隨著環(huán)氧樹脂在電工電子方面的應用逐步擴大,對環(huán)氧樹脂的性能要求也不斷提高,除要求快速固化、低應力、耐熱性外,還要求高純化。國外最近在環(huán)氧樹脂高純化方面取得了不少成果。常見的環(huán)氧樹脂是由二元(或多元)酚與環(huán)氧氯丙烷在堿作用下縮聚而得。
由于反應的復雜性,無論是醚化階段還是脫HCl成環(huán)階段,都存在著主反應和副反應,同時由于反應體系粘度大,存在中間相,使反應不完全,這些原因都可能使環(huán)氧形成異質末端基。據中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹,環(huán)氧樹脂的主要雜質是以有機氯為端基的不純物,一般采用改進合成工藝路線和后處理洗滌兩種方法為主。美國曾發(fā)明了一種連續(xù)法制備多羥基聚縮水甘油醚的方法。工藝過程是:用雙羥基酚同環(huán)氧氯丙烷在堿金屬存在下反應,析出的產品用水洗滌后得有機相,脫去未反應物得水解氯質量分數1~6%的樹脂,再溶于芳香族碳氫化合物或脂環(huán)族碳氫化合物中,用堿液洗滌并在高于大氣壓0.1~0.4MPa、室溫至140℃下進行傾析水洗,得有機相再減壓蒸餾,用此法制得的環(huán)氧樹脂水解氯0.01~0.001%,結合氯0.1~0.15%。另一種方法是用50%NaOH水溶液,加堿的同時共沸真空脫水,使體系堿濃度始終保持濃的狀態(tài),制得的環(huán)氧有機氯不超過0.02%。
后來美國環(huán)氧樹脂科學家又發(fā)明了一種“中間相轉移法”生成低氯含量環(huán)氧樹脂的方法,它是在縮聚過程中,利用相轉移催化劑,使反應由一個相(水相)轉移到另一相(有機相或上層相),這樣制得的環(huán)氧樹脂水解氯0.0017%、結合氯0.041%?! ∪毡緦@麆t研究成功用不含鹵素摻加物的制備環(huán)氧化合物的方法。其原理是:將具有酚式的羥基化合物轉化成12-硫酸化甘油酯醚后,接著再轉化成縮水甘油醚。另外日本住友金川修等人先用酚類與甲醛共聚合成含烯丙基醚化結構單元的線性樹脂,最后用乙酸低溫下將雙鍵氧化成環(huán)氧基,總氯含量<0.002%。除了以上改變合成工藝路線制備低氯含量環(huán)氧樹脂外,一般還采用后處理洗滌的辦法。這些方法主要涉及到選擇適當溶劑,例如在甲乙酮中用堿水處理,可得水解氯含量為0.041%的環(huán)氧樹脂。而在同樣條件下用甲苯作溶劑,制得的環(huán)氧樹脂水解氯含量為0.156%,也有用混合溶劑的。資料表明,添加NaCl、KCl、LiCl等堿金屬化合物,以及磷、硼、羧酸和它們的鹽類可以促進環(huán)氧樹脂的脫HCl反應[8,9]。美國陶氏化學公司采用一種后處理工藝把環(huán)氧樹脂氯含量降至很低的水平,過程如下:把樹脂溶于一溶劑系統(tǒng),加入潛溶劑,如分子量從100~6000的聚乙烯乙二醇或聚氯丙烯乙二醇,用量為樹脂量的0.1~5%,在50~200℃下加熱,按氯化物當量加入KOH或NaOH,加熱后用水、弱有機酸稀水溶液、酸式鹽至少洗滌1次,水洗后的有機相在高真空、170℃下移去溶劑。使用此法可得水解氯0.0003%、結合氯0.054%的雙酚A縮水甘油醚或水解氯0.0007%、結合氯0.0263%的甲酚環(huán)氧樹脂?!「鞣N副反應生成的異質末端基不僅影響樹脂自身的性能和固化反應性,也影響固化物的性能,它們使環(huán)氧當量上升,造成固化樹脂交聯(lián)密度下降。為此專家認為要對原料品質提高要求,因為原料中引入雜質會對樹脂質量造成不利影響。如鐵能促進支鏈反應,游離酚影響色澤,水分會使環(huán)氧基和過量氯丙烷水解等。