CN110642742A - 一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种β‑羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将己二酸二甲酯或己二酸二乙酯和二乙醇胺混合，加入催化剂，升温，减压蒸出易挥发组分，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A。反应方程式如下：(2)将产物A固化，破碎，烘干，得到白色粉末固体，即合格的四羟乙基己二酰胺(β‑羟烷基酰胺)。利用本发明的方法制备的固化剂收率高，制备过程中无废水、废液和废固产生，绿色环保，且设备投入少，操作简单。

Description

一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法。
背景技术
β-羟烷基酰胺是一类具有多羟烷基功能基团的β-羟基的物质，其由于羟基处于β位，受N原子影响可以与树脂分子中的羧基发生交联反应，因此可作为聚酯树脂粉末涂料的固化剂使用。作为一种新型的粉末涂料固化剂，β-羟烷基酰胺不仅具有低毒、无刺激、无诱变等优点，而且具有很好的耐候、耐热、抗腐蚀等应用性能，并且具有好的流平性和出色的耐冲击性。因此备受粉末涂料领域的研究人员所关注。
目前，制造β-羟烷基酰胺的方法主要是使己二酸二甲酯与二乙醇胺在溶剂甲醇中反应而得或者在无溶剂情况下高温反应，再将熔融态的β-羟烷基酰胺放入甲醇、甲苯或丙酮中进行重结晶。但此类方法大量使用大量甲醇等作溶剂，有以下几种缺点：
1.用甲醇等作溶剂不仅增加了溶剂消耗和后处理步骤，而且结晶溶剂的挥发会造成环境污染。
2.高温熔融反应容易使物料变黄，还要进行重结晶脱色。
3.总收率较低。
“CN107266331A”中公布了一种三官能度β-羟烷基酰胺、其制备方法及含有其的粉末涂料组合物，具体公开了二乙醇胺、单乙醇胺和己二酸为主要原料在无溶剂情况下熔融反应，然后减压薄膜蒸去除挥发组分再通过速冷钢带冷却成型。此合成方法对设备投资比较大，而且在实际操作中的掌控点难以把握。
因此，有必要进一步研发出一种安全、环保、收率高、操作简单且投资少的制备方法，使β-羟烷基酰胺固化剂的制备更具有产业利用性和推广性。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，固化剂收率高，无废水、废液和废固产生，绿色环保，且设备投入少，操作简单。
本发明采用的技术方案如下：
为实现上述目的，本发明提供一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将己二酸二甲酯或己二酸二乙酯和二乙醇胺混合，加入催化剂，升温，减压蒸出易挥发组分，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；反应式为：
Figure BDA0002205501640000021
(2)将产物A固化，破碎，烘干，得到白色粉末固体，即四羟乙基己二酰胺(β-羟烷基酰胺)固化剂。
优选地，所述二乙醇胺与己二酸二甲酯或己二酸二乙酯的摩尔比为1.8～2.5。
优选地，所述二乙醇胺与己二酸二甲酯或己二酸二乙酯的摩尔比为2.0～2.4。
优选地，所述催化剂选用甲醇钾、乙醇钾、醋酸钾，苯甲酸钾、己二酸钾和氢氧化钾中的任意一种或者任意组合。
优选地，所述催化剂与产物A的重量百分比为0.11～0.14％。
优选地，所述步骤(1)的反应温度为65～85℃。
优选地，所述步骤(2)的固化时间8～12小时。
优选地，所述步骤(2)的烘干的温度为85～100℃
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明在固化剂的制备过程中不使用具有危险性的甲醇为溶剂，在无溶剂状态下反应生产目标产物和少量的副产物甲醇或乙醇，固化剂收率高，摩尔收率可达100％，而副产物甲醇或乙醇直接回收后再利用。
2.本发明在固化剂的制备过程中没有产生任何的废水、废液和废固，即使少量的副产物甲醇或乙醇也能被回收后再利用，是一种十分绿色、安全、环保的固化剂制备工艺，具有很强的产业利用性和推广性。
3.本发明固化剂制备过程使用的设备为常规设备，设备投入少，操作单元简单，易操作。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)取四口瓶、装置机械搅拌、冷凝管及温度计，称取己二酸二甲酯，二乙醇胺和催化剂(二乙醇胺与己二酸二甲酯摩尔比为2.5，催化剂与产物A重量比为0.14％)，加入反应瓶中，升温到65℃减压反应，搅拌2小时，蒸出易挥发组分甲醇，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；
(2)将产物A在料盘中固化10小时，破碎成粉末在85℃下烘干干燥。破碎，烘干，得到白色粉末固体四羟乙基己二酰胺固化剂。
实施例2
一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)取四口瓶、装置机械搅拌、冷凝管及温度计，称取己二酸二甲酯，二乙醇胺和催化剂(二乙醇胺与己二酸二甲酯摩尔比为2.4，催化剂与产物A重量比为0.14％)，加入反应瓶中，升温到80℃减压反应，搅拌2小时，蒸出易挥发组分甲醇，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；
(2)将产物A在料盘中固化9小时，破碎成粉末在95℃下烘干干燥。破碎，烘干，得到白色粉末固体四羟乙基己二酰胺固化剂。
实施例3
一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)取四口瓶、装置机械搅拌、冷凝管及温度计，称取己二酸二乙酯，二乙醇胺和催化剂(二乙醇胺与己二酸二甲酯摩尔比为2.0，催化剂与产物A重量比为0.12％)，加入反应瓶中，升温到75℃减压反应，搅拌2小时，蒸出易挥发组分乙醇，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；
(2)将产物A在料盘中固化8小时，破碎成粉末在100℃下烘干干燥。破碎，烘干，得到白色粉末固体四羟乙基己二酰胺固化剂。
实施例4
一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)取四口瓶、装置机械搅拌、冷凝管及温度计，称取己二酸二乙酯，二乙醇胺和催化剂(二乙醇胺与己二酸二甲酯摩尔比为1.8，催化剂与产物A重量比为0.11％)，加入反应瓶中，升温到70℃减压反应，搅拌2小时，蒸出易挥发组分乙醇，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；
(2)将产物A在料盘中固化12小时，破碎成粉末在90℃下烘干干燥。破碎，烘干，得到白色粉末固体四羟乙基己二酰胺固化剂。
性能及应用测试
将HAA、TGIC和本发明方法制造的固化剂(Aplus552)，分别与聚酯粉末、助剂混合(固化剂的比例控制在整体的2～8wt％)，得到聚酯粉末涂料，配方如表1所述：
表1聚酯粉末涂料配方
Figure BDA0002205501640000041
将上述所得的聚酯粉末涂料配方进行性能测试并做比较，结果如表2所示：
表2三种聚酯粉末涂料的涂膜特性对比数据
*以200℃、10min为基准，比较色差，色差较小者为佳。
从上述实验数据可以证明采用本发明方法生产的四羟乙基己二酰胺固化剂的固化效果良好，符合一般涂料固化剂的测试标准及规格，可以取代HAA及TGIC作为新的绿色环保固化剂使用，具有很强的产业利用性和推广性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将己二酸二甲酯或己二酸二乙酯和二乙醇胺混合，加入催化剂，升温，减压蒸出易挥发组分，得到四羟乙基己二酰胺溶液，为产物A；反应式为：
(2)将产物A固化，破碎，烘干，得到白色粉末固体，即四羟乙基己二酰胺固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述二乙醇胺与己二酸二甲酯或己二酸二乙酯的摩尔比为1.8～2.5。
3.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述二乙醇胺与己二酸二甲酯或己二酸二乙酯的摩尔比为2.0～2.4。
4.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂选用甲醇钾、乙醇钾、醋酸钾，苯甲酸钾、己二酸钾和氢氧化钾中的任意一种或者任意组合。
5.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂与产物A的重量百分比为0.11～0.14％。
6.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应温度为65～85℃。
7.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的固化时间8～12小时。
8.根据权利要求1所述的一种β-羟烷基酰胺固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的烘干的温度为85～100℃。
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