利用生产废物制备环氧树脂和材料
利用生产废物制备环氧树脂和材料
为利用工业废物以及保护环境的需要，对利用双酚A生产的废物、及以苯酐蒸馏残余物，制备环氧树脂及以它们为基础的聚合材料的可能性进行了研究。
化工厂中每年形成~1200吨双酚A废物和~1000吨苯酐残余物，目前通过焚烧销毁或运往废物场。生产双酚A的废物中含70-90%能够反应的酚类化合物，而蒸馏釜残渣中含40-60%苯酐，所以这就决定了它们实际应用的合理性。
加工废物的方法确定：按传统的工艺，利用现有生产线制备环氧树脂，也就是将双酚A废物与环氧氯丙烷在苛性钠参加下进行缩合反应。通过调节组分比例和工艺过程条件，可以改变树脂的环氧基含量和它们的粘性（见表1）。这样的树脂可以找到单独的用途。高粘度树脂的缺点是结块性，造成加工困难，为了获得具有良好工艺性能的固体环氧树脂，可将双酚A废物合成的齐聚物进一步与苯酐蒸馏釜残余物在指定的原料组成比例下缩合。这样的树脂不会结块、易于贮存，可用层压、挤压等方法加工（见表2）
表1 由双酚A废物制备的树脂物理—化学指标
含量（重量份） | 产率，%以双酚A废物计 | 含量，% | 混合物粘性 | 过程周期，小时 | ||||
双酚A废物 | 环氧氯丙烷 | NaOH | 环氧基 | 皂化氯 | 挥发物 | |||
100 100 100 100 | 330 91 52 45 | 30 40 21 20 | 135-140 130-135 123-126 123-126 | 18-20 15-18 8-10 5.5-7.5 | 1-1. 5 0.5-1.0 0.3-0.7 0.3-0.7 | 0.6-0.9 0.6-0.9 0.5-0.9 0.5-0.9 | 低粘 粘 高粘 | 24 21 21 21 |
表2 用苯酐蒸馏釜残余物制备的树脂物理—化学指标
含量（重量份） | 产率，%以双酚A废物+苯酐残余物计 | 含量，% | 软化点℃ | 过程周期，小时 | ||||
双酚A废物 | 环氧氯丙烷 | NaOH | 苯酐残余物 | 环氧基 | 皂化氯 | |||
100 100 100 100 | 330 330 91 91 | 30 30 40 40 | 50 35 40 25 | 145-149 128-132 132-136 120-123 | 4.5-6.5 8-12 5-7 7-11 | 0.3-0.5 0.4-0.7 0.2-0.4 0.2-0.6 | 60-70 45-56 65-75 50-60 | 26 26 23 23 |
由废物制备的树脂，物理-化学特性近似于ЭД-8，这就决定了它们作为层压材料（见表3）、半固化片、粉末料等用途。综合物理-机械、绝缘和工艺性能可见，以合成树脂为基础的层压材料优于广泛利用的Κ-81-39C和УП-284C层压材料，仅抗冲强度次于УП-284C。因此，这类层压材料可广泛用于电气和无线电工业，于高温高湿条件下密封设备，以及取代目前应用的Κ-81-39C和УП-284C。
表3 由双酚A废物树脂为基础的层压材料和工业制品层压材料的特性
指标 | 层压材料 | ||
以双酚A废物树脂为基础 | Κ-81-39C | УП-284C | |
凝胶时间 150℃秒 贮藏稳定性 15-20℃月 螺旋流动性 于5.2兆帕下 毫米 马丁热稳定性 ℃ 抗压强度 兆帕 抗冲强度 千焦耳/米2 介电损失正切角值 介电穿透度 比体积电阻 1013Ωm | 75/84 4/5 1200-1500/1200-1500 109/108 210/200 6-8/6-9 0.006/0.007 4.4/4.2 1 | 80 1 1400-1600 110 140 5-6 0.02 4.8 0.1 | 80 6 200-400 110 170 18-24 0.017 4.7 1 |
注：分子—树脂含91份环氧氯丙烷和40份NaOH
分母—树脂含45份环氧氯丙烷和20份NaOH
含有环氧基8-11%的固体树脂，作为橡胶混合物的改性剂以提高制品的耐磨性的抗裂性是很有前途的。含环氧基15-20%的低粘度树脂，适合于浇注生产场地，其中包括原子能电站，也可应用在建筑和机械制造工业中，特别是可以代替布层塑料制备具有低磨擦系数的零件。
正如初步试验表明的那样，由废物树脂制备的混合物在物理-机械的工业特性方面不次于工业环氧树脂生产的材料。计算表明每吨成本前者仅为后者的25-50%。生产各种材料时，利用合成树脂具有极大的经济效益。以废物制备的固体树脂为基础的层压材料替代类似的工业层压材料УП-284C，每吨预期的经济效益为775卢布。而应用1吨这样的树脂作为橡胶工业制品的混合料约获利7.5万卢布，使产品成本降低6千卢布。