[发明专利]一种双酚F的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双酚F(bisphenol F)的制备方法。

背景技术

双酚F是生产环氧树脂的一个关键组分，用它为原料制造的环氧树脂与以双酚A为原料制造的环氧树脂相比，具有粘度低、作业性优良等特点，可应用于无溶剂型乃至超高固体含量的涂料，也可应用于衬里材料、地板材料、注型材料、浸渍材料、层压材料等领域。

双酚F一般是由苯酚和甲醛在酸性或Friedel-Grafts型催化剂存在下缩合而成，其化学名为二羟苯基甲烷，结构式如下：

双酚F是一种混合物，根据羟基的不同位置取代，有4，4’-二羟苯基甲烷(下文简称为4，4’-异构体)，2，4’-二羟苯基甲烷(下文简称为2，4’-异构体)和2，2’-二羟苯基甲烷(下文简称为2，2’-异构体)三种异构体。此外，工业级的双酚F中可能还含有少量低聚物。

上述三种异构体的熔点各不相同，其中4，4’-异构体的熔点为：162～163℃，2，2’-异构体的熔点为：118.5～119.5℃，2，4’-异构体的熔点为：119～120℃。化工市场上易得的双酚F其熔点为158～163℃，其中上述三种异构体的总含量＞89％，通过调节三种异构体的组成比例，尤其是4，4’-与2，4’-异构体的比例，可以获得熔点不同的双酚F。

美国专利(US.Pat.No.5,654,382)揭示，在双酚F中，提高2，4’-和2，2’-异构体的比例，可以获得低熔融粘度，高成膜韧性的双酚F环氧树脂。低熔融粘度的双酚F环氧树脂还具有施工方便的优点，越来越多的双酚F环氧树脂的应用者倾向于使用这种低熔融粘度高成膜韧性的双酚F环氧树脂。

要获得2，4’-及2，2’-异构体含量较高的双酚F，美国专利(US.Pat.No.4,338,470)报道一种制备双酚F的方法，该方法以50％硫酸(质量百分比)为催化剂，同时将苯酚与甲醛的摩尔比提高到25∶1，由此制得的双酚F中4，4’-，2，4’-及2，2’-三种异构体的比例为：38.2∶42.6∶19.2(详见该专利的实施例11)。然而采用这样的方法因苯酚大大过量，回收大量未反应的苯酚需要消耗很大的能量，同时也增加了操作难度。

美国专利(US.Pat.No.5,395,915)公开了一种方法，其以草酸为催化剂，当苯酚与甲醛的摩尔比＝6∶1时，制得的双酚F中，4，4’-，2，4’-及2，2’-三种异构体的比例为：39∶47.9∶13.1；当苯酚与甲醛的摩尔比＝10∶1时，4，4’-，2，4’-及2，2’-三种异构体的比例为：37∶48.9∶14.1；而当苯酚与甲醛的摩尔比＝20∶1时，4，4’-，2，4’-及2，2’-三种异构体的比例为：33∶50∶17。这表明，要想获得2，4’-及2，2’-异构体比例高的双酚F，只有使苯酚大大过量。而苯酚大大过量一方面降低了设备的生产能力，另一方面，回收未反应的苯酚能耗很高。

中国专利文献(CN 102070409A)也公开了一种高2，4’-及2，2’-异构体含量的双酚F的制备方法，该方法采用两步合成法，先是苯酚与甲醛在酸性条件下(通过磷酸调节pH至2～3)反应，再向第一步反应液中加入大量的催化剂磷酸及甲醛，使甲醛完全反应，以获得2，4’-异构体比例为42～46％的双酚F，但是该方法同样存在苯酚用量过多的缺陷。

综上所述，目前市场上易得的双酚F中，4，4’-异构体为主要成分，而那些为提高2，4’-异构体比例的方法均存在苯酚用量过多，回收能耗大等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双酚F的制备方法，克服现有技术中存在的缺陷。

本发明所述制备双酚F的方法，其主要步骤是：在有酸催化剂存在的条件下，由苯酚与甲醛反应，得到目标物(双酚F)，其特征在于，其中所述的酸催化剂为无机酸和有机酸的混合物，且无机酸与有机酸的摩尔比为10～2∶1；其中，所述的无机酸是磷的含氧酸，所述的有机酸是C₁～C₄直链或支链的一元酸或二元酸。

采用上述方法所制得的双酚F，以4，4’-异构体，2，4’-异构体，2，2’-异构体等二核异构体为主要成分，其中2，4’-异构体含量最多，4，4’-异构体次之，2，2’-异构体相对较少。本发明突出的优点在于，在苯酚与甲醛的摩尔比值小于或等于10(即P/F≤10)的条件下，可获得高邻位异构体(特别是2，4’-异构体)含量的双酚F，提高了设备的生产能力，降低了操作费用及能耗。

具体实施方式