[发明专利]三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯的一种制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯树脂类粉末涂料生产技术领域。

背景技术

现行的聚酯树脂类粉末涂料固化剂主要有两类，一类为三缩水甘油基异氰尿酸酯(TGIC)，另一类为四(2-羟乙基)己二酰胺为主要代表的β-羟基烷基酰胺(HAA)。目前有人转向研究TGIC另一类替代品。

现有缩水甘油基类固化剂有三种：三缩水甘油基异氰尿酸酯(TGIC)、二缩水甘油基对苯二甲酸酯(DGTP)和三缩水甘油基偏苯三酸酯(TGTP)，它们的生产方法是：由环氧氯丙烷(ECH)分别与异氰尿酸(ICA)、对苯二甲酸(TPA)、偏苯三酸(TMA)反应生成。它们的共同缺点是反应原料环氧氯丙烷(ECH)属于危险品，可致癌变。由环氧氯丙烷和异氰尿酸制备的三缩水甘油基异氰尿酸酯倍受争议和替代。经合会(OECD)资料反应，二缩水甘油基对苯二甲酸酯和三缩水甘油基偏苯三酸酯的混合物，还对环境(水系)产生负面影响。

另有由β-甲基环氧氯丙烷(MECH)分别与异氰尿酸(ICA)、对苯二甲酸(TPA)、偏苯三酸(TMA)反应生成的三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯(TMGIC)、二缩水(β-甲基甘油基)对苯二甲酸酯(BMGTP)、三缩水(β-甲基甘油基)三偏苯三酸酯(TMGTM)。它们的优点在于：目前欧洲化学品管理局的资料显示β-甲基环氧氯丙烷不存在环氧氯丙烷的致癌变性质，不属于欧盟第2008/689/EC号指令的附录索引号ANNEX I限定，由其制备的另一组缩水甘油基类固化三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯、二缩水(β-甲基甘油基)对苯二甲酸酯和三缩水(β-甲基甘油基)三偏苯三酸酯都能获得很好的固化效果。

但至目前为止，还没有以β-甲基环氧氯丙烷和异氰尿酸反应生产制备三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯的适于工业生产的方法。

发明内容

本发明目的在于发明一组适于工业化生产的三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯的一种方法。

本发明技术方案是：以四甲基氯化胺为催化剂，将β-甲基环氧氯丙烷和异氰尿酸反应生产制备。将异氰尿酸、β-甲基环氧氯丙烷和四甲基氯化胺，加入具有搅拌器和连续下降漏斗的反应釜中，减压至反应釜内β-甲基环氧氯丙烷和水形成共沸蒸馏，使β-甲基环氧氯丙烷返回反应体系，于100±5℃条件下搅拌至反应釜内压力至50±1毫米汞柱，保持反应釜内温度为40～50℃，滴加氢氧化钠水溶液，反应完成后，使反应釜内的生成物冷却至室温，再用10％的磷酸二氢钠水溶液中和洗涤过量的氢氧化钠，将反应釜内升温至120℃、压力减至10毫米汞柱蒸馏过量的β-甲基环氧氯丙烷，制得粘稠液体，即为三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯。

由本发明生产的三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯为一种缩水甘油基类固化剂，可用于聚酯树脂类粉末涂料，替代三缩水甘油基异氰尿酸酯(TGIC)。本发明反应条件温和，无需精制过程，收率高、成本低。

投料时，异氰尿酸和β-甲基环氧氯丙烷的摩尔比为1∶20。

滴加的氢氧化钠水溶液重量百分比浓度为50％，氢氧化钠水溶液与异氰尿酸的摩尔比为4∶1。

具体实施方式

将129克(1摩尔)异氰尿酸，2100克(20摩尔)β-甲基环氧氯丙烷和3克四甲基氯化胺，加入一个3升容积的反应瓶(预先在反应瓶内装备搅拌器、温度计，并连续下降漏斗)，减压条件，使β-甲基环氧氯丙烷和水形成共沸蒸馏，使β-甲基环氧氯丙烷返回反应体系，在100℃搅拌10个小时。

当反应系统压力减少到50毫米汞柱，反应瓶内的温度保持在40到50℃时，滴加320克(4摩尔)的50％(重量百分比)的氢氧化钠水溶液，超过3个小时左右进行反应。在这个过程中，因为与β-甲基环氧氯丙烷共沸，水滴加入和生成的水，被移走本系统外。反应完成后，将反应瓶里的生成物冷却到室温，然后用10％(重量百分比)的磷酸二氢钠盐洗，目的是中和过量的氢氧化钠。

再将反应瓶内温度升至120℃、压力减至10毫米汞柱，使多余的β-甲基环氧氯丙烷在该条件下被蒸馏除去。

最后，于反应瓶内得到198克三缩水(β-甲基甘油基)异氰尿酸酯，其环氧当量为124克/环氧当量，是一种粘稠液体。