本發(fā)明涉及無毒環(huán)保水性涂料用助劑領(lǐng)域，具體地說是一種非苯類軟化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)溶劑型涂料是以有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)制得的涂料，通常含有大量苯類、酯類、酮類等有機(jī)化合物，這些揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)嚴(yán)重危害環(huán)境及人體健康，可導(dǎo)致人體中毒甚至引發(fā)癌癥。因此，世界各國(guó)都制定了相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)，限制涂料中VOC的排放。水性涂料是指用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料，包括水溶性涂料、乳化涂料、乳膠漆和水粉涂料等。與傳統(tǒng)溶劑型涂料相比，水性涂料能極大地減少VOC的排放，可有效降低對(duì)環(huán)境的影響，簡(jiǎn)化及降低企業(yè)通風(fēng)、水處理等方面的流程及成本等，符合時(shí)代發(fā)展的要求，已成為現(xiàn)在及未來涂料工業(yè)發(fā)展的主流方向。

水性涂料中除了主要的乳液成分之外，還需要加入多種涂料助劑來改善涂料和涂膜的性能、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改善產(chǎn)品性能、提高涂料施工性能、減少對(duì)環(huán)境的污染等。其中，軟化劑是一種非常重要的涂料助劑，主要用于提高涂料的的低溫柔韌性。傳統(tǒng)常用的軟化劑助劑有鄰苯二甲酸酯類、乙二醇醚類等，但此類助劑普遍存在致畸性、致癌性并可引起肝、腎、肺損害，血液系統(tǒng)改變等危害風(fēng)險(xiǎn)，因而歐盟及美國(guó)等國(guó)家已紛紛出臺(tái)相關(guān)法規(guī)政策限制此類助劑的使用。我國(guó)于2001年針對(duì)10種室內(nèi)建筑裝修材料制定了強(qiáng)制性的安全標(biāo)準(zhǔn)，2008年頒布了“中國(guó)涂料低污染化發(fā)展安全國(guó)家體系標(biāo)準(zhǔn)”，包括涂料中有害物質(zhì)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)和涂料中有害物質(zhì)限量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

目前，國(guó)內(nèi)外水性涂料中應(yīng)用的軟化劑助劑基本都為鄰苯二甲酸酯類，該類物質(zhì)存在潛在的致畸性、致癌性及生物積累性等，在施工和使用過程中對(duì)人體的危害性很大，而且釋放周期長(zhǎng)達(dá)十余年甚至更長(zhǎng)，在人體和環(huán)境中不能自行代謝和降解，對(duì)人體和環(huán)境造成的危害是不可逆轉(zhuǎn)的，因此其適用范圍受到限制。人們尋找到了比DOP更安全、性能更好的代用品。二甘醇二苯甲酸酯簡(jiǎn)稱DEDB，具有相容性好、耐寒性好、抗靜電性、抗污染性能顯著、熱穩(wěn)定性突出、揮發(fā)性低、耐光變色性好等特點(diǎn)，但是由于其分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)，存在一定的毒性，使其應(yīng)用時(shí)受到一定的限制。

除此之外，近些年來，國(guó)內(nèi)外研發(fā)的低碳醇檸檬酸酯類復(fù)配軟化劑助劑，雖然具有環(huán)保無毒，易降解，增塑性能較好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于在水性涂料的添加使用過程中乳化性能比較弱，會(huì)導(dǎo)致水性涂料出現(xiàn)分層現(xiàn)象，加工性能比較差，因而很大程度上限制了其推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有軟化劑有毒性或使用效果不好的技術(shù)問題，提供一種無毒且制備簡(jiǎn)單且使用效果好的非苯類軟化劑及其制備方法。

為此，本發(fā)明提供一種非苯類軟化劑，其具有如式(1)所示的分子式：

其中R基團(tuán)為碳原子數(shù)3～6的脂肪族或脂環(huán)族烷基的一種。

本發(fā)明同時(shí)提供一種非苯類軟化劑的制備方法，其包括如下步驟：A：將酰氯與二氯甲烷或乙酸乙酯充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，制得混合溶液；B：將一縮二乙二醇和三乙胺溶于二氯甲烷或乙酸乙酯中，將混合溶液充分?jǐn)嚢柚粱旌暇鶆?，并冷卻；C：向所述步驟B的反應(yīng)液中恒壓滴加步驟A中制得的混合溶液；D：待混合溶液全部滴加完畢后，將反應(yīng)液的升溫，繼續(xù)攪拌反應(yīng)；E：反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)混合物經(jīng)處理后可得到非苯類軟化劑。

優(yōu)選的，酰氯為碳原子數(shù)4～7的不含苯環(huán)的酰氯，其為異丁酰氯、特戊酰氯、環(huán)己甲酰之一種。

優(yōu)選的，酰氯與一縮二乙二醇的摩爾分?jǐn)?shù)比為(1.8～2.5):1。

優(yōu)選的，反應(yīng)中使用三乙胺作為催化劑，使用二氯甲烷或乙酸乙酯作為溶劑，所述一縮二乙二醇與催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1:(1.5～3)。

優(yōu)選的，步驟A中，所述酰氯與所述二氯甲烷或乙酸乙酯的質(zhì)量比為1:(2.6～4)。

優(yōu)選的，步驟B中，加入一縮二乙二醇和三乙胺的總質(zhì)量占二氯甲烷或乙酸乙酯質(zhì)量的10％～25％。

優(yōu)選的，步驟C中，反應(yīng)溶液的溫度不超過10℃。

本發(fā)明的有益效果是：以酰氯為原料合成的一縮二乙二醇羧酸酯類軟化劑屬于無毒環(huán)保型軟化劑，可大量或完全替代二甘醇二苯甲酸酯類助劑，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥用品，食品添加劑及食品接觸產(chǎn)品，日用品及玩具等領(lǐng)域。本發(fā)明涉及的無毒環(huán)保型軟化劑，分子結(jié)構(gòu)中完全不含有苯環(huán)，無毒環(huán)保，衛(wèi)生安全，且對(duì)乳液具有很好的軟化效率，能完全或部分替代常用的環(huán)保軟化劑(對(duì)苯類、鄰苯類、檸檬酸酯類、聚酯類)，極具市場(chǎng)價(jià)值。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1

在2L反應(yīng)瓶中投入一縮二乙二醇23.88g、三乙胺49.78g，以及451.00g乙酸乙酯，至于冰水浴中，開啟攪拌至溶液混合均勻。另外將50.00g異丁酰氯與162.36g乙酸乙酯混合均勻后添加至恒壓滴液漏斗中，待反應(yīng)瓶中溶液溫度冷卻至10℃以下時(shí)，開始緩慢滴加異丁酰氯與乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加過程中控制反應(yīng)溶液溫度不超過10℃?；旌先芤旱渭油戤吅?，將反應(yīng)溶液的溫度升至25℃±2℃，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間2h，即制得一縮二乙二醇二異丁酸酯粗產(chǎn)品。

再經(jīng)水洗、堿中和過程將催化劑去除，然后依次進(jìn)行水洗、干燥、過濾，減壓蒸餾后，得到一縮二乙二醇二異丁酸酯產(chǎn)品。

將一縮二乙二醇二異丁酸酯產(chǎn)品以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％添加到苯丙乳液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，制得混合乳液，將混合乳液制?-2mm左右的膜，觀察其成膜性能，測(cè)試結(jié)果見附表。

實(shí)施例2

在2L反應(yīng)瓶中投入一縮二乙二醇21.01g、三乙胺44.02g，以及451.00g乙酸乙酯，至于冰水浴中，開啟攪拌至溶液混合均勻。另外將50.00g特戊酰氯與162.36g乙酸乙酯混合均勻后添加至恒壓滴液漏斗中，待反應(yīng)瓶中溶液溫度冷卻至10℃以下時(shí)，開始緩慢滴加特戊酰氯與乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加過程中控制反應(yīng)溶液溫度不超過10℃?；旌先芤旱渭油戤吅?，將反應(yīng)溶液的溫度升至25℃±2℃，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間2h，即制得一縮二乙二醇二特戊酸酯粗產(chǎn)品。

再經(jīng)水洗、堿中和過程將催化劑去除，然后依次進(jìn)行水洗、干燥、過濾，減壓蒸餾后，得到一縮二乙二醇二特戊酸酯產(chǎn)品。

將一縮二乙二醇二特戊酸酯產(chǎn)品以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％添加到苯丙乳液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，制得混合乳液，將混合乳液制?-2mm左右的膜，觀察其成膜性能，測(cè)試結(jié)果見附表。

實(shí)施例3

在2L反應(yīng)瓶中投入一縮二乙二醇47.75g、三乙胺99.17g，以及927.51g二氯甲烷，至于冰水浴中，開啟攪拌至溶液混合均勻。另外將100.00g異丁酰氯與331.25g二氯甲烷混合均勻后添加至恒壓滴液漏斗中，待反應(yīng)瓶中溶液溫度冷卻至10℃以下時(shí)，開始緩慢滴加異丁酰氯與二氯甲烷的混合溶液，溶液滴加過程中控制反應(yīng)溶液溫度不超過10℃?；旌先芤旱渭油戤吅?，將反應(yīng)溶液的溫度升至25℃±2℃，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間2h，即制得一縮二乙二醇二異丁酸酯粗產(chǎn)品。

再經(jīng)水洗、堿中和過程將催化劑去除，然后依次進(jìn)行水洗、干燥、過濾，減壓蒸餾后，得到一縮二乙二醇二異丁酸酯產(chǎn)品。

將一縮二乙二醇二異丁酸酯產(chǎn)品以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％添加到苯丙乳液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，制得混合乳液，將混合乳液制?-2mm左右的膜，觀察其成膜性能，測(cè)試結(jié)果見附表。

實(shí)施例4

在2L反應(yīng)瓶中投入一縮二乙二醇17.19g、三乙胺36.13g，以及355.47g乙酸乙酯，至于冰水浴中，開啟攪拌至溶液混合均勻。另外將50.00g環(huán)己甲酰氯與180.36g乙酸乙酯混合均勻后添加至恒壓滴液漏斗中，待反應(yīng)瓶中溶液溫度冷卻至10℃以下時(shí)，開始緩慢滴加環(huán)己甲酰氯與乙酸乙酯的混合溶液，溶液滴加過程中控制反應(yīng)溶液溫度不超過10℃?；旌先芤旱渭油戤吅螅瑢⒎磻?yīng)溶液的溫度升至25℃±2℃，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間2h，即制得一縮二乙二醇二環(huán)己甲酸酯粗產(chǎn)品。

再經(jīng)水洗、堿中和過程將催化劑去除，然后依次進(jìn)行水洗、干燥、過濾，減壓蒸餾后，得到一縮二乙二醇二環(huán)己甲酸酯產(chǎn)品。

將一縮二乙二醇二環(huán)己甲酸酯產(chǎn)品以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％添加到苯丙乳液中，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，制得混合乳液，將混合乳液制?-2mm左右的膜，觀察其成膜性能，測(cè)試結(jié)果見下表：