[发明专利]三甘醇的高纯度二山梨酸酯

说明书

本发明涉及一种包含三甘醇二山梨酸酯和三甘醇单山梨酸酯的组合物，二山梨酸酯与单山梨酸酯的重量比为19∶1到99∶1。本发明组合物适用作涂料调配物中的低VOC聚结剂。

技术领域

本发明涉及三甘醇的高纯度(＞95％)二山梨酸酯和其制备。二山梨酸酯适用作涂料调配物中的聚结剂。

背景技术

全球最近的环境法规正在推动建筑涂料市场对低气味或无气味以及低挥发性有机化学物质(VOC)的材料的需求。平衡VOC与所需的涂料性能属性是一项持续性挑战。

涂料调配物包含低T_g聚合物乳胶，其形成具有很少或不具有聚结剂的膜，或包含借助聚结剂形成膜的高T_g乳胶。含有低T_g聚合物的调配物通常会产生具有柔软和粘性感以及差耐久性的涂层。另一方面，使用高T_g聚合物的调配物需要永久性(非挥发性)聚结剂或挥发性聚结剂；已知永久性聚结剂会不利地影响后续涂料的硬度性能；另一方面，Texanol等挥发性聚结剂可能具有可接受的硬度性能——例如，对于典型的半光涂料，28天的柯尼希硬度(hardness)为～20s，但不利于其挥发性。

低温成膜和膜硬度都可以通过使用反应性聚结剂来实现。例如，WO 2007/094922描述了使用双烯丙基不饱和脂肪酸酯作为反应性聚结剂。不幸的是，所述聚结剂不能为随后的涂料产生所需的硬度性能。

特别有吸引力的一类聚结剂是二山梨酸酯，尤其是其低挥发性。不幸的是，目前用于制备二山梨酸酯的方法会导致相对较容易挥发的单山梨酸酯的含量高得不可接受；努力促使反应产生更高产量的所需二山梨酸酯会导致形成大量不合需要的聚合物副产物。因此，在低VOC聚结剂领域中发现制备高纯度二山梨酸酯的方法是有利的。

发明内容

本发明通过在第一方面提供一种包含三甘醇二山梨酸酯和三甘醇单山梨酸酯的组合物来解决本领域的需要，其中二山梨酸酯与单山梨酸酯的重量比为19∶1到99∶1。

第二方面，本发明是一种方法，所述方法包含以下步骤：在硫酸催化剂存在下，在与水形成共沸物的非质子溶剂中，使三甘醇与山梨酸在90℃到160℃范围内的温度下接触以制备重量比在19∶1到99∶1范围内的三甘醇二山梨酸酯和三甘醇单山梨酸酯的混合物。

高纯度三甘醇二山梨酸酯和少量相应的单山梨酸酯会提供满足低VOC要求，同时足够不纯而提供适合作为聚结剂的非结晶材料的混合物。

具体实施方式

在第一方面，本发明是一种包含三甘醇二山梨酸酯和三甘醇单山梨酸酯的组合物，二山梨酸酯与单山梨酸酯的重量比为19∶1到99∶1。有利地，通过使三甘醇与山梨酸在催化量的硫酸存在下并在与水形成共沸物的非质子溶剂中一起接触来制备这一相对较高纯度的材料。

三甘醇二山梨酸酯和三甘醇单山梨酸酯的结构如下：

反应在80℃，优选100℃，并且更优选110℃到160℃，优选150℃，并且更优选140℃范围内的内部温度(即反应器内含物的温度)下进行。溶剂优选与水不混溶，并且更优选具有比水密度小的密度。合适溶剂的实例包括甲苯、二甲苯、氯苯、乙苯和二丁醚，优选甲苯和二甲苯。

反应中使用的溶剂的量通常在所用山梨酸和三甘醇重量的0.25倍，更优选0.5倍，并且最优选0.75倍到4倍，更优选2倍，并且最优选1.25倍范围内。

用于促进反应的硫酸浓度通常在以山梨酸重量计，0.1重量％，优选0.5重量％，更优选1重量％，并且最优选2重量％到4重量％，并且优选3重量％范围内。发现在溶剂中稀释硫酸以减少最终产物中非所期望的发色体的形成是有利的。溶剂与硫酸的优选w/w比在5∶1到20∶1范围内。