Page 215 - 《精细化工》2021年第9期

第 9 期 孟繁博，等: 1-苯甲氧基-3-烷氧基-2-丙醇成膜助剂的制备及应用 ·1929·

[1]
多为醇酯和醇醚类 ，是添加到乳胶漆中帮助聚合 1.2 方法
物成膜的高沸点、低玻璃化转变温度（T g ）、慢挥 1.2.1 合成原理
[2]
发的极性溶剂 。随着人们环保意识的增强以及国 缩水甘油醚在催化剂的作用下开环，苯甲醇优
家对涂料中挥发性有机物（VOC）的要求标准，低 先进攻环氧化物环中空间位阻较小的、取代度低的
[9]
VOC 甚至零 VOC 含量的涂料产品已成为涂料发展 碳 ， 然后得到产物 1-苯甲氧基-3-烷氧基-2-丙醇。
的趋势 [3-4] 。最新环保要求成膜助剂的沸点大于 265 合成原理如下所示：
℃，目前广泛使用的十二醇酯（2,2,4-三甲基-1,3-戊
二醇单异丁酸酯）沸点 255~259 ℃，沸点较低，且
十二醇酯在碱条件下易分解放出小分子异丁醛 [5-6] ，
有刺激性气味，不符合环保要求。因此，开发新型
高沸点成膜助剂已成为涂料行业的发展趋势。
本研究以十二醇酯为参考，设计了成膜助剂的
结构。因十二醇酯的疏水基团为 8 个碳，极性基团
为 4 个碳，故选择 8~10 个碳的疏水基团，5~7 个碳
的极性基团，这样才能确保成膜助剂的沸点在
[7]
265~300 ℃之间 。若沸点太高，成膜助剂挥发慢，

会导致涂膜回黏，影响涂膜的耐沾污性。依据上述
观点，本文疏水基团选择苯甲醇，极性基团选择丙 1.2.2 实验步骤
基或丁基的醇醚，为得到最终产物，选择在 1,3-丙 在氮气保护下的装有冷凝、搅拌的 500 mL 四
二醇的结构上引入疏水基团与极性基团，因两个羟 口烧瓶中，分别称取苯甲醇 51.906 g（0.480 mol）、
基与两个不同的基团反应很难，故采用缩水甘油醚 正丁基缩水甘油醚 93.737 g（0.720 mol）和复合催
开环反应。 化剂 1.165 g；苯甲醇 51.906 g（0.480 mol）、异丙基
综上所述，本文以苯甲醇和烷基缩水甘油醚为 缩水甘油醚 83.634 g（0.720 mol）和复合催化剂
原料，在催化剂作用下开环，生成 1-苯甲氧基-3-烷 1.084 g。在 120 ℃下反应 9 h。实验结束后停止加
氧基-2-丙醇。将该成膜助剂应用于涂料中，进行了 热，继续通入氮气，待温度降至室温后，经过减压
最低成膜温度、涂膜表面形态、透光率、硬度、吸 抽滤获得产物：1-苯甲氧基-3-正丁氧基-2-丙醇
水率、热储存稳定性、展色性和耐水性测试。 （PNBP）和 1-苯甲氧基-3-异丙氧基-2-丙醇（PIPP）。
1.3 测试与表征
1 实验部分 1.3.1 气相分析
色谱柱：Rtx-5 型毛细管色谱柱（30 m×0.25 mm×
1.1 试剂与仪器
0.25 µm）；检测器：FID 检测器；进样量：0.4 µL；
异丙基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚，化学 进样口温度：280 ℃；检测器温度：280 ℃；柱温：
纯，安徽恒远新材料有限公司；苯甲醇、亚磷酸三
采用程序升温，初始温度为 100 ℃，保留 2 min；以
苯酯、次磷酸，AR，上海麦克林生化科技有限公司；
10 ℃/min 升温至 200 ℃，保留 5 min；再以 5 ℃/min
复合催化剂〔m（甲醇钠）∶m（四丁基溴化铵）=2∶ 升温至 280 ℃，总时间为 33 min。
[8]
1〕 、丙酮，AR，南京化学试剂股份有限公司； 1.3.2 沸点测定
内墙乳液、真石漆乳液，上海保立佳化工股份有限 按照 GB/T 616—2006 《化学试剂 沸点测定通
公司；十二醇酯，化学纯，安徽华道新材料有限公司。 用方法》测定产品的沸点。
VETEX 80V 型红外光谱仪（FTIR）、Dimension 1.3.3 在乳液中的应用测试
Edge 原子力显微镜（AFM），德国 Bruker optics 公 1.3.3.1 最低成膜温度的测定
司；TU-1900 紫外分光光度计，北京普析通用仪器 采用最低成膜温度仪测定产品添加量对乳液最
有限责任公司；AVANCE Ⅲ 600 MHz 全数字化超 低成膜温度的影响 [10-11] 。
导核磁共振波谱仪，瑞士 Bruker Biospin 公司；最 1.3.3.2 涂膜表面形态 AFM 测定
低温度成膜仪，仪思通科技（香港）有限公司；QHQ 使用湿膜制备器将配制好的成膜助剂不同添加
手摇铅笔硬度计，东莞市捷科自动化设备有限公司； 量的乳液均匀涂膜在石英片上，膜的厚度为 100 nm，
岛津 GC-2010Plus 气相色谱仪，日本岛津公司；湿 室温下放置 2 d 后，采用原子力显微镜在轻敲模式
膜制备器，上海现代环境工程技术有限公司。 下测试涂膜表面微观结构 [12] 。