Открыть сервис
Главная → Блог → Диглицидиловый эфир бисфенола А

Диглицидиловый эфир бисфенола А

Диглицидиловый эфир бисфенола А (ДГЭБА, ДГЭБФА, Diglycidyl ether of bisphenol A, DGEBA, BADGE) — органическое соединение, эпоксидная смола на основе бисфенола А и эпихлоргидрина, являющаяся наиболее распространённым типом эпоксидных смол в промышленности и строительстве. Представляет собой вязкую жидкость от светло-жёлтого до янтарного цвета, обладающую способностью отверждаться (полимеризоваться) с образованием твёрдых, термореактивных полимеров с высокой адгезией, химической стойкостью и механической прочностью.

Химическая структура и свойства

Молекулярное строение

Молекула ДГЭБА состоит из центрального бисфенольного фрагмента (два фенольных кольца, соединённых через изопропилиденовую группу), к которому с обоих концов через эфирные связи присоединены глицидиловые группы (эпоксидные циклы). Химическая формула — C₂₁H₂₄O₄, молекулярная масса — 340,41 г/моль. В промышленных продуктах обычно присутствует смесь олигомеров с различной степенью полимеризации (n от 0 до 2–3), что влияет на вязкость и температуру размягчения.

Физико-химические характеристики

  • Внешний вид: вязкая жидкость, при комнатной температуре — от прозрачной до мутноватой.
  • Плотность: около 1,16–1,17 г/см³ (при 25 °C).
  • Вязкость: сильно варьируется в зависимости от марки (от 4 000 до 12 000 мПа·с при 25 °C).
  • Температура вспышки: выше 200 °C (закрытый тигель).
  • Растворимость: растворим в ацетоне, толуоле, кетонах, спиртах; нерастворим в воде.
  • Эпоксидный эквивалент (EEW): 170–200 г/экв (для стандартных марок).

Реакционная способность

ДГЭБА вступает в реакции отверждения с различными отвердителями (аминами, ангидридами, фенолами, полиамидами), образуя сшитые полимерные сети. Реакция экзотермична, может протекать как при комнатной температуре, так и при нагреве (до 150–200 °C). Отверждённый материал обладает высокой термостойкостью (до 120–150 °C), устойчивостью к кислотам, щелочам, растворителям и механическим нагрузкам.

История

Первые эпоксидные смолы были синтезированы в 1930-х годах в Швейцарии (Пьер Кастан) и Германии (И. Г. Фарбен). Однако промышленное производство ДГЭБА началось в 1946 году в США компанией Devoe & Raynolds (позже — Shell Chemical). В 1950–1960-х годах технология была усовершенствована, что позволило наладить крупнотоннажный выпуск. В СССР аналогичные смолы производились под марками ЭД-20, ЭД-16, ЭД-22 (цифра указывает на эпоксидный эквивалент). К началу XXI века ДГЭБА стал основой для более 70 % всех эпоксидных смол в мире.

Производство

Сырьё

Основные компоненты: бисфенол А (получают из фенола и ацетона) и эпихлоргидрин (синтезируют из пропилена и хлора). В качестве катализатора используют щелочи (NaOH, KOH).

Технологический процесс

  1. Конденсация: бисфенол А и эпихлоргидрин смешивают в мольном соотношении 1:2–1:10 в присутствии щелочи при 50–100 °C. Образуется хлоргидриновый интермедиат.
  2. Циклизация: добавление избытка щелочи приводит к дегидрохлорированию с образованием эпоксидных групп.
  3. Очистка: продукт промывают водой для удаления солей и избытка щелочи, затем сушат под вакуумом.
  4. Модификация: в зависимости от целевого назначения добавляют разбавители, пластификаторы или наполнители.

Крупнейшие производители

Применение

Композиционные материалы

  • Стеклопластики: пропитка стеклоткани для изготовления корпусов лодок, деталей автомобилей, спортивного инвентаря.
  • Углепластики: в авиа- и ракетостроении (крылья, фюзеляжи, лопасти вертолётов), в производстве велосипедов, теннисных ракеток.
  • Клеи: высокопрочные клеи для металла, бетона, дерева, пластика (например, эпоксидный клей «Холодная сварка»).

Лакокрасочные покрытия

  • Антикоррозионные грунтовки: для защиты металлоконструкций (мосты, трубопроводы, суда, резервуары).
  • Полы и покрытия: наливные полы в промышленных цехах, паркингах, лабораториях.
  • Электроизоляционные лаки: для пропитки обмоток трансформаторов, электродвигателей, печатных плат.

Строительство

  • Ремонт бетона: инъекционные составы для трещин, анкерные системы.
  • Гидроизоляция: покрытия для бассейнов, тоннелей, фундаментов.
  • Клеи для плитки и камня: эпоксидные затирки и клеевые составы.

Электроника

Прочие области

  • Медицина: стоматологические композиты, ортопедические фиксаторы.
  • Моделирование: изготовление форм, литьё, прототипирование.
  • Упаковка: внутренние покрытия банок для напитков (BADGE — бисфенол-А-диглицидиловый эфир, используется в пищевых покрытиях).

Безопасность и экология

Токсичность

ДГЭБА классифицируется как раздражающее вещество (кожа, глаза, дыхательные пути). При длительном контакте возможно развитие аллергического дерматита. В опытах на животных выявлена репродуктивная токсичность и канцерогенность (группа 2B по классификации IARC — «возможно канцерогенен для человека»). В 2017 году Европейское химическое агентство (ECHA) включило ДГЭБА в список веществ, вызывающих серьёзную озабоченность (SVHC).

Миграция в пищевые продукты

При использовании эпоксидных покрытий для консервных банок (например, для пива, газированных напитков, овощных консервов) возможна миграция ДГЭБА и его гидролизованных продуктов (BADGE·H₂O, BADGE·2H₂O) в содержимое. В ряде стран (ЕС, США) установлены предельно допустимые уровни миграции (например, 9 мг/кг для BADGE в пищевых продуктах). В России действует ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки», ограничивающий содержание BADGE в контакте с пищевыми продуктами.

Утилизация

Отверждённые эпоксидные смолы не поддаются биологическому разложению и не перерабатываются вторично. Наиболее распространённые методы утилизации — сжигание (с контролем выбросов) или захоронение на полигонах. Ведутся исследования по химическому разложению (сольволиз, пиролиз) для получения исходных мономеров.

Регулирование

  • Европейский союз: ДГЭБА включён в регламент REACH (регистрация, оценка, авторизация). С 2019 года действует ограничение на содержание BADGE в детских игрушках (менее 0,1 мг/л).
  • США: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) разрешает использование ДГЭБА в покрытиях для пищевых контактов при соблюдении миграционных лимитов.
  • Россия: ГОСТ 10587-84 «Смолы эпоксидно-диановые неотверждённые. Технические условия» регламентирует показатели качества (эпоксидный эквивалент, вязкость, содержание хлора). Санитарно-эпидемиологические правила (СанПиН 2.3.2.1293-03) устанавливают гигиенические нормативы для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.

Перспективы

В связи с токсикологическими рисками и ограничениями на использование бисфенола А (BPA) и его производных, в промышленности разрабатываются альтернативы на основе био-сырья (например, эпоксидные смолы из лигнина, канифоли, растительных масел) или с использованием других дианов (бисфенол F, бисфенол S). Однако ДГЭБА остаётся доминирующим типом эпоксидных смол благодаря оптимальному сочетанию стоимости, технологичности и эксплуатационных свойств.

Источники

  • ГОСТ 10587-84 «Смолы эпоксидно-диановые неотверждённые. Технические условия».
  • ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки».
  • European Chemicals Agency (ECHA) — Substance Information: Bisphenol A diglycidyl ether.
  • IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Volume 71 (1999).
  • «Эпоксидные смолы и их применение» / под ред. В. А. Сергеева. — М.: Химия, 1989.
  • «Handbook of Epoxy Resins» by Henry Lee and Kris Neville (1967, переиздания).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы