CN106565486B - 支化聚醚醇酯类化合物及其用途 - Google Patents

支化聚醚醇酯类化合物及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种支化聚醚醇酯类化合物及其用途。所述支化聚醚醇酯类化合物为式Ⅰ所示化合物。所述支化聚醚醇酯类化合物可作为水性涂料(特别是水性指甲油)成膜助剂的应用。式Ⅰ中，R1,R2和R3分别独立选自：氢或C1～C3直链或支链烷基中一种；R4和R6分别独立选自：C1～C15直链或支链烷基中一种；a,b和c分别独立选自：2～10的整数；R5为C1～C15直链或支链烷基。

Description

支化聚醚醇酯类化合物及其用途
技术领域
本发明涉及一种聚醚醇酯类化合物及其用途，具体地说，涉及一种支化聚醚醇酯类化合物及其用途。
背景技术
乳胶漆是水性涂料的一大类，所含挥发性有机化合物(Volatile OrganicCompounds，简记 VOC)很低，属于“绿色涂料”。乳胶漆主要是聚合物颗粒的水分散体和颜料颗粒的水分散体的混合物。但它们没有良好的施工性能，难于得到好的漆膜，必须添加各种助剂来达到所要求的施工性能和成膜质量，而成膜助剂是乳胶漆中最重要的助剂之一。
乳胶漆被涂刷后的成膜过程，主要分为三个阶段，乳胶漆刚被涂刷上墙后，先是湿湿的状态，之后慢慢的变干，这就是成膜的第一个过程，这个阶段，水分的蒸发是关键，随着水分的蒸发，乳液微粒、颜填料以及其他成分就成为了这时的漆膜的主要成分，之后，就会进入涂料成膜的第二个过程，也是成膜的关键过程，这时候由于水分的继续蒸发，乳液微粒表面的保护层逐渐被剥坏，裸露的乳液粒子相互接近接触，从而达到紧密堆积的程度。同时，组分中水溶性物质仍会存在于微粒间的水分中。进入这一阶段后，水分的挥发速度相比第一个过程会大幅降低。最后，随着裸露粒子的相互融合，乳液粒子慢慢变形、凝聚、融合、最终形成连续的涂膜。
而成膜助剂是添加到乳胶漆中帮助成膜的高沸点溶剂，它可以使Tg(玻璃化温度)较高的聚合物在较低的温度下成膜。成膜助剂吸附在聚合物粒子上，因溶解作用使粒子变形更容易，加上本身Tg低，因此可以提供较多的自由体积，从而达到较好的成膜效果。
在法规和标准对VOC的限制越来越严的背景下，成膜助剂将向高沸点、多功能、低气味、多组分化以及低毒、安全、可接受的生物降解性方向发展。
本研究小组曾研制成一种作为水性涂料成膜助剂的聚醚醇酯类化合物(201610430720.0)，但在实际使用时，发现当采用该聚醚醇酯类化合物为水性涂料成膜助剂时，其所成膜的明亮度和对颜料的分散性待进一步提高。
鉴于此，研制具有更优异的膜明亮度和颜料分散性的水性涂料成膜助剂成为本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明一个目的在于，提供一种结构新颖的支化聚醚醇酯类化合物，克服现有技术中存在的缺陷。
本发明所述支化聚醚醇酯类化合物，其为式Ⅰ所示化合物：
式Ⅰ中，R1,R2和R3分别独立选自：氢(H)或C1～C3直链或支链烷基中一种；R4和R6分别独立选自：C1～C15直链或支链烷基中一种；a,b和c分别独立选自：2～10的整数；R5为C1～C15直链或支链烷基。
本发明另一个目的在于，揭示上述式Ⅰ所示化合物的一种用途，即：式Ⅰ所示化合物作为水性涂料(特别是水性指甲油)成膜助剂的应用。
本发明还有一个目的在于，提供一种制备式Ⅰ所示化合物的方法，所述方法的主要步骤是：由聚醚多元醇(式Ⅱ所示化合物)与相应的有机羧酸(R4COOH或/和R6COOH)经酯化反应得到目标物。
其中，R1～R6，及a～c的定义与前文所述相同。
具体实施方式
在本发明一个优选技术方案中，R4和R6分别独立选自：C3～C11直链或支链烷基中一种；
进一步优选的技术方案是：R4和R6分别独立选自：C3～C11直链或支链烷基中一种，且 R4和R6相同；
再进一步优选的技术方案是：R4和R6分别独立选自：丙基、戊基、庚基或十一烷基中一种，且R4和R6相同；
本发明推荐：R4和R6分别独立选自：异丙基、正戊基、异庚基或正十一烷基中一种，且 R4和R6相同。
在本发明另一个优选技术方案中，R1,R2和R3分别独立选自：H，甲基或乙基中一种。
本发明提供的制备式Ⅰ所示化合物的方法，具体包括如下步骤：
在有催化剂(如对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、酸性阳离子交换树脂、固体酸或稀土路易斯酸等)及惰性气体(如氮气等)存在的条件下，由式Ⅱ所示化合物与相应的有机羧酸(R4COOH 或/和R6COOH)于150℃～170℃搅拌至少5小时，冷却及过滤，滤液移至分液漏斗中，加适量水，分除水相，保留有机相，有机相依次经洗涤(用碱液和水将有机相洗涤至中性)及蒸除低沸物后，得到目标物(式Ⅰ所示化合物)；
其中，催化剂的用量为反应物总重量的0.05％～0.2％。
本发明公开的支化聚醚醇酯类化合物作为水性涂料(特别是水性指甲油)成膜助剂具有如下特点：
(1)提高水性涂料(特别是水性指甲油涂料)成膜的明亮度；
(2)改善水性涂料(特别是水性指甲油涂料)的对颜料的分散及着色强度。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好的理解本发明的内容，而非限制本发明的保护范围。
实施例1
式Ⅰ-1所示化合物的制备：
将15克聚醚多元醇(式Ⅱ-1所示化合物，工业级，上海抚佳精细化工有限公司)、8克异丁酸、7克无水硫酸钠置于装有机械搅拌和冷凝管、温度计的四口烧瓶中，在0.1克催化剂(如对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、酸性阳离子交换树脂、固体酸或稀土路易斯酸等)及氮气存在的条件下，将反应体系升温至150℃，并在150℃状态搅拌保持5h，停止加热，冷却，加入适量烷基苯(如甲苯或二甲苯等)抽滤，将滤液转移至分液漏斗，加入适量水萃取，静止，分出水相，有机相依次用碱液和水洗涤至中性，蒸除低沸物后，得到淡黄色透明物(式Ⅰ-1所示化合物)。其红外谱图的测试数据如下所示：
IR(压片法)：2968.58(s，υ-C-H)，1738.79(s，υ-C＝O)，1345.72(s，υ-C-O-C)，1247.85， 1108.23(d，υ-CO-O)。
实施例2
式Ⅰ-2所示化合物的制备：
除以2-乙基-己酸替换实施例1中异丁酸外，其余步骤及条件与实施例1相同，得到淡黄色透明物(式Ⅰ-2所示化合物)。其红外谱图的测试数据如下所示：
IR(压片法)：2968.58(s，υ-C-H)，1738.79(s，υ-C＝O)，1345.72(s，υ-C-O-C)，1247.85， 1108.23(d，υ-CO-O)。
实施例3
式Ⅰ-3所示化合物的制备：
除以己酸替换实施例1中异丁酸外，其余步骤及条件与实施例1相同，得到淡黄色透明物(式Ⅰ-3所示化合物)。其红外谱图的测试数据如下所示：
IR(压片法)：2968.58(s，υ-C-H)，1738.79(s，υ-C＝O)，1345.72(s，υ-C-O-C)，1247.85， 1108.23(d，υ-CO-O)。
实施例4
式Ⅰ-4所示化合物的制备：
除以月桂酸替换实施例1中异丁酸外，其余步骤及条件与实施例1相同，得到淡黄色透明物(式Ⅰ-4所示化合物)。其红外谱图的测试数据如下所示：
IR(压片法)：2968.58(s，υ-C-H)，1738.79(s，υ-C＝O)，1345.72(s，υ-C-O-C)，1247.85， 1108.23(d，υ-CO-O)。
式Ⅰ-1～4所示化合物的性能的测试实施例
实施例5
挥发性有机化合物(Volatile Organic Comounds，英文缩写VOC)的测试
VOC的测试步骤：选择合适的内标物(如异丁醇，乙二醇苯醚，十六烷和DEA等)，测定经定性分析的所有组分的相对相应因子，(测定相对相应因子需所有组分的标准品，如没有标准品可设定相对相应因子为1)称取一定量的聚醚醇酯类表面活性剂样品，加入适量的内标物用甲醇稀释至适当的体积，按上述条件检测，根据挥发物的含量计算出VOC含量。要求 VOC<2g/L(合格)。
将式Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3和Ⅰ-4所示化合物及现有成膜助剂(作为对比物)在相同条件下测试其VOC，其结果将表1.。
表1
*对比物1～2为现有成膜助剂，下同。
实施例6
成膜时间测试
分别将式Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4所示化合物、Coasol或DIB按表2的配方配成水性涂料乳胶漆，在标准状态下制成涂膜，观察其成膜时间(结果见表3)。
表2
表3
实施例7
成膜光亮度测试
分别将式Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅰ-4或A-4所示化合物、Coasol或DIB按表4的配方配成水性涂料乳胶漆，在标准状态下制成涂膜，观察其成膜光亮度(结果见表5.)。
悬浮分散颜料的着色力测试
分别在7块玻璃片上各称取标准白墨2g，再分别称取60mg做好的色浆(具体配方见表4)，分别用调墨刀充分调匀，刮样。用测色仪进行着色力评定，结果如表5所示。
表4
表5
其中：式A-4所示化合物(201610430720.0中所述化合物)如下：
。

Claims (5)

1.一种支化聚醚醇酯类化合物，其为式Ⅰ所示化合物：
式Ⅰ中，R1,R2和R3分别独立选自：氢或C1～C3直链或支链烷基中一种；R4和R6分别独立选自：C3～C11直链或支链烷基中一种，且R4和R6相同；a,b和c均为2；R5为C1～C15直链或支链烷基。
2.如权利要求1所述的支化聚醚醇酯类化合物，其特征在于，其中R4和R6分别独立选自：丙基、戊基、庚基或十一烷基中一种，且R4和R6相同。
3.如权利要求1或2所述的支化聚醚醇酯类化合物，其特征在于，其中R1,R2和R3分别独立选自：氢，甲基或乙基中一种。
4.如权利要求1或2所述的支化聚醚醇酯类化合物作为水性涂料成膜助剂的应用。
5.如权利要求3所述的支化聚醚醇酯类化合物作为水性涂料成膜助剂的应用。
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