2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法、集装箱用水性漆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及有机化合物合成及应用技术领域，具体涉及一种2,2,4‑三甲基‑3羟基戊酸乙酯的制备方法、含有2,2,4‑三甲基‑3羟基戊酸乙酯的集装箱用水性漆及其制备方法。本发明专利技术的2,2,4‑三甲基‑3羟基戊酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：1)异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊醛；将上述得到的2,2,4‑三甲基‑3‑羟基戊醛与H

Preparation method of ethyl 2,2,4-trimethyl-3-hydroxyvalerate, waterborne paint for containers and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法、集装箱用水性漆及其制备方法
本专利技术涉及有机化合物合成及应用
，具体涉及一种2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法、含有2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的集装箱用水性漆及其制备方法。
技术介绍
随着集装箱制造业向中国转移，我国每年的集装箱产量与日俱增，集装箱的表面主要采用涂料进行防腐；然而现有集装箱用水性漆中采用的成膜助剂主要是十二碳醇酯(2，2，4-三甲基-1，3戊二醇-单异丁酸酯)和乙二醇丁醚的组合物，其中十二碳醇酯主要起成膜作用，而乙二醇丁醚主要起帮助挥发的作用，这主要是由于十二碳醇酯挥发速度相对较慢，需要通过乙二醇丁醚提高挥发速度，但由于乙二醇丁醚味道相对较大，成膜效率较低，这就导致集装箱用水性漆味道相对较大，VOC含量高，因此需要开发一种VOC含量低、成膜效率高、挥发速度较快的成膜助剂，同时需要开发一种含有该成膜助剂的集装箱用水性漆。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效成膜助剂2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法、含有2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的集装箱用水性漆及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：1)制备2,2,4-三甲基-3羟基戊酸异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：将上述得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应式如下：2)制备2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯将步骤1)制得的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇在强酸催化剂作用下反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯，反应式如下：所述步骤1)中，所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、BA(OH)2以及LiOH中的任意一种或两种，所述异丁醛与所述碱性催化剂的质量比为100:1～3。所述步骤2)中，所述强酸催化剂为硫酸、盐酸或对甲苯磺酸中的任意一种。所述步骤2)中，所述强酸催化剂的用量是所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇总重量的0.2～0.5％，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇的质量比为1000：300～500。所述步骤2)中，所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇的酯化反应温度为50℃～145℃，酯化反应时间为10～30小时。所述步骤2)中，将2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇混合，加入强酸催化剂，升温至50～60℃,充分搅拌溶解形成混合溶液，将所述混合溶液搅拌缓慢升温至60～120℃，开始回流，回流1～3小时后，塔底温度平稳升高至140～145℃，酯化塔顶温度在120～125℃，至酯化液酸值≤4mgKOH/g，将酯化液进行减压蒸馏脱出乙醇，在塔底温度110～125℃，塔顶温度95～110℃,真空度-0.1～0.08Mpa的条件下，塔顶出乙醇，塔底出2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯,得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯粗品。向得到的所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯粗品中加入碱液进行碱洗中和，碱液加入量为2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯粗品的3～10％，温度为50～80℃，时间为2～8小时，然后进行一次油水分离；对一次油水分离得到的油相进行水洗，加入纯净水，水的加入量为一次油水分离得到的油相的5～20％，温度为60～95℃，时间为2～6小时，然后进行二次油水分离；二次油水分离得到的油相依次经过脱水塔，最终得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯，脱水塔中塔底温度为95～130℃。一种含有2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的集装箱用水性漆，包括以下组分：水性丙烯酸树脂400～600份，防冻剂5～9份，防腐剂1～4份，pH调节剂4～6份，成膜助剂2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯20～40份，消泡剂1～3份，增稠剂2～4份，填料200～400份，颜料40～60，水80～120份，润湿剂4～6份，分散剂5～15份，防闪锈剂5～15份，防沉触变剂2～4份，其中，所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯由前述任一项所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法制得。所述防腐剂为二价金属盐的卡松杀菌剂，所述pH调节剂为氨水、三乙胺或二甲基乙醇胺中的任意一种或几种，所述防冻剂为乙二醇，所述分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐或聚醚改性二甲基硅氧烷中的任意一种，所述消泡剂为油基消泡剂、有机硅消泡剂或乳液型消泡剂中的任意一种。所述润湿剂为辛基酚聚氧乙烯醚或烷基酚乙氧基硫酸盐，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，所述填料为2500目重钙、硫酸钡、滑石粉或云母粉中的任意一种或几种，所述颜料为氧化铁红或钛白粉。一种如上述含有2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的集装箱用水性漆的制备方法，包括以下步骤:在容器中加入水，在搅拌速度为500～600rpm的条件下，加入分散剂、防冻剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯、增稠剂以及pH调节剂，再缓慢加入填料和颜料，将上述物料混匀后研磨，温度为50℃以下，细度为30微米以下，加入水性丙烯酸树脂，防闪锈剂，防沉触变剂和防腐剂，过滤即得集装箱用水性漆。本专利技术的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法的有益效果在于：本专利技术中提供的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，将异丁醛在碱性催化剂的作用下通过羟醛缩合反应生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，然后2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应生成2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，经过重结晶，得到纯度高的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应产物单一，无需进行多步分离，简化了生产工艺，且2,2,4-三甲基-3羟基戊酸的收率较高，反应物和催化剂都是常见的化工原料，生产成本较低；同时将制得的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸与乙醇在强酸催化剂作用下发生酯化反应，生成2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯，该酯化反应副反应少，反应速率高，酯化完全，无副产物产生，可制得高纯度的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯。本专利技术的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法中，当酯化液酸值≤0.2mgKOH/g时停止酯化反应，酯化反应完全，生成的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的收率更高。本专利技术的集装箱用水性漆中采用2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯作为成膜助剂，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯中由于戊酸酯基的存在，与十二碳醇酯(2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯)中的醇酸酯基相比，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯与丙烯酸单体的相溶性更好，也就使得乳胶漆中的乳胶子降粘、增塑效果更好，从而使2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯与十二碳醇酯相比，其成膜效率更高，在低温状态成膜助剂的挥发速度更快，也就使得集装箱用水性漆的漆膜的干燥速度更快。而2,2,4-三甲基-3羟基戊酸甲酯的沸点为220℃，与十二碳醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)制备2,2,4-三甲基-3羟基戊酸/n异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备2,2,4-三甲基-3羟基戊酸
异丁醛在碱性催化剂作用下发生羟醛缩合反应，生成2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛，反应式如下：



将上述得到的2,2,4-三甲基-3-羟基戊醛与H2O2发生氧化反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸，反应式如下：



2)制备2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯
将步骤1)制得的2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇在强酸催化剂作用下反应得到2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯，反应式如下：





2.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、BA(OH)2以及LiOH中的任意一种或两种，所述异丁醛与所述碱性催化剂的质量比为100:1～3。


3.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述强酸催化剂为硫酸、盐酸或对甲苯磺酸中的任意一种。


4.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述强酸催化剂的用量是所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇总重量的0.2～0.5％，2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇的质量比为1000：300～500。


5.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇的酯化反应温度为50℃～145℃，酯化反应时间为10～30小时。


6.根据权利要求1所述2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，将2,2,4-三甲基-3羟基戊酸和乙醇混合，加入强酸催化剂，升温至50～60℃,充分搅拌溶解形成混合溶液，将所述混合溶液搅拌缓慢升温至60～120℃，开始回流，回流1～3小时后，塔底温度平稳升高至140～145℃，酯化塔顶温度在120～125℃，至酯化液酸值≤4mgKOH/g，将酯化液进行减压蒸馏脱出乙醇，在塔底温度110～125℃，塔顶温度95～110℃,真空度-0.1～0.08Mpa的条件下，塔顶出乙醇，塔底出2,2,4-三甲基-3羟基戊酸乙酯,得到2,2,4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小松，张世元，姜明秋，王永成，张润赟，
申请(专利权)人：润泰化学泰兴有限公司，润泰化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32