一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，将环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂置于聚四氟乙烯内胆的反应釜内反应得到降解产物，使用过滤装置分离催化剂；加热蒸发溶液中的乙醇；得到降解的环氧树脂，并用其替代部分双酚A二缩水甘油醚制备新的环氧树脂。本发明专利技术能够在短时间内完成环氧树脂的降解，操作流程简单，反应所用的催化剂可重复使用，生成产物可用于制备新的环氧树脂，新的环氧树脂具有良好的绝缘性能，可根据使用要求确定降解的环氧树脂替代双酚A二缩水甘油醚的用量；解决了热固性环氧树脂难以降解回收的问题，实现了电工设备用环氧树脂的闭环回收利用，对于建设绿色能源电网具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法


[0001]本专利技术属于热固性环氧树脂降解回收
，具体涉及一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法。

技术介绍

[0002]酸酐固化环氧树脂具有三维网状交联结构，凭借其交联密度大、结构紧凑和优异的绝缘性能，因而在电工设备中得到广泛应用，但正是由于其三维网状交联结构使得其在寿命到期和绝缘失效后难以降解回收利用，给环境带来巨大压力。目前常见的降解回收方法可分为三大类：(1)能量回收；(2)物理回收；(3)化学回收，其中能量回收包括填埋、焚烧和热分解，此举会对环境造成污染和资源浪费，物理粉碎回收得到的产物附加价值较低，而化学回收则具有较大潜力，合理设计化学反应路径可以在温和条件下使热固性树脂降解并加以回收利用。
[0003]现有化学回收方法中溶剂降解回收环氧树脂是一大研究热点，现有方法使用醇或酮其中至少一种溶剂对环氧树脂进行降解，但并未说明降解产物如何再利用。还有一种是使用强碱作为催化剂，并且所用的溶剂具有一定毒性，对人体危害较大。另一种方法提出使用杂多酸和路易斯酸作为催化剂降解热固性树脂，但由于杂多酸具有氧化还原性，不可重复使用。还有一种离子液体作为溶剂降解环氧树脂的方法，但该方法存在成本较高和回收流程复杂的问题。而醇解降解环氧树脂这一方法避免了强酸、强碱和强氧化剂的使用，同时降解反应过程所需温度较低，降解回收利用率较高。使用醇解降解方法使得环氧树脂从体型交联网络变为线型低聚物，且低聚物中含有羟基官能团可参与环氧树脂的交联过程，但有关降解产物重新再制备环氧树脂的研究较少，再制备环氧树脂的绝缘性能、力学性能和耐热稳定性有待进一步考证。现有的环氧树脂制备过程中最常用的环氧基为双酚A二缩水甘油醚，这种材料源自于石油化工提炼，属于不可再生资源，因此将降解产物重新用于环氧树脂再制备过程可以减轻我国的能源依赖，同时实现电工设备用酸酐固化环氧树脂闭环加工制造，有利于绿色能源电网的建设，积极推动生态文明发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，用于解决热固性环氧树脂难以降解回收的技术问题，实现了电工设备用环氧树脂的闭环回收利用。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂进行醇解反应，得到降解产物；
[0008]S2、分离步骤S1得到的降解产物中的催化剂；
[0009]S3、将步骤S2得到的降解产物进行加热，蒸发降解产物中的乙醇；
[0010]S4、利用步骤S3得到的降解的环氧树脂，并用降解的环氧树脂替代部分双酚A二缩
水甘油醚制备新的环氧树脂。
[0011]具体的，步骤S1中，醇解反应的温度为120～130℃，时间为2～3h。
[0012]具体的，步骤S1中，环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂质量比为3～4：30～40：1～1.6。
[0013]进一步的，碱性催化剂为磷酸钾固体粉末。
[0014]更进一步的，醇解反应前，对环氧树脂进行粉碎处理。
[0015]具体的，步骤S2中，使用滤纸过滤分离催化剂和降解产物。
[0016]具体的，步骤S3中，加热温度为80～90℃，时间为1～2h。
[0017]具体的，步骤S4中，制备新的环氧树脂时，将基体材料、酸酐固化剂和促进剂机械共混后浇注成型，进行抽真空处理直至无气泡，在120℃下固化1～2h，而后在150℃下固化4～6h。
[0018]进一步的，基体材料、酸酐固化剂和促进剂的质量比为10～10.5：7～7.2：0.1～0.12，降解产物替代双酚A二缩水甘油醚质量分数为0～15wt％。
[0019]更进一步的，基体材料包含双酚A二缩水甘油醚和降解的环氧树脂，酸酐固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐，并加入促进剂2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021]本专利技术一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，使用醇解方法降解回收酸酐固化环氧树脂，降解过程绿色高效，降解率可达97％以上，醇解所用催化剂在反应完成后易于分离，相比较其他方法具有操作流程简单、反应条件温和以及经济成本低的好处。同时，降解产物经处理后可替代部分双酚A二缩水甘油醚用于制备新的环氧树脂，减轻了对石油化工能源的依赖。当替代量小于15wt％时，再制备的环氧树脂仍保持优异的绝缘性能，但力学性能和耐热稳定性有所下降，可根据实际使用要求确定降解的环氧树脂替代双酚A二缩水甘油醚用量。
[0022]进一步的，醇解反应温度设置为120～130℃是为了尽可能满足低温下降解树脂的条件，按前文的质量比进行醇解反应，反应在2～3h内已基本完成。
[0023]进一步的，醇解过程中环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂用量按前文所述，按此质量比可在较短时间内完成环氧树脂的降解，当环氧树脂质量增加后，若不增加乙醇和催化剂的用量则会导致只有部分树脂降解，降解率大幅下降。
[0024]进一步的，磷酸钾在醇解反应过程中催化效率高，可在较短时间内完成环氧树脂的醇解降解。
[0025]进一步的，将环氧树脂进行粉碎处理以加快醇解反应过程。
[0026]进一步的，由于催化剂和环氧树脂残余不溶于反应体系，使用滤纸进行过滤可将催化剂和树脂残余从反应体系中分离，操作简便，过程简单。
[0027]进一步的，无水乙醇溶于降解产物，难以通过过滤方式去除，但由于无水乙醇的沸点为80℃，故可在90℃下蒸发反应体系内剩余的无水乙醇，最终得到降解的环氧树脂。
[0028]进一步的，将基体材料、固化剂和促进剂机械共混抽真空后进行高温固化，流程简单，操作便捷，且抽真空处理保证了再制备环氧树脂无明显缺陷。
[0029]进一步的，降解的环氧树脂替代双酚A二缩水甘油醚质量分数超过15wt％时，再制备的环氧树脂在脱模时易发生脆断现象，故将替代量限制在15wt％以内。
[0030]进一步的，使用降解的环氧树脂替代部分双酚A二缩水甘油醚，两者均可以和甲基四氢邻苯二甲酸酐反应进行交联最终形成体型网络的环氧树脂。其中甲基四氢邻苯二甲酸酐为固化剂，作用是使基体材料发生交联反应；2，4，6—三(二甲胺基甲基)苯酚为促进剂，作用为降低交联反应温度。
[0031]综上所述，本专利技术提供了酸酐固化环氧树脂的绿色闭环加工工艺，实现了资源的循环利用，有效解决了热固性环氧树脂难以降解回收利用的问题，减轻了处理回收环氧树脂时给环境带来的压力。
[0032]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0033]图1为醇解回收再制备环氧树脂流程图；
[0034]图2为降解的环氧树脂1H
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NMR谱图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂进行醇解反应，得到降解产物；S2、分离步骤S1得到的降解产物中的催化剂；S3、将步骤S2得到的降解产物进行加热，蒸发降解产物中的乙醇；S4、利用步骤S3得到降解的环氧树脂，并用降解的环氧树脂替代部分双酚A二缩水甘油醚制备新的环氧树脂。2.根据权利要求1所述的电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，其特征在于，步骤S1中，醇解反应的温度为120～130℃，时间为2～3h。3.根据权利要求1所述的电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，其特征在于，步骤S1中，环氧树脂、无水乙醇和碱性催化剂质量比为3～4：30～40：1～1.6。4.根据权利要求3所述的电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，其特征在于，碱性催化剂为磷酸钾固体粉末。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电工设备用酸酐固化环氧树脂醇解回收及再制备方法，其特征在于，醇解反应前，对环氧树脂进行粉碎处理。6.根据权利要求1所述的电工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠军，赵鑫，李文栋，李文睿，张宇程，王超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：