CN106631805A - 一种非苯类软化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非苯类软化剂及其制备方法，其解决了现有软化剂有毒性或使用效果不好的技术问题，其具有如式(1)所示的分子式：

Description

一种非苯类软化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及无毒环保水性涂料用助剂领域，具体地说是一种非苯类软化剂及其制备方法。
背景技术
传统溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质制得的涂料，通常含有大量苯类、酯类、酮类等有机化合物，这些挥发性有机物(VOC)严重危害环境及人体健康，可导致人体中毒甚至引发癌症。因此，世界各国都制定了相应的环保法规，限制涂料中VOC的排放。水性涂料是指用水作溶剂或者作分散介质的涂料，包括水溶性涂料、乳化涂料、乳胶漆和水粉涂料等。与传统溶剂型涂料相比，水性涂料能极大地减少VOC的排放，可有效降低对环境的影响，简化及降低企业通风、水处理等方面的流程及成本等，符合时代发展的要求，已成为现在及未来涂料工业发展的主流方向。
水性涂料中除了主要的乳液成分之外，还需要加入多种涂料助剂来改善涂料和涂膜的性能、改进生产工艺、改善产品性能、提高涂料施工性能、减少对环境的污染等。其中，软化剂是一种非常重要的涂料助剂，主要用于提高涂料的的低温柔韧性。传统常用的软化剂助剂有邻苯二甲酸酯类、乙二醇醚类等，但此类助剂普遍存在致畸性、致癌性并可引起肝、肾、肺损害，血液系统改变等危害风险，因而欧盟及美国等国家已纷纷出台相关法规政策限制此类助剂的使用。我国于2001年针对10种室内建筑装修材料制定了强制性的安全标准，2008年颁布了“中国涂料低污染化发展安全国家体系标准”，包括涂料中有害物质的测试方法标准和涂料中有害物质限量产品标准。
目前，国内外水性涂料中应用的软化剂助剂基本都为邻苯二甲酸酯类，该类物质存在潜在的致畸性、致癌性及生物积累性等，在施工和使用过程中对人体的危害性很大，而且释放周期长达十余年甚至更长，在人体和环境中不能自行代谢和降解，对人体和环境造成的危害是不可逆转的，因此其适用范围受到限制。人们寻找到了比DOP更安全、性能更好的代用品。二甘醇二苯甲酸酯简称DEDB，具有相容性好、耐寒性好、抗静电性、抗污染性能显著、热稳定性突出、挥发性低、耐光变色性好等特点，但是由于其分子结构中含有苯环，存在一定的毒性，使其应用时受到一定的限制。
除此之外，近些年来，国内外研发的低碳醇柠檬酸酯类复配软化剂助剂，虽然具有环保无毒，易降解，增塑性能较好等优点，但是由于在水性涂料的添加使用过程中乳化性能比较弱，会导致水性涂料出现分层现象，加工性能比较差，因而很大程度上限制了其推广应用。
发明内容
本发明就是为了解决现有软化剂有毒性或使用效果不好的技术问题，提供一种无毒且制备简单且使用效果好的非苯类软化剂及其制备方法。
为此，本发明提供一种非苯类软化剂，其具有如式(1)所示的分子式：
其中R基团为碳原子数3～6的脂肪族或脂环族烷基的一种。
本发明同时提供一种非苯类软化剂的制备方法，其包括如下步骤：A：将酰氯与二氯甲烷或乙酸乙酯充分搅拌至混合均匀，制得混合溶液；B：将一缩二乙二醇和三乙胺溶于二氯甲烷或乙酸乙酯中，将混合溶液充分搅拌至混合均匀，并冷却；C：向所述步骤B的反应液中恒压滴加步骤A中制得的混合溶液；D：待混合溶液全部滴加完毕后，将反应液的升温，继续搅拌反应；E：反应完毕后，将反应混合物经处理后可得到非苯类软化剂。
优选的，酰氯为碳原子数4～7的不含苯环的酰氯，其为异丁酰氯、特戊酰氯、环己甲酰之一种。
优选的，酰氯与一缩二乙二醇的摩尔分数比为(1.8～2.5):1。
优选的，反应中使用三乙胺作为催化剂，使用二氯甲烷或乙酸乙酯作为溶剂，所述一缩二乙二醇与催化剂的质量分数比为1:(1.5～3)。
优选的，步骤A中，所述酰氯与所述二氯甲烷或乙酸乙酯的质量比为1:(2.6～4)。
优选的，步骤B中，加入一缩二乙二醇和三乙胺的总质量占二氯甲烷或乙酸乙酯质量的10％～25％。
优选的，步骤C中，反应溶液的温度不超过10℃。
本发明的有益效果是：以酰氯为原料合成的一缩二乙二醇羧酸酯类软化剂属于无毒环保型软化剂，可大量或完全替代二甘醇二苯甲酸酯类助剂，广泛应用于生物医药用品，食品添加剂及食品接触产品，日用品及玩具等领域。本发明涉及的无毒环保型软化剂，分子结构中完全不含有苯环，无毒环保，卫生安全，且对乳液具有很好的软化效率，能完全或部分替代常用的环保软化剂(对苯类、邻苯类、柠檬酸酯类、聚酯类)，极具市场价值。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明。
实施例1
在2L反应瓶中投入一缩二乙二醇23.88g、三乙胺49.78g，以及451.00g乙酸乙酯，至于冰水浴中，开启搅拌至溶液混合均匀。另外将50.00g异丁酰氯与162.36g乙酸乙酯混合均匀后添加至恒压滴液漏斗中，待反应瓶中溶液温度冷却至10℃以下时，开始缓慢滴加异丁酰氯与乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加过程中控制反应溶液温度不超过10℃。混合溶液滴加完毕后，将反应溶液的温度升至25℃±2℃，继续反应时间2h，即制得一缩二乙二醇二异丁酸酯粗产品。
再经水洗、碱中和过程将催化剂去除，然后依次进行水洗、干燥、过滤，减压蒸馏后，得到一缩二乙二醇二异丁酸酯产品。
将一缩二乙二醇二异丁酸酯产品以质量分数为5％添加到苯丙乳液中，充分搅拌混合均匀，制得混合乳液，将混合乳液制成1-2mm左右的膜，观察其成膜性能，测试结果见附表。
实施例2
在2L反应瓶中投入一缩二乙二醇21.01g、三乙胺44.02g，以及451.00g乙酸乙酯，至于冰水浴中，开启搅拌至溶液混合均匀。另外将50.00g特戊酰氯与162.36g乙酸乙酯混合均匀后添加至恒压滴液漏斗中，待反应瓶中溶液温度冷却至10℃以下时，开始缓慢滴加特戊酰氯与乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加过程中控制反应溶液温度不超过10℃。混合溶液滴加完毕后，将反应溶液的温度升至25℃±2℃，继续反应时间2h，即制得一缩二乙二醇二特戊酸酯粗产品。
再经水洗、碱中和过程将催化剂去除，然后依次进行水洗、干燥、过滤，减压蒸馏后，得到一缩二乙二醇二特戊酸酯产品。
将一缩二乙二醇二特戊酸酯产品以质量分数为5％添加到苯丙乳液中，充分搅拌混合均匀，制得混合乳液，将混合乳液制成1-2mm左右的膜，观察其成膜性能，测试结果见附表。
实施例3
在2L反应瓶中投入一缩二乙二醇47.75g、三乙胺99.17g，以及927.51g二氯甲烷，至于冰水浴中，开启搅拌至溶液混合均匀。另外将100.00g异丁酰氯与331.25g二氯甲烷混合均匀后添加至恒压滴液漏斗中，待反应瓶中溶液温度冷却至10℃以下时，开始缓慢滴加异丁酰氯与二氯甲烷的混合溶液，溶液滴加过程中控制反应溶液温度不超过10℃。混合溶液滴加完毕后，将反应溶液的温度升至25℃±2℃，继续反应时间2h，即制得一缩二乙二醇二异丁酸酯粗产品。
再经水洗、碱中和过程将催化剂去除，然后依次进行水洗、干燥、过滤，减压蒸馏后，得到一缩二乙二醇二异丁酸酯产品。
将一缩二乙二醇二异丁酸酯产品以质量分数为5％添加到苯丙乳液中，充分搅拌混合均匀，制得混合乳液，将混合乳液制成1-2mm左右的膜，观察其成膜性能，测试结果见附表。
实施例4
在2L反应瓶中投入一缩二乙二醇17.19g、三乙胺36.13g，以及355.47g乙酸乙酯，至于冰水浴中，开启搅拌至溶液混合均匀。另外将50.00g环己甲酰氯与180.36g乙酸乙酯混合均匀后添加至恒压滴液漏斗中，待反应瓶中溶液温度冷却至10℃以下时，开始缓慢滴加环己甲酰氯与乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加过程中控制反应溶液温度不超过10℃。混合溶液滴加完毕后，将反应溶液的温度升至25℃±2℃，继续反应时间2h，即制得一缩二乙二醇二环己甲酸酯粗产品。
再经水洗、碱中和过程将催化剂去除，然后依次进行水洗、干燥、过滤，减压蒸馏后，得到一缩二乙二醇二环己甲酸酯产品。
将一缩二乙二醇二环己甲酸酯产品以质量分数为5％添加到苯丙乳液中，充分搅拌混合均匀，制得混合乳液，将混合乳液制成1-2mm左右的膜，观察其成膜性能，测试结果见下表：

Claims (8)

1.一种非苯类软化剂，其特征是具有如式(1)所示的分子式：
其中R基团为碳原子数3～6的脂肪族或脂环族烷基的一种。
2.如权利要求1所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：
A：将酰氯与二氯甲烷或乙酸乙酯充分搅拌至混合均匀，制得混合溶液；
B：将一缩二乙二醇和三乙胺溶于二氯甲烷或乙酸乙酯中，将混合溶液充分搅拌至混合均匀，并冷却；
C：向所述步骤B的反应液中恒压滴加步骤A中制得的混合溶液；
D：待混合溶液全部滴加完毕后，将反应液的升温，继续搅拌反应；
E：反应完毕后，将反应混合物经处理后可得到非苯类软化剂。
3.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述酰氯为碳原子数4～7的不含苯环的酰氯，其为异丁酰氯、特戊酰氯、环己甲酰之一种。
4.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述酰氯与一缩二乙二醇的摩尔分数比为(1.8～2.5):1。
5.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述反应中使用三乙胺作为催化剂，使用二氯甲烷或乙酸乙酯作为溶剂，所述一缩二乙二醇与催化剂的质量分数比为1:(1.5～3)。
6.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述步骤A中，所述酰氯与所述二氯甲烷或乙酸乙酯的质量比为1:(2.6～4)。
7.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述步骤B中，加入一缩二乙二醇和三乙胺的总质量占二氯甲烷或乙酸乙酯质量的10％～25％。
8.根据权利要求2所述的非苯类软化剂的制备方法，其特征在于所述步骤C中，反应溶液的温度不超过10℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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