CN110183350A - 一种水性涂料催干剂及其制备方法 - Google Patents

一种水性涂料催干剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性涂料催干剂及其制备方法，所述水性涂料催干剂结构式为：其中R1为或R2为Mn或Co。其制备方法包括步骤1：将二胺溶于乙醇，滴加水杨醛进行反应，反应结束后冷却到室温结晶，抽滤所得固体，干燥，得到N,N'‑邻羟苯亚甲基‑1,2‑二胺配体；步骤2：将步骤1得到的N,N'‑邻羟苯亚甲基‑1,2‑二胺配体溶于二氯甲烷得到N,N'‑邻羟苯亚甲基‑1,2‑二胺的二氯甲烷溶液，滴加金属醋酸盐的乙醇溶液，反应结束后冷却，旋转蒸发除掉溶剂，干燥，得到水性涂料催干剂。本发明制备的水性涂料催干剂能够有效抑制金属离子的水解，具有良好的耐水解性，并有良好的相容性和催干性，对水性涂料的催干速度快，制备成本低廉，具有良好的应用前景。

Description

一种水性涂料催干剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性涂料催干剂及其制备方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
随着人们环保安全意识的日益增强，世界石油链产品的越发稀缺，使得涂料水性化的发展与实现变成了可能及必然。但大量水的存在，不利于涂料的干燥，因为在自由基反应中，水起到转链剂的作用，造成漆膜干燥速度缓慢，外观不佳等弊病，因此需要添加催干剂来提高其干燥性能。
最近开发的水性涂料在环保以及其他应用性能上表现出更多优点，但是传统催干剂主要用于油性涂料，在这些水性涂料中的性能表现欠佳(晏君周，一种涂料催干剂，CN107815171 A)。国内一些研究者将羧酸金属皂盐经乳化后改善了其在水性体系中的混溶性，但仍旧无法避免在储藏过程中催干剂自身发生水解的问题，结果引起树脂“失干”。经过研究发现，使用螯合型水性催干剂可改善涂料的外观效果，并同时加快漆膜的干燥速度。众所周知，配位体，如邻菲罗啉或2，2-双氮苯基能够使活性催干剂保持在更活泼的化合价，使其具有良好的催干性能，加入络合剂是解决水性催干剂“失干”的一个很好途径。络合剂有很多种类，含N，P，S的一些化合物都可用作络合剂，但是这些络合剂自身的毒性很大，且在清漆中并无显著效果，同时还会一定程度上引起漆膜的黄变性。更重要的是其价格非常昂贵，因此高成本和特定的应用范围限制了其在涂料中的大量应用(姜英涛,水性催干剂.上海涂料,2004,42(5):45；文风,徐明,新型催干剂在水性工业涂料中的应用.涂料技术与文摘,2015,36(4):35)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性涂料催干剂及其制备方法，以解决现有水性催干剂易水解、毒性大和高成本等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种水性涂料催干剂，其特征在于，其结构式为：其中R1为R2为Mn或Co。
本发明提供了上述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将二胺溶于乙醇，滴加水杨醛进行反应，反应结束后冷却到室温结晶，抽滤所得固体，干燥，得到N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体；
步骤2：将步骤1得到的N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体溶于二氯甲烷得到N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺的二氯甲烷溶液，滴加金属醋酸盐的乙醇溶液，反应结束后冷却，旋转蒸发除掉溶剂，干燥，得到水性涂料催干剂(N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺金属)。
优选地，所述步骤1中二胺为环己二胺或邻苯二胺。
优选地，所述步骤1中二胺和水杨醛的摩尔比为1:2。
优选地，所述步骤1中的反应条件为：在氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200～300rpm搅拌进行反应1～3h。
优选地，所述步骤1中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体为N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺或N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺。
优选地，所述步骤2中金属醋酸盐为四水合醋酸锰或四水合醋酸钴。
优选地，所述步骤2中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体的二氯甲烷溶液中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体的浓度为0.12～0.14mol/L，金属醋酸盐的乙醇溶液中金属醋酸盐的浓度为0.15～0.175mol/L。
优选地，所述步骤2中二胺配体和金属醋酸盐的摩尔比为1:1。
优选地，所述步骤2中的反应条件为：在氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200～300rpm搅拌进行反应1～3h。
优选地，所述步骤1与步骤2中干燥为60℃真空干燥。
本发明的一种水性涂料催干剂的制备方法，即在没有催化剂存在的条件下，通过两步简单反应，较高产率制备得到螯合型锰和钴水性催干剂。
该方法制备得到的螯合型金属水性催干剂具有以下优点：
(1)有效抑制金属离子的水解，具有良好的耐水解性；
(2)有良好的相容性，添加到树脂中适当时间后，树脂澄清无颗粒析出和分层现象；
(3)有良好的催干性，常温下能够快速吸收氧气，加快了油漆的干燥速度；
(4)价格低廉，相比于价格昂贵的菲罗啉、联吡啶络合催干剂，更加经济实用，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明实施例中所用的试剂厂家及规格如表1所示。
表1所用的试剂厂家及规格
实施例1
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol邻苯二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200rpm搅拌进行反应2.5h，反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到橘红色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺6.0g，产率为95.2％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺配体7mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将7mmol四水合醋酸锰溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200rpm搅拌进行反应2h，反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥，得到螯合型邻苯二胺-锰水性催干剂(LB-Mn)即水性涂料催干剂2.4g，产率为93.8％。
实施例2
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol邻苯二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应2.5h，反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到橘红色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺6.1g，产率为96.8％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺配体7mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将7mmol四水合醋酸钴溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应2h，反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥得螯合型邻苯二胺-钴水性催干剂(LB-Co)即水性涂料催干剂2.2g，产率为85.3％。
实施例3
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol环己二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速300rpm搅拌进行反应2.5h，反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到亮黄色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺5.6g，产率为87.1％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺配体6mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将6mmol四水合醋酸锰溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速300rpm搅拌进行反应2h，反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥，得到螯合型环己二胺-锰水性催干剂(HJ-Mn)即水性涂料催干剂2.1g，产率为94.3％。
实施例4
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol环己二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应2.5h。反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到亮黄色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺5.5g，产率为86％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺配体6mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将6mmol四水合醋酸钴溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应2h。反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥，得到螯合型环己二胺-钴水性催干剂(HJ-Co)即水性涂料催干剂1.9g，产率为91％。
实施例5
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol邻苯二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应1h，反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到橘红色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺4.4g，产率为72％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺配体6.5mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将6.5mmol四水合醋酸锰溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速250rpm搅拌进行反应1h，反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥，得到螯合型邻苯二胺-锰水性催干剂(LB-Mn)即水性涂料催干剂1.97g，产率为83％。
实施例6
本实施例提供了一种水性涂料催干剂，其具体制备步骤如下：
步骤1：将20mmol环己二胺溶于50mL乙醇，并加入到250mL三口烧瓶中，再滴加40mmol水杨醛，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速300rpm搅拌进行反应3h。反应结束，冷却到室温，抽滤得固体，60℃真空干燥，得到亮黄色固体N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺5.53g，产率为86.5％；
步骤2：将步骤1所得N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺配体6.5mmol溶于50mL二氯甲烷，并加入到250mL三口烧瓶中，将6.5mmol四水合醋酸钴溶于40mL乙醇中，滴加到烧瓶中，氮气保护下，60℃水浴加热，以转速300rpm搅拌进行反应3h。反应结束，冷却，旋转蒸发，60℃真空干燥，得到螯合型环己二胺-钴水性催干剂(HJ-Co)即水性涂料催干剂2.08g，产率为92％。
将本发明制备的水性涂料催干剂与美国OMG Borchers GmbH公司生产的421Aqua水性催干剂进行检测，水性醇酸树脂(江苏三木集团，3350W型)15g加入7.5g自来水，后加入0.6g二甲基乙醇胺机械搅拌混匀，如此配制5份水性涂料，分别加入0.15gLB-Mn，LB-Co，HJ-Mn，HJ-Co和421Aqua，机械搅拌充分混匀后放置24h制膜。用SZQ四面制膜器制备出38μm的漆膜，室温下，在GZY-2型干燥时间记录仪上走针24h，划针在涂层上匀速缓慢划过，通过观察涂膜表面所形成的轨迹，记录漆膜干燥时间。检测结果如表2所示。
表2水性涂料催干剂性能表征

Claims (10)

1.一种水性涂料催干剂，其特征在于，其结构式为：
其中R1为R2为Mn或Co。
2.权利要求1所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将二胺溶于乙醇，滴加水杨醛进行反应，反应结束后冷却到室温结晶，抽滤所得固体，干燥，得到N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体；
步骤2：将步骤1得到的N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体溶于二氯甲烷得到N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺的二氯甲烷溶液，滴加金属醋酸盐的乙醇溶液，反应结束后冷却，旋转蒸发除掉溶剂，干燥，得到水性涂料催干剂。
3.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中二胺为环己二胺或邻苯二胺；二胺和水杨醛的摩尔比为1:2。
4.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的反应条件为：在氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200～300rpm搅拌进行反应1～3h。
5.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体为N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-环己二胺或N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-邻苯二胺。
6.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中金属醋酸盐为四水合醋酸锰或四水合醋酸钴。
7.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体的二氯甲烷溶液中N,N'-邻羟苯亚甲基-1,2-二胺配体的浓度为0.12～0.14mol/L，金属醋酸盐的乙醇溶液中金属醋酸盐的浓度为0.15～0.175mol/L。
8.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中二胺配体和金属醋酸盐的摩尔比为1:1。
9.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1与步骤2中的反应条件均为：在氮气保护下，60℃水浴加热，以转速200～300rpm搅拌进行反应1～3h。
10.如权利要求2所述水性涂料催干剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1与步骤2中干燥均为60℃真空干燥。
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