一种2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成工艺及其在内墙乳胶漆中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种2,2,4‑三甲基‑1,3戊二醇二丁酸酯的合成工艺及其在内墙乳胶漆中的应用；以2,2,4‑三甲基‑1,3戊二醇和丁酸为原料，在催化剂存在下，反应制备2,2,4‑三甲基‑1,3戊二醇二丁酸酯。本发明专利技术首次以2,2,4‑三甲基‑1,3戊二醇二丁酸酯作为成膜助剂制备涂料，具有高的成膜效率，在同样的配方中RTC‑300添加量可以比RTC‑16减少10％，而且2,2,4‑三甲基‑1,3戊二醇‑二丁酸酯沸点更高，满足TVOC的环保需求。

【技术实现步骤摘要】
一种2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成工艺及其在内墙乳胶漆中的应用
本专利技术属于涂料助剂技术，具体涉及2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成工艺及其在内墙乳胶漆中的应用。
技术介绍
随着人类生活水平不断提高，住房水平也在逐步提升，室内装饰装修成为人们最为关注的话题之一。而内墙涂料作为室内使用量最大的装饰装修材料，同时也作为室内的主要污染源之一，就更受到人们的关注。并且随着人们环保和健康意识越来越强，消费者也更加有意识地去购买一些高档的、净味的、低VOC或者零VOC的室内装饰装修涂料。但是通常零VOC并不表示没有TVOC释放，甚至TVOC释放量会远远大于室内空气质量的最低标准，消费者稍不注意所购买的涂料产品就会影响到自身的身体健康。就室内装饰装修而言，TVOC释放量是一个更加科学的指标，而在谢义师、胡晓珍等研究发现内墙涂料中的成膜助剂是TVOC的主要释放源头，因此，需要研发出符合TVOC释放标准的成膜助剂，满足内墙涂料生产企业对TVOC释放的要求。目前涉及到TVOC的内墙涂料标准包括国际标准ISO16000《内墙涂料》以及国内的JG/T481-2015《低挥发性有机化合物(VOC)水性内墙涂覆材料》。在国内外标准中，TVOC的定义都是指利用TenaxTA采样，非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物总和。通常意义上讲，沸点小于287℃的有机化合物的总和称为TVOC。传统内墙涂料所使用的净味成膜助剂主要是指十六碳双酯(2,2,4-三甲基-1,3戊二醇-二异丁酸酯)，但最新的ECHA欧洲化学品管理局认定2,2,4-三甲基-1,3戊二醇-二异丁酸酯(CAS号：6846-50-0)的危险说明：H361疑似对生殖系统或者胎儿有影响；H412对水生生物有害并具有长期持续影响。另外，十六碳双酯的沸点是281℃，不符合TVOC的环保释放要求。因此，十六碳双酯将逐步不适合作为内墙成膜助剂使用。
技术实现思路
本专利技术公开了2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成工艺及其在内墙乳胶漆中的应用，提供满足TVOC的净味成膜助剂产品，提高现有酯的成膜效率，解决现有十六碳双酯对人体的危害。本专利技术采用如下技术方案：2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，包括以下步骤，以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸为原料，在催化剂存在下，反应制备2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯；所述催化剂为NaHSO4·H2O-NaH2PO4、NaHSO4·H2O-KH2PO4、NaHSO4·H2O-NH4H2PO4、NaHSO4·H2O-CuSO4·5H2O、NaHSO4·H2O-Al2(SO4)3·18H2O中的一种。本专利技术公开了2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯在制备涂料中的应用，具体的，本专利技术首次以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯作为成膜助剂制备涂料，具有高的成膜效率。本专利技术公开了一种涂料，包括水、杀菌剂、分散剂、消泡剂、保水剂、成膜助剂、润湿剂、粉料、纤维素、PH调节剂、乳液、增稠剂；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯。本专利技术公开了一种涂料的制备方法，包括以下步骤，混合水、杀菌剂、分散剂、消泡剂、保水剂、成膜助剂、润湿剂、粉料、纤维素、PH调节剂、乳液和增稠剂，分散后过滤得到涂料；所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯。上述涂料的制备方法包括以下步骤，混合水、杀菌剂，在分散下再依次加入分散剂、消泡剂、保水剂、成膜助剂、润湿剂，继续分散；再加入粉料、纤维素、PH调节剂，分散后加入乳液和增稠剂，分散后过滤得到涂料。具体的，上述涂料的制备方法包括以下步骤，混合水、杀菌剂，在高速分散机下600rpm分散5min；再依次加入分散剂、消泡剂、保水剂、成膜助剂、润湿剂，继续在600rpm分散5min；再加入粉料、纤维素、PH调节剂，1500rpm分散60分钟；然后加入乳液和增稠剂，分散后过滤得到涂料。本专利技术中，2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸的摩尔比为1∶2～2.5；催化剂的用量为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇摩尔量的0.1％～1％，优选0.2％～0.5％；反应为在氮气保护下140～200℃反应5～10h，优选150～170℃反应7～9h。反应结束后过滤反应液，将得到的滤液通过分液漏斗萃取，再用饱和的氢氧化钠水溶液及去离子水分别洗涤，最后旋蒸除去杂质，得到2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯。本专利技术中，成膜助剂为涂料质量的1～10％，优选2～7％；乳液为RC-430、LV200SF、DC450V、RS5939或者DC460。本专利技术的创造性在于以及将其作为涂料成膜助剂，其他涂料成分为现有常规产品，比如保水剂为乙二醇、丙二醇；防腐剂为二价金属盐稳定的卡松类杀菌剂；PH调节剂为氨水、NaOH、AMP-95；消泡剂为油基消泡剂、有机硅消泡剂或乳液型消泡剂中的任一种；增稠剂为碱溶胀增稠剂，聚氨酯增稠剂；润湿剂为辛基酚聚氧乙烯醚，烷基酚乙氧基硫酸盐；分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐、聚醚改性二甲基硅氧烷；粉料为重质碳酸钙、硅灰石粉、水洗高岭土、锻烧高岭土、滑石粉；纤维素为羟乙基纤维素。涂料为内墙乳胶漆。本专利技术首次公开了以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸为原料，在催化剂存在下，反应制备2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯，产物收率高、反应简单；另外，本专利技术还公开了2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯作为成膜助剂替换现有成膜助剂制备涂料，具有高的成膜效率，与现有成膜助剂十六碳双酯相比，本专利技术成膜助剂可明显降低成膜温度，尤其是高沸点具有降低VOC的效果。附图说明图1为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的核磁氢谱；图2为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的核磁碳谱；图3为涂料的最低成膜温度；图4为涂料的最低成膜温度；图5为涂料的最低成膜温度；图6为涂料的最低成膜温度。具体实施方式本专利技术所有原料都为市购，催化剂来自中国专利ZL201710190274.5。实施例一在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的500mL三口烧瓶中，将2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸按投料物质的量比1：2加入三口烧瓶中，并同时加入0.3mol％的催化剂NaHSO4·H2O-NaH2PO4(以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇为基准)，并通入氮气保护，然后在160℃下反应8h；停止反应，反应液冷却至室温后使用布氏漏斗进行抽滤，将得到的滤液通过分液漏斗萃取，用饱和的氢氧化钠水溶液及去离子水分别洗涤3次，通过旋转蒸发仪在140℃、-0.1MPa条件下旋蒸除去杂质，最终得到2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯，为成膜助剂产品RTC-300，产品收率97％，核磁谱图见图1、图2，1HNMR(500MHz,CDCl3)δ4.79–4.78(d,J＝2.5Hz,1H),3.91–3.7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤，以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸为原料，在催化剂存在下，反应制备2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯；所述催化剂为无机盐催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤，以2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸为原料，在催化剂存在下，反应制备2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯；所述催化剂为无机盐催化剂。


2.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，其特征在于，所述催化剂为NaHSO4·H2O-NaH2PO4、NaHSO4·H2O-KH2PO4、NaHSO4·H2O-NH4H2PO4、NaHSO4·H2O-CuSO4·5H2O、NaHSO4·H2O-Al2(SO4)3·18H2O中的一种。


3.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，其特征在于，2,2,4-三甲基-1,3戊二醇和丁酸的摩尔比为1∶2～2.5。


4.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-1,3戊二醇二丁酸酯的合成方法，其特征在于，催化剂的用量为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇摩尔量的0.1％～1％。


5.根据权利要求1所述2,2,4-三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小松，宋文国，张世元，杨萍，
申请(专利权)人：润泰化学泰兴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32