双酚酸及其衍生物的合成工艺研究

论文摘要

双酚酸是一种重要的高分子材料单体,可用其合成环氧树脂、酚醛树脂、聚碳酸酯等化工产品,这些化工产品在基础化工原料中占据重要的地位。本文首先综述了双酚酸的性质、用途及国内外发展状况,介绍了水溶性酚醛树脂和环氧树脂的性质、用途、反应机理或合成方法及国内外研究进展等情况。本文研究了无机酸法合成双酚酸的工艺条件。通过对主催化剂用量及浓度、助催化剂用量、原料配比、反应温度和反应时间等因素的考查,将正交试验与人工神经网络相结合,得到了反应的优化工艺条件:n[苯酚]:n[LA]为2:1,n[H2SO4]:n[LA]为1.4:1,反应时间22h,反应温度60℃,产物精制后收率为92.6%,与盐酸做催化剂相比,大大缩短了反应时间。本文在碱性催化剂（氢氧化钠）作用下,利用自制的双酚酸（DPA）、甲醛水溶液（F）为原料,合成了一种浸渍工业用的双酚酸型水溶性酚醛树脂。研究了催化剂种类及用量、反应时间、反应温度、不同投料方式和不同酚醛比对产物性能的影响,研究结果表明:合成中按照碱性催化剂→甲醛→双酚酸的顺序投料最佳。确定了最佳工艺条件为:n（F）/n（DPA）=4.0、n（OH-）/n（DPA）=0.125、反应温度70℃、反应时间2h,此工艺条件下,合成出的双酚酸型水溶性酚醛树脂各项指标达到国家标准。本文采用催化溶剂法,相转移催化剂为四甲基氯化铵,由双酚酸和环氧氯丙烷在催化剂（NaOH）作用下缩和成为双酚酸型环氧树脂,得到了最优的工艺条件:双酚酸与环氧氯丙烷的摩尔比为1/2,NaOH的质量分数为30%,反应温度70℃,反应时间4h,四甲基氯化铵与双酚酸的摩尔比值为0.02/1,此工艺条件下,可合成出环氧值为0.13的中分子质量双酚酸型环氧树脂,产物为淡黄色固体。此双酚酸型环氧树脂可作为涂料、胶粘剂等行业的主要原料。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 双酚酸的性质、用途及国内外发展状况
• 1.2.1 双酚酸的性质
• 1.2.2 双酚酸的应用
• 1.2.3 双酚酸的衍生物
• 1.2.3.1 环氧树脂
• 1.2.3.2 双酚酸水溶性树脂
• 1.2.3.3 聚碳酸酯
• 1.2.3.4 超支化聚酯
• 1.2.4 国内外双酚酸制备发展状况及前景
• 1.2.4.1 国内外双酚酸的制备发展状况
• 1.2.4.2 双酚酸的发展前景
• 1.3 水溶性酚醛树脂的性质、用途及国内外研究进展
• 1.3.1 酚醛树脂简介
• 1.3.1.1 酚醛树脂的分类及性能
• 1.3.1.2 酚醛树脂的发展史
• 1.3.2 水溶性酚醛树脂的性质及用途
• 1.3.3 水溶性酚醛树脂的反应机理
• 1.3.4 水溶性酚醛树脂的国内外研究进展
• 1.4 双酚酸型环氧树脂的性质、用途及国内外研究进展
• 1.4.1 环氧树脂综述
• 1.4.1.1 环氧树脂的性质及应用
• 1.4.1.2 环氧树脂的消费状况
• 1.4.1.3 环氧树脂的合成方法
• 1.4.2 双酚酸型环氧树脂
• 1.4.2.1 双酚酸型环氧树脂的反应机理
• 1.4.2.2 双酚酸型环氧树脂研究进展
• 1.5 本论文选题及研究内容
• 第二章 无机酸法合成双酚酸的工艺研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 测定方法
• 2.2.4.1 酸值及熔点测定
• 2.2.4.2 游离酚含量的测定
• 2.2.4.3 红外光谱
• 2.2.4.4 核磁共振
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 硫酸催化的单因素试验
• 2.3.1.1 硫酸浓度对产物收率的影响
• 2.3.1.2 助催化剂用量对产物收率的影响
• 2.3.1.3 原料配比对产物收率的影响
• 2.3.2 双酚酸合成工艺条件的优化
• 2.3.2.1 正交试验及结果分析
• 2.3.2.2 人工神经网络预测评估
• 2.3.2.3 主要因素的仿真及优化分析
• 2.3.2.4 优化结果的验证
• 2.3.3 不同无机酸催化效果比较
• 2.4 特性表征
• 2.4.1 熔点、酸值及游离酚测定结果
• 2.4.2 红外光谱
• 2.4.3 核磁共振谱图
• 2.5 小结
• 第三章 双酚酸型水溶性酚醛树脂的合成研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 试验仪器
• 3.2.3 试验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 催化剂种类对产物性能的影响
• 3.3.2 不同投料方式对产物性能的影响
• 3.3.3 催化剂用量对产物性能的影响
• 3.3.4 反应时间对产物性能的影响
• 3.3.5 反应温度对产物性能的影响
• 3.3.6 不同原料配比对产物性能的影响
• 3.3.7 对双酚酸型水溶性酚醛树脂的水混合性的讨论
• 3.4 特性表征
• 3.4.1 甲醛含量测定结果
• 3.4.2 双酚酸及双酚酸型水溶性酚醛树脂的红外光谱比较
• 3.5 小结
• 第四章 中分子质量双酚酸型环氧树脂合成工艺研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 试验方法
• 4.2.4 环氧当量的测定方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 加碱方式对环氧值的影响
• 4.3.2 四甲基氯化铵用量对环氧值的影响
• 4.3.3 溶剂对环氧值的影响
• 4.3.4 原料摩尔比对环氧值的影响
• 4.3.5 NaOH浓度对环氧值的影响
• 4.3.6 反应温度对环氧值的影响
• 4.3.7 反应时间对环氧值的影响
• 4.4 特性表征
• 4.4.1 双酚酸型环氧树脂与双酚酸的红外光谱图比较
• 4.5 小结
• 第五章结论与展望（建议）
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢