一种均苯四甲酸的衍生物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种均苯四甲酸的衍生物，其结构式(Ⅰ)如下：

【技术实现步骤摘要】
一种均苯四甲酸的衍生物及其制备方法
本专利技术涉及一种均苯四甲酸的衍生物及其制造方法，特别涉及一种用于户外聚酯型粉末涂料固化剂的均苯四甲酸的衍生物及其制造方法。
技术介绍
异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)是最早开发用于含羧基官能团树脂的最重要的固化剂，TGIC具有其他种类固化剂不可比拟的综合性能，例如良好的耐候性、优良的耐过烘烤黄变性等。但是由于其也有很多缺陷,例如具有刺激性、细胞诱变性和环境污染性等，人们逐渐减少对它的使用，开始出现许多替代品。羟烷基酰胺(HAA)是众多替代品种最重要的一种,它最早是由美国公司开发的用用于粉末涂料的新型固化剂,商品牌号为PrimidXL552。HAA没有刺激性和细胞诱变性，因此很快受到人们的重视,使用量也逐年增加。由于PrimidXL552固化机理是羟基和聚酯的羧基间的酯化反应,反应生成的水是副产物。也正是因为酯化反应有水分子放出，所制涂膜不可避免出现针孔等缺陷。因此，开发出功能性类似于HAA，但是涂膜表面又不会出现针孔等缺陷是人们所期望的。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种均苯四甲酸的衍生物，其结构式(I)如下：在结构式(I)中，R1为H、CH3或C2H5，R2为H、CH3或C2H5。本专利技术还提供了一种均苯四甲酸的衍生物的制备方法,其包括以下步骤：制备完全酯化产物：以均苯四甲酸二酐和低级醇为起始原料,在温度为50-80℃的条件下由催化剂进行催化反应2～8h，反应至油水分离器内无水生成后，通过浓度为0.5％的NaOH溶液对产物进行中和，分离出有机层，再用水洗涤有机层，经过过滤、干燥、减压抽滤后得到完全酯化产物；其中均苯四甲酸二酐和低级醇的摩尔比为1:10～12,催化剂用量为2～7wt％；制备氨解产物：将制备的完全酯化产物和氨基醇在温度为150～210℃条件下反应12～17h,然后加入4倍量甲醇回流1h后抽滤得到白色的固体氨解产物；其中氨基醇与完全酯化产物的摩尔比约1:3～6；制备最终产物均苯四甲酸衍生物：将制备的氨解的白色固体产物溶于溶剂中，将氯化亚砜在0～8℃的温度下滴加到氨解产物中,滴加完毕后,加热至30-80℃进行回流反应9～15h,反应完成后,降温,加入10％的NaCO3溶液,搅拌至有沉淀物析出，抽滤得到产物为均苯四甲酸衍生物；其中氯化亚砜与氨解产物的摩尔比约为1:5～9。较佳地，所述的低级醇化学式为CnH(2n+2)O(Ⅱ),其中n为1、2或3。较佳地，所述的催化剂可以为液体酸催化剂、非酸催化剂、固体超强酸。较佳地，所述的催化剂为非酸催化剂，所述非酸催化剂包括钛酸丁酯、氢氧化物、有机金属氧化物。较佳地，所述的酯化产物包括均苯四甲酸四甲酯、均苯四甲酸四乙酯与均苯四甲酸四丙酯。较佳地，步骤(2)中所述的氨基醇可以用结构式(Ⅲ)表示,其中R1为H、CH3或C2H5,R2为H、CH3或C2H5。较佳地，步骤(3)中所述的溶剂可为二氯甲烷、二氯乙烷或氯仿，优选为二氯乙烷。较佳地，所述制备完全酯化产物过程中，均苯四甲酸二酐和低级醇的摩尔比优选为1:10～11,催化剂用量优选为3～5wt％；所述反应温度优选为60-70℃，反应时间优选为3～5h；制备氨解的白色固体产物过程中，氨基醇与完全酯化产物的摩尔比为1:4～5,反应温度优选为170～190℃，反应时间优选为13～16h；制备最终产物均苯四甲酸衍生物过程中，氯化亚砜与氨解产物的摩尔比优选为1:6～8；滴加温度优选为2～5℃；反应温度优选为40～70℃；回流反应时间优选为10～13h。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所制备的均苯四甲酸的衍生物可作为户外聚酯粉末涂料的固化剂使用，所制涂膜表面无针孔等缺陷,并且具有优异的耐候性。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例对本专利技术中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的一较优实施例是先制备均苯四甲酸甲酯，再以均苯四甲酸甲酯制造1,2,4,5-四(2-恶唑啉基)苯(简称为TOB)。详细实施步骤及反应式如下：(1)准备配有机械搅拌装置、冷凝装置、油水分离器和温度控制装置的三颈圆底烧瓶，向烧瓶中加入1摩尔的均苯四甲酸二酐和10摩尔的甲醇，同时加入7g钛酸丁酯。加热至回流，反应3h后，油水分离器无水生成,用0.5％的NaOH溶液中和产物，分出有机层。用水洗涤有机层3次,过滤,无水硫酸镁干燥。减压蒸馏，最后得到淡黄色透明半流体状的完全酯化产物。反应式如下：(2)取1摩尔完全酯化产物,加入4.5摩尔的乙醇胺,升高温度至170℃,反应16h,反应停止。加入4倍量甲醇,回流1h后,减压抽滤得到氨解的白色固体物。反应式如下：(3)取1摩尔氨解产物,溶于二氯乙烷中,在3℃将7摩尔的二氯亚砜滴加到氨解产物中，二氯亚砜滴加完毕后,加热回流反应12h,反应停止,温度降到20℃,加入10％碳酸氢钠溶液,搅拌2小时,有沉淀物析出,抽滤得到固体物,用水冲洗滤饼,最后得到白色固体产物1,2,4,5-四(2-恶唑啉基)苯(简称为TOB)。反应式如下：(2)粉末涂料固化评价实施方式将本专利技术所合成的TOB及对照品HAA进行粉末涂料配料，然后将配好的混合料通过高速搅拌机进行混合，混合后的物料通过双螺杆挤出机挤出压片,挤出机挤出温度设为100℃,压片物料通过粉碎机粉碎后，再经过180目筛网过筛后，分别制得粉末涂料配方1和2,具体见表1。将涂料配方1和2分别用静电喷涂的方法分别喷涂在不锈钢板上,在200℃烘烤10分钟,最后得到干膜厚为90-95um，分别对各个配方进行涂膜的性能测试，具体见表1。涂膜的性能测试方法和评价标准如下：涂膜的外观：肉眼观察样板表面是否平整，是否有桔皮和针孔等缺陷。涂膜的流平性评价标准根据美国PCI的流平效果评级标准板进行流平评级,1为差,10为优异。涂膜的光泽度测试及评价参照GB/T9754-2007。涂膜的耐冲击性测试及评价参照GB/T1732-1993。涂膜的耐候性膜的耐候性采用人工加速老化仪进行测试，测试项目为QUV-B试验，测试条件为50℃UV光照4小时，然后40℃水汽循环试验4小时，如此循环，总试验时间为480h。最后通过测定实验前后涂层的光泽，计算保光率。表1户外聚酯粉末涂料配方及性能测试结果①聚酯树脂,安徽神剑新材料股份有限公司生产。②羟烷基酰胺,安徽六安市捷通达化工有限责任公司生产。③聚丙烯酸酯型流平剂,德国Worlee公司生产。④超细硫酸钡，贵州华加精细矿业有限公司生产。⑤炭黑，日本三菱公司生产。从表1中的涂膜性能测试结果可以看出，使用本专利技术所制化合物TOB作为固化剂使用，所制涂膜的机械性能与耐老化性能基本与HAA固化涂膜相同，但是本专利技术所制化合物TOB固化的涂膜没有针孔，致密性明显优于HAA固化的涂膜。以上公开的本专利技术优选实施例只是用于帮助阐述本专利技术。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该专利技术仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均苯四甲酸的衍生物，其特征在于，其结构式(I)如下：

【技术特征摘要】
1.一种均苯四甲酸的衍生物，其特征在于，其结构式(I)如下：在结构式(I)中，R1为H、CH3或C2H5，R2为H、CH3或C2H5。2.一种均苯四甲酸的衍生物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤：制备完全酯化产物：以均苯四甲酸二酐和低级醇为起始原料,在温度为50-80℃的条件下由催化剂进行催化反应2～8h，反应至油水分离器内无水生成后，通过浓度为0.5％的NaOH溶液对产物进行中和，分离出有机层，再用水洗涤有机层，经过过滤、干燥、减压抽滤后得到完全酯化产物；其中均苯四甲酸二酐和低级醇的摩尔比为1:10～12,催化剂用量为2～7wt％；制备氨解产物：将制备的完全酯化产物和氨基醇在温度为150～210℃条件下反应12～17h,然后加入4倍量甲醇回流1h后抽滤得到白色的固体氨解产物；其中氨基醇与完全酯化产物的摩尔比约1:3～6；制备最终产物均苯四甲酸衍生物：将制备的氨解的白色固体产物溶于溶剂中，将氯化亚砜在0～8℃的温度下滴加到氨解产物中,滴加完毕后,加热至30-80℃进行回流反应9～15h,反应完成后,降至室温,加入10％的NaCO3溶液,搅拌至有沉淀物析出，抽滤得到产物为均苯四甲酸衍生物；其中氯化亚砜与氨解产物的摩尔比约为1:5～9。3.根据权利要求2所述的均苯四甲酸的衍生物的制备方法，其特征在于,所述的低级醇化学式为CnH(2n+2)O(Ⅱ),其中n为1、2或3。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍远志，翁世兵，
申请(专利权)人：六安科瑞达新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34