[发明专利]用于制造低VOC聚结助剂的方法

说明书

一种方法，其包含在磷酸存在下，使单或二羧酸和/或酸酐与二醇醚反应，以产生具有低色度和低VOC含量的二醇醚酯产物。

本申请是申请日为2015年6月18日、申请号为201580032238.5、发明名称为“用于制造低VOC聚结助剂的方法”的中国专利申请的分案申请。

背景技术

本发明涉及用于制备低VOC二醇醚酯的方法。

将聚结助剂添加到水性涂料(即，乳胶涂料)中以使得当水从系统中蒸发时，形成连续聚合物或黏结剂膜。在不添加这些聚结助剂的情况下，乳胶聚合物球体不大可能软化且变形，而这对于成膜是必需的。因此，聚合物无法充当用于涂料中颜料的黏结剂，且可能不会出现对基板(例如，内壁或外壁)的粘着。多年来，聚结助剂是挥发性溶剂，诸如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，其可以商标名TEXANOL从伊士曼(Eastman)购得。

挥发性有机化合物(VOC)排放有助于形成臭氧，即烟雾的一种主要成分。在美国，由环境保护局(EPA)确立且在国家层面上推行的VOC规章规定了涂料和其他产品中的挥发性溶剂的最大浓度。在欧洲，由2004/42/EC装饰涂料的溶剂指令(Solvents Directive forDecorative Paints)来定义VOC限值。水是水性涂料的挥发性组份，但从VOC规章中将其免除，因为其不会促成烟雾产生。VOC规章变得越来越严格以至于为了符合所述条例，现在需要不含或含有极低VOC含量的聚结助剂。

目前在美国由EPA方法24《确定挥发性物质含量、水含量、密度、体积固体份和表面涂层的重量固体份(Determination of Volatile Matter Content,Water Content,Density,Volume Solids,and Weight Solids of Surface Coatings)》来确定涂料或物质的VOC含量，其并入数种来自美国测试与材料协会(ASTM)的测试方法。在110℃下使用烘炉确定挥发性物质含量。除水、丙酮和少数其他免除化合物外，一小时后在此烘炉中蒸发的任何物质都视为VOC。通过此测试，TEXANOL归类为100％VOC。VOC含量表示为VOC(克)/调配物(升)。就纯、完全挥发性物质来说，其VOC含量等于其在25℃下的密度。在测试中，十二醇酯具有100％挥发性，且具有约948g/L的VOC含量。对于在测试条件下具有部分挥发性的物质，只将挥发性部分视为VOC。

在欧盟，将在760mmHg下具有低于250℃沸点的物质视为VOC。新的规章将对VOC免除要求大于280℃的标准沸点。

US 2012/0258249和US 2012/0259049传授不同二醇醚酯分别作为零VOC聚结助剂和净化溶剂的用途。这些专利申请案中描述了数种制备方法。这些方法中的一种是费歇尔酯化反应(Fischer esterification reaction)，其中在催化量的强酸(例如，浓硫酸)和夹带剂溶剂(即，庚烷、甲苯等)的存在下加热化学计量过量的含有羟基的反应物(例如，醇或二醇醚)和羧酸以产生所要酯。通过共沸蒸馏移除副产物水。此合成的实例可发现于Brewster、VanderWerf和McEwen的《有机化学单元化实验(Unitized Experiments inOrganic Chemistry)》(第3版)，第101-105页(1970)中。另一种制备方法使用酸氯化物(或二氯化物)代替羧酸作为反应物。在此情况下，氯化氢气体代替水在反应期间排出。通过向反应混合物中添加三级胺或借助于水洗器来截留氯化氢(《有机合成(Organic Syntheses)(第3合订本)》，第142页(1955))。另一种制备方法，如RD1987276098A中所揭示，包括在诸如钛酸四异丙酯的合适催化剂存在下，用二醇醚对所要酸的烷基酯进行酯基转移。再另一种酯化方法在夹带剂存在下使用酸酐作为反应物并且将水共沸去除。后面这种方法通常旨在制造二酯；参见例如，CA 2,356,469。