CN107245266A - 一种活性涂料成膜助剂及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4‑三甲基‑1，3‑戊二醇单甲基丙烯酸酯，2，2，4‑三甲基‑1，3‑戊二醇异丁酸甲基丙烯酸二酯。以2，2，4‑三甲基‑1，3‑戊二醇和2，2，4‑三甲基‑1，3‑戊二醇单异丁酸酯分别与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8‑1.2；催化剂为酸性催化剂，用量为0.5‑5%；阻聚剂用量为0.2‑4%，反应温度为70‑120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60‑360 min，本发明的活性涂料成膜助剂具有工艺简单、有效降低VOC释放的特点。
Description
技术领域
本发明精细化工技术领域，特别是一种活性涂料成膜助剂及其制备方法、使用方法。
背景技术
随着国际上的环保法规日益增加，环保型的涂料，如水性乳胶漆等，已经被大量生产和应用，来避免VOC的排放，但是要得到性能良好的水性漆往往需要加入较多的成膜助剂。成膜助剂通常为具有较高沸点的化合物，常用的有醇酯十二（2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯）、苯甲醇、丙二醇苯醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚、醇酯十六等。虽然一些规定认为沸点高于250 oC的物质可不归入VOC范畴，但是成膜助剂若不与成膜物质反生强的化学、物理键连接，存在于漆膜中的成膜最终会逐渐逸出并挥发掉。部分含有可交联的物质如松节水等，其沸点过低，其会较早地被挥发出来，是VOC的范畴。一方面，如当前用量最大的醇酯十二，其具有十分优良的助成膜性能，这来源于其结构，都限制了其的应用。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种活性结构的涂料用成膜助剂，可通过简单的酯化合成反应可以制备。与常用的非活性成膜助剂相比，配方中需加入适量引发剂，其在真正做到降低VOC释放。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单甲基丙烯酸酯，2，2，4-三甲基-1和/或3-戊二醇异丁酸甲基丙烯酸二酯,其结构式为：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ。
在涂料中添加上述活性涂料成膜助剂，含有不饱和双键，双键能在涂料成膜后一段时间内与涂膜发生共价键交联，减小或消除成膜助剂的释放
一种上述活性涂料成膜助剂的制备方法，以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为酸性催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360 min。
进一步地，所述酸性催化剂选自浓硫酸、对甲基苯磺酸、甲基磺酸和/或强酸性阳离子交换树脂中的一种或两种以上的组合物。
进一步地，所述阻聚剂选自对苯二酚、对羟基苯甲醚、对甲氧基苯酚和/或吩噻嗪中的一种或两种以上的。
一种上述活性涂料成膜助剂的使用方法，在涂料配方中加入量>6wt%，配方中含有光引发剂。
进一步地，所述涂料为带有不饱和双键的水性漆。
进一步地，所述涂料为含有不含活性不饱和双键的乳胶漆，所述活性助剂用量大于10wt%。
本发明活性涂料成膜助剂具有如下有益的技术效果：本发明中的化合物结构与常用的醇酯十二、醇酯十六具有相似的分子结构，故能涂料用膜时起到助成膜作用，在成膜后，在外界作用下（如引发剂、紫外光），可以产生自由基，进行交联，形成一定的IPN结构，可优化涂膜性能；另一方面，由于目前对醇酯十二、醇酯十六的化合物在应用和性能研究上已经十分成熟，加之其结构与成熟的醇酯十二相似，利于涂料的研究人员接受，并改造现有涂配方，故十分利于本发明的产品快速推广与应用，使涂料真正降低VOC。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单甲基丙烯酸酯：
Ⅰ Ⅱ。
一种上述活性涂料成膜助剂的制备方法，以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为酸性催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360 min。
在本实施例中，所述酸性催化剂为浓硫。所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚。
实施例2
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸甲基丙烯酸二酯,其结构式为：
Ⅲ Ⅳ。
一种上述活性涂料成膜助剂的制备方法，以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为酸性催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360 min。
在本实施中，所述酸性催化剂为对甲基苯磺酸、甲基磺酸。所述阻聚剂为对苯二酚。
实施例3
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸甲基丙烯酸二酯,其结构式为：
Ⅲ Ⅳ。
上述活性涂料成膜助剂的制备方法，以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为强酸催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360min。
在本实施例中，所述酸性催化剂为强酸性阳离子交换树脂。所述阻聚剂为吩噻嗪。
实施例4
本发明公开了一种活性涂料成膜助剂，其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单甲基丙烯酸酯，其结构式为：
Ⅰ Ⅱ。
上述活性涂料成膜助剂的制备方法，以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为强酸催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360 min。
在本实施例中，所述强算催化剂为浓硫酸、对甲基苯磺酸、甲基磺酸和阳离子交换树脂。所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、对甲氧基苯酚和吩噻嗪。
实施例5
一种上述活性涂料成膜助剂的使用方法，在涂料配方中加入量>6wt%，配方中含有光引发剂，所述涂料为带有不饱和双键的水性漆。
实施例6
一种上述活性涂料成膜助剂的使用方法，在涂料配方中加入量>10wt%，配方中含有光引发剂。所述涂料为不含活性不饱和双键的乳胶漆。
与此同时，为了评估本发明的技术效果，分别对实施例1～4所得的产品进行相关性能测试（以苯丙乳液（含有光引发剂）进行测试，助剂加入量10%，并进行UV照射），具体测试结果分别如表1、表2所示：
表1性能测试结果
| 性能指标 | 空白样 | 醇酯十二 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 相容性 | - | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
| 成膜效率（5 oC） | 不成膜 | 成膜 | 成膜 | 成膜 | 成膜 | 成膜 |
| 低温掉粉 | 不成膜 | 干擦不掉粉，湿擦轻微 | 干擦不掉粉，湿擦轻微 | 干擦不掉粉，湿擦轻微 | 干擦不掉粉，湿擦轻微 | 干擦不掉粉，湿擦轻微 |
| 气味 | - | 一般 | 很轻 | 很轻 | 很轻 | 很轻 |
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种活性涂料成膜助剂，其特征在于其结构为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单甲基丙烯酸酯，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇异丁酸甲基丙烯酸二酯,其结构式为：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ。
2. 一种权利要求1所述的活性涂料成膜助剂的制备方法，其特征在于：以2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯与甲基丙烯酸的酯化反应所得，醇酯比为1：0.8-1.2；催化剂为酸性催化剂，用量为0.5-5%；阻聚剂用量为0.2-4%，反应温度为70-120 oC，利用分水器除去生成的水，反应时间为60-360 min。
3.根据权利要求2所述的活性涂料成膜助剂的制备方法，其特征在于：所述酸性催化剂选自浓硫酸、对甲基苯磺酸、甲基磺酸、强酸性阳离子交换树脂中的一种或两种以上的组合物。
4.根据权利要求3所述的活性涂料成膜助剂的制备方法，其特征在于：所述阻聚剂选自对苯二酚、对羟基苯甲醚、对甲氧基苯酚和/或吩噻嗪中的一种或两种以上的。
5. 一种权利要求4所述的活性涂料成膜助剂的使用方法，其特征在于： 在涂料配方中加入量>6wt%，配方中含有光引发剂。
6.根据权利要求5所述的活性涂料成膜助剂的使用方法，其特征在于：所述涂料为带有不饱和双键的水性漆。
7.根据权利要求5所述的活性涂料成膜助剂的使用方法，其特征在于：所述涂料为不含活性不饱和双键的乳胶漆，所述活性助剂用量大于10wt%。
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2017
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