剂进⾏反应，碱既是参与反应物⼜是催化剂，环氧反应体系中烧碱和聚合反应均使体系中含有较多⽔份。据资料显⽰，碱浓度不变，随着体系内⽔分含量的增加，ECH ⽔解率表如下：

苯妥英钠的制备

防盗

为防⽌反应剧烈和ECH ⽔解加剧，烧碱的加⼊通常都是均匀加⼊，保证体系中碱浓度在⼀定时间内稳定，且随着反应进⾏，⽔分的增多，ECH ⽔解加剧，因此，实际⽣产中采⽤负压加碱，同时尽可能分离其中的⽔分。

在碱性条件下，树脂反应温度对ECH⽔解存在较⼤的影响，随着反应温度的升⾼，ECH⽔解率上升较快，尤其温度在超过70℃以后，⽔解率急剧上升。据资料显⽰，ECH与⽔的摩尔⽐在1:7时，ECH⽔解率随温度的变化如下表：

国内⽬前主流⼯艺为负压加碱环化⼯艺，但反应温度、碱摩尔⽐以及系统⽔分脱除的⼯艺参数各有不

同，据可知数据，反应温度⼀般在55～65℃，温度在60～65℃范围内的居多，因此，为进⼀步降低ECH消耗，可继续在低温化反应⽅⾯做更深层次的研究。

2、⼆氯丙醇对ECH⽔解的影响

为出ECH⽔解的其他形式，从ECH本⾝⼊⼿，⾸先对ECH进⾏了定性、定量分析，取⾃产和外购ECH对⽐发现，ECH中存在共性物质为氯代丙烯、氯代丙烷和氯丙醇，氯代丙烯和氯代丙烷在环氧树脂反应体系中活性低，不易反应，氯丙醇结构决定在碱性条件下发⽣反应的可能。

⾃产ECH和外购ECH对⽐如下图：

环氧树脂反应体系中，在ECH⽔解时，存在ECH⽔解为⼆氯丙醇的反应，以及⼆氯丙醇环化为ECH的双向反应，据资料显⽰，ECH 和⼆氯丙醇的转换在NaCL存在时，ECH⽔解加快，且随着反应温度的提升，ECH⽔解速率变化明显。在NaCL存在时，对ECH⽔溶液在不同温度下做浓度测试，发现55℃时随时间延长，体系中ECH含量降低缓慢，在65℃时反应时间超过30分钟后ECH含量降低相对明显，⽽在75℃以上时，ECH浓度降低明显。在环氧树脂反应体系中，由于加碱反应时间通常在2⼩时以上，且温度保持在60-65℃，此时，加碱反应时间越长，ECH⽔解量越⼤，相应ECH消耗也就越⾼。因此要保持ECH单耗在较低⽔平，还需在反应温度控制⽅⾯做进⼀步研究。在NaCL存在时，ECH⽔溶液随温度升⾼浓度变化曲线如下：

环氧树脂反应体系中ECH的⽔解⼤都由碱催化引发，但在反应结束后，碱作为反应物已消耗殆尽，反应产物体系中PH值为中性，由上述分析可知，此时ECH仍然会发⽣⽔解，因此在反应加碱结束后，应控制反应延长时间在合适范围内，由上图曲线可知，反应延长时间在30分钟以内⽐较适宜。

环氧树脂反应体系中ECH为⼤量过量，反应步骤结束后，还需回收其中ECH，此时为减少ECH⽔解，应考虑回收过程⼤部分时间在较低温度下进⾏，在前期低温回收阶段更应注意反应产物体系中⽔分的脱除，且回收后期应提⾼加热速率，使回收过程快速结束，减少ECH 的⽔解。

ECH的⽔解同样存在于反应废⽔中ECH回收后的精馏阶段。实际⽣产过程中，反应废⽔中ECH的回收通常采⽤蒸馏⽅式在汽提塔中汽提，后在精馏塔中精馏，得到含量在90%以上的回收ECH。曾经有⼀段时间精馏塔开车过程中发现精馏塔接收罐中ECH放置时间久后有

不透明现象，且罐内物料温度在70℃左右，此时分析发现ECH含量仅有不到60%，⽽正常情况为90%以上。后对原因进⾏查，发现精馏温度控制在75℃，体系中⼆氯丙醇含量增⼤，⼆氯丙醇含量的增⼤同时增加了对ECH⽔解速率的影响，后经调整，对精馏塔降压降温后，ECH接受罐中物料未再出现不透明现象，且ECH含量稳定。

三、结语

环氧树脂环化聚合反应过程受影响因素较多，在⼯程实际中，ECH 的⽔解体现在ECH单耗的上升，为降低ECH⽔解消耗，需要从ECH⾼纯、降低反应温度、降低反应体系⽔分等⽅⾯着⼿进⾏深化研究。

本文发布于:2024-09-26 04:23:04，感谢您对本站的认可！

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