CN109053522A - 三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基）-丙酸酯及制备方法 - Google Patents

三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基）-丙酸酯及制备方法 Download PDF

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张兵
杨铧
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Abstract

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种三羟甲基丙烷‑三‑(3‑乙烯亚胺基)‑丙酸酯及其制备方法。其采用简单的一步合成工艺，具体步骤为：在三口反应烧瓶中投入甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH，再升温到一定温度反应一定时间后即得三羟甲基丙烷‑三‑(3‑乙烯亚胺基)‑丙酸酯室温交联剂。本发明制备方法能够提高产品收率和质量，降低成本，操作简便，是适合工业化生产三羟甲基丙烷‑三‑(3‑乙烯亚胺基)‑丙酸酯室温交联剂制备方法。

Description

三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯及制备方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯及其制备方法。
背景技术
氮丙啶类三官能团交联剂国外从20世纪70年代开始研制，到90年代才工业化生产。20世纪末该类产品开始进入我国。加成法是该产品早期生产的首选方法，酯交换法只适用于大规模生产，需要专用设备，技术难度很高，因而投资规模大，操作要求严格，产品质量较加成法产品略好。
氮丙啶交联剂的最大优点是用量小，交联活性与交联密度大，在空气中CO2的催化下开环，交联时无小分子化合物排出，在用加成法生产过程中基本是按化学计量反应，对环境无影响，因而是一种环境友好的交联剂。涂料等领域的产品升级换代，向环境友好的水性化方向发展已迫在眉睫，而该产品在水性涂料、水性油墨、水性胶水、水性上光油，水性印花色浆和水性皮革涂饰剂等领域有广泛的应用前景，仅涂料行业，目前欧、美等发达地区水性涂料占总涂料的50％以上，2005年我国涂料销售总量为400万吨左右，居世界第二位，而水性涂料的比例远低于先进国家和地区，只占30％，40％，在工业涂料中占的比例更少。影响水性涂料发展的因素很多，而涂膜交联密度低从而影响许多性能是制约水性涂料发展的重要因素之一，三官能团交联剂对提高水性涂料的交联密度要起重要作用。如果按全国涂料总量的四分之一—100万t涂料改为水性涂料，按每吨水性涂料用三官能团交联剂6-10kg计，则每年三官能团交联剂的需要量约6000-10000t；在水性胶水行业，每吨水性胶水用三官能团交联剂3公斤，国内水性胶水的年产量远大于20万t，那对交联剂的年需求量在600t以上。以上仅是国内的一部分需求市场，因此该产品的市场前景是非常可观的。
三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂国外从上世纪70年代开始研制，到上世纪90年代才工业化生产。上世纪末该类产品开始进入我国。该产品的生产方法有两种：加成法和酯交换法。其中加成法为早期生产的首选方法，酯交换法只适用于大规模生产，需要专用设备，技术难度很高，因而投资规模大，操作要求严格，产品质量较加成法产品略好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高收率，高质量的三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂的制备工艺，以解决现有技术在工业化实际生产中效率较低的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯的制备方法，其特征在于，在三口反应烧瓶中投入甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在100-200转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及催化剂，然后滴加碱液调节混合物的pH为8.0-10.0，再升温至90-110℃，反应4-6小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和催化剂的质量比为：20-35：18-25：4-6：0.1-0.5。
其中，上述催化剂为有机胺催化剂，有机胺催化剂优选为六亚甲基四胺。
作为优选，上述反应的温度优选为90-100℃，反应的时间优选为4-5小时，搅拌速度优选为120-160转/分钟。
作为优选，上述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和催化剂的质量比优选为：28：20：5：0.3。
其中，上述甲基异丁酮和季戊四醇溶剂的体积比为1-2：2-5。
有益效果：与现有技术相比，本申请提供了一种制备三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂的全新工艺，以甲基异丁酮和季戊四醇作为混合溶剂改善了单一溶剂的溶解性和极性，以有机胺六亚甲基四胺为催化剂，极大提高了产物三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂的收率，整个反应为一步合成法，在一个反应器中完成，简化了实际操作的步骤，同时，本发明方法中三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂产率比现有制备方法高15-20％，具有显著的生产优势。
具体实施方式
实施例1
在三口反应烧瓶中投入体积比为1：2的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在150转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为8.0，再升温至90℃，反应6小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：30：19：5：0.3。
实施例2
在三口反应烧瓶中投入体积比为2：5的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在100转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为9.0，再升温至100℃，反应5小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：32：22：4：0.2。
实施例3
在三口反应烧瓶中投入体积比为1：3的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在180转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为8.5，再升温至110℃，反应4小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：20：25：4：0.5。
实施例4
在三口反应烧瓶中投入体积比为2：3的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在200转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为10.0，再升温至95℃，反应4.5小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：35：18：5.5：0.1。
实施例5
在三口反应烧瓶中投入体积比为1：4的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在100转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为9.5，再升温至80℃，反应6小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：24：20：5：0.3。
实施例6
在三口反应烧瓶中投入体积比为2：5的甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在130转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及六亚甲基四胺，然后滴加碱液调节混合物的pH为9.0，再升温至95℃，反应4小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和六亚甲基四胺的质量比为：28：23：4.5：0.4。
以上对本发明创造实施所提供的一种三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂及其制备方法进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明创造实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明创造的限制。

Claims (6)

1.一种制备三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯的方法，具体制备步骤为：在三口反应烧瓶中投入甲基异丁酮和季戊四醇溶剂，用氮气置换后，在100-200转/分钟的搅拌下加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌及催化剂，然后滴加碱液调节混合物的pH为8.0-10.0，再升温至90-110℃，反应4-6小时后即得三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯室温交联剂，其中，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和催化剂的质量比为：20-35：18-25：4-6：0.1-0.5；所述催化剂为有机胺催化剂；所述的有机胺催化剂为六亚甲基四胺。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应的时间优选为4-5小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的搅拌速度为120-160转/分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙烯亚胺、甲基氢醌和催化剂的质量比优选为：28：20：5：0.3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，甲基异丁酮和季戊四醇溶剂的体积比为1-2：2-5。
6.一种权利要求1-5任一项所述方法制备得到的三羟甲基丙烷-三-(3-乙烯亚胺基)-丙酸酯交联剂。
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