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雙酚A二縮水甘油醚(DGEBA)是一種由環(huán)氧氯丙烷(ECH)與雙酚A(BPA)縮聚合成的淡黃色液態(tài)環(huán)氧化合物。DGEBA可作為環(huán)氧樹脂使用,還可用于涂料、黏合劑、絕緣用油漆、半導(dǎo)體及集成電路等電子部件的封裝材料中。近年來,DGEBA用于罐頭食品等包裝材料的內(nèi)涂層,但涂層中的化學(xué)污染物會(huì)在罐頭加工和儲(chǔ)藏過程中向內(nèi)容物遷移,從而污染罐頭食品。
近年來,隨著電工、電子行業(yè)發(fā)展,對(duì)環(huán)氧樹脂的要求越來越高,特別是向高純度、低粘度、低氯離子含量等精細(xì)化方向發(fā)展,如應(yīng)用于高壓電機(jī)的純環(huán)氧酸酐型真空壓力浸漬(VPI)樹脂和電氣澆鑄、電子工業(yè)、高檔發(fā)光二極管(LED)灌封樹脂中的高純度、低粘度環(huán)氧樹脂。雙酚A二縮水甘油醚可作為環(huán)氧樹脂使用,還可用于涂料、黏合劑、絕緣用油漆、半導(dǎo)體及集成電路等電子部件的封裝材料中。如用于制備鋁合金材料和復(fù)合材料的雙組分水性環(huán)氧涂料。由于鋁合金材料和復(fù)合材料具有的獨(dú)特性質(zhì),近年來,其應(yīng)用范圍正逐年擴(kuò)大,用量也隨之增加。
為了進(jìn)一步提高鋁合金材料和復(fù)合材料表面的各種耐性及裝飾效果,比較簡(jiǎn)單的方法是在其表面涂覆涂料。其組分甲和組分乙均含有胺封端的水性胺-環(huán)氧加成物,它是以烯烴基多胺5~10%、單環(huán)氧化合物5~12%、聚醚多元醇10~20%、雙酚A二縮水甘油醚15~25%、有機(jī)酸0~5%、助溶劑15~20%和去離子水25~40%為原料,在催化劑存在下分步聚合制備的;組分甲是由胺封端的水性胺-環(huán)氧加成物30~50%、顏料20~40%、填料0~15%、消泡劑0.1~1%、潤濕分散劑0.1~1%、去離子水15~30%、溶劑1~15%組成;組分乙是由雙酚A二縮水甘油醚50~65%、胺封端的水性胺-環(huán)氧加成物3~10%、去離子水25~45%組成。
雙酚 A二縮水甘油醚(BADGE)是縮水甘油醚家族成員之一,20 世紀(jì) 40 年代之后,縮水甘油醚類物質(zhì)被廣泛應(yīng)用作環(huán)氧樹脂聚合的基礎(chǔ)材料。為提高食品的儲(chǔ)藏期和防腐性,食品用金屬容器內(nèi)壁一般涂有環(huán)氧樹脂涂料,以防止內(nèi)容物與金屬直接接觸。其中 BADGE 會(huì)在食品接觸材料的加工和儲(chǔ)藏過程中向內(nèi)容物遷移,造成污染。BADGE 對(duì)人體健康危害報(bào)道較多的是致敏反應(yīng)。有報(bào)道稱 BADGE 是一種環(huán)境激素,又稱外源性內(nèi)分泌干擾物,即使攝入量極低也會(huì)給人類健康造成危害,并且會(huì)危及生態(tài)環(huán)境。體外研究表明,BADGE 的雌二醇受體結(jié)合能力很低。BADGE 的外源激素活性究竟是其它本身還是在體內(nèi)可能代謝成雙酚 A(BPA)后干擾內(nèi)分泌功能一直是人們的研究熱點(diǎn)。通過調(diào)查研究處理環(huán)氧樹脂的工人發(fā)現(xiàn),BADGE 在體內(nèi)能夠生成雙酚 A(BPA)。食品加工、儲(chǔ)運(yùn)過程中 BADGE 會(huì)形成水合物,氯代物等衍生物。
方法1:合成雙酚A二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂的可能機(jī)理:首先是BPA的酚羥基與ECH的環(huán)氧基反應(yīng)形成氯羥基醚,然后在堿的作用下脫除HCl生成環(huán)氧化物。BPA與ECH在堿存在下,首先進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)然后閉環(huán),其合成路線見圖:
向裝有攪拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的四頸燒瓶中加入1.237 g的BPA,4.47 mL的ECH,0.44mL水,3.44 mL異丙醇,攪拌使BPA溶解;加熱升溫至75 ℃,攪拌下緩慢勻速地滴加2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH水溶液,45~50 min滴完,恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)170 min;反應(yīng)結(jié)束冷卻后向四頸燒瓶中加入50 mL的CHCl3,將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中,用去離子水洗滌3次;分層,將下層(有機(jī)層)轉(zhuǎn)移至燒杯中,加入無水MgSO4,攪拌1 h;過濾除去MgSO4,將濾液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸餾出溶劑后,采用硅膠柱層析分離提純(以CH2Cl2作淋洗劑),將淋洗液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸餾除去后得到較純凈的DGEBA,呈淡黃色黏稠狀液體,真空干燥24 h,使CH2Cl2揮發(fā)完;然后在陰涼干燥處放置一段時(shí)間后,得到白色結(jié)晶體雙酚A二縮水甘油醚。
方法2:一種無鹵環(huán)氧化合成雙酚A二縮水甘油醚的方法,包括下列步驟:
a、配料:按雙酚A二烯丙基醚:磷鎢雜多酸季銨鹽催化劑為1000:9~16的摩爾比取雙酚A二烯丙基醚和磷鎢雜多酸季銨鹽催化劑,按溶劑Ⅰ的加入體積量為雙酚A二烯丙基醚加入體積量的2~6倍取溶劑Ⅰ;按過氧化氫的加入摩爾量為雙酚A二烯丙基醚摩爾量的2~3倍取過氧化氫水溶液,過氧化氫水溶液的重量百分比濃度為15~70%;所述溶劑Ⅰ為二氯甲烷、甲基異丁基酮、三氯甲烷、1,2?二氯乙烷中的一種或兩種以上的混合物;
b、環(huán)氧化反應(yīng):將雙酚A二烯丙基醚、溶劑Ⅰ、磷鎢雜多酸季銨鹽催化劑加入到反應(yīng)器中,在攪拌下加入過氧化氫水溶液,將反應(yīng)物溫度升到30~80℃,在30~80℃下反應(yīng)5~24小時(shí),即反應(yīng)完成,得到反應(yīng)后物料;
c、后處理:將反應(yīng)后物料冷卻至室溫,分離出有機(jī)相,將分離出的有機(jī)相經(jīng)蒸餾回收有機(jī)溶劑后,余下的物料與溶劑Ⅱ乙酸乙酯攪拌混合均勻(至可溶物溶解),過濾,過濾后得到的固體物為磷鎢雜多酸季銨鹽催化劑(可回收再利用),再將濾液經(jīng)蒸餾回收溶劑Ⅱ乙酸乙酯后得到粗產(chǎn)品;再用溶劑Ⅲ將粗產(chǎn)品進(jìn)行柱層析,即制得雙酚A二縮水甘油醚;
[1] 雙酚A二縮水甘油醚的合成
[2] CN200810195856.3用于鋁合金材料和復(fù)合材料的雙組分水性環(huán)氧涂料
[3] 丁利, 龔強(qiáng), 朱紹華, 焦艷娜, 付善良, & 王利兵. (2016). 食品包裝材料中有害物質(zhì)雙酚 A 二縮水甘油醚體外代謝研究.食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), (1), 102-107.
[4] CN201310160263.4一種無鹵環(huán)氧化合成雙酚A二縮水甘油醚的方法