[其他]乙醇胺钛酸异丙酯合成方法及应用

说明书

本发明为有机钛化合物的合成方法及其应用。

乙醇胺钛酸异丙酯（以下简称TAE-3），溶于水和油，且无分解现象，对涂料特别是水性涂料（乳胶涂料）有良好的分散作用，与国内现行使用的分散剂六偏磷酸盐相比，除具有良好的分散性能外，还具有紫外线吸收性、触变性。

近年来，有机钛系化合物已广泛用于塑料、橡胶、粘结剂、涂料等制造工业，但是，对于TAE-3的合成方法及应用尚无文献记载。

美国专利（VS-3，119，852）、法国专利（Fr-1396951）介绍了TAE-3的中间体钛酸异丙酯合成中采用正庚烷为溶剂，日本《工业化学杂志》62.77-9（1959）报导，采用正己烷为溶剂合成钛酸异丙酯，国内北京化学试剂厂曾采用苯作溶剂生产钛酸异丙酯，由于采用了溶剂，回收溶剂的工艺流程增长，回收装置庞大，投资大，生产成本较高。

本发明的目的在于提供一种工艺简单、安全可靠的制取TAE-3的方法以及该化合物的应用。

本发明的内容和实施方法，包括酯化反应和螯合反应两步，现分述如下：

1、酯化反应：将异丙醇加入反应器中，反应物异丙醇本身为溶剂。在10～30℃下搅拌滴加四氯化钛10～50分钟，四氯化钛和异丙醇的重量比为1∶（4～10），搅拌速度50～70转/分，在温度降至10～40℃，搅拌通入氨气90～200分钟，过滤除白色氯化铵沉淀物，滤液经蒸馏、精制，脱除异丙醇得纯钛酸异丙酯送往螯合反应工序。

2、螯合反应：以乙醇胺类化合物为螯合剂，在搅拌下将钛酸异丙酯加入反应器中，钛酸异丙酯与乙醇胺的克分子比为1∶（1.8～2.1），在80～120℃下反应30～90分钟，当气相温度达到80℃时。有异丙醇馏出，当馏出物达到理论值时，于真空下抽出残留异丙醇，即得TAE-3。

酯化反应和螯合反应中回收的异丙醇送往酯化反应器循环使用。

主要化学反应为：

发明的工艺过程详见图1、图2。

图1为钛酸异丙酯的合成工艺流程示意图。

图2为TAE-3的合成工艺流程示意图。

TAE-3具有良好的分散性，紫外线吸收性和触变性应用于涂料中作分散剂。紫外线吸收剂和触变剂。其分散性能见表1。由表1可见，各种颜料分散在一定数量的介质中，未加TAE-3之前均无流动性，当加入0.5%TAE-3时，改变了颜料与介质间的介面性质，颜料体系的粘度明显降低。

表1    TAE-3对不同颜料体系流动性的影响

吸收紫外线光谱性能见表2。由表2可见TAE-3的紫外线吸收性能较好。

表2    浓度为1000PPm的TAE-3紫外吸收光谱的测定

波长λ    200    250    270    280    290    300    310    320

透光率T    0    0    0    0    0    0    3    25.3

光密度A    ∞    ∞    ∞    ∞    ∞    ∞    1.53    0.597

波长λ    330    340    350    360    370    380    390    400

透光率T    62.3    85.5    94.5    96.5    97.2    97.8    98.0    98.8

光密度A    0.207    0.068    0.025    0.015    0.012    0.010    0.008    0.005

触变性能表现在将TAE-3加入涂料中有增稠效果，涂刷容易，不流挂。

本发明所提供的TAE-3合成方法，工艺简单，是一个全封闭循环工艺流程;合成钛酸异丙酯不需冷冻，以反应物异丙醇本身作溶剂;在TAE-3合成中，对螯合剂乙醇胺的含量要求不高，可以是一、二、三乙醇胺的混合物;技术指标先进，钛酸异丙酯收率可达到80～85%，钛含量为16～18%，氯含量为1%以下，TAE-3收率可达到95～97%;副产氯化铵可作为化肥使用，不产出“三废”;TAE-3作为分散剂使用效果优异，兼有紫外线吸收性、触变性，是涂料的多功能助剂。

本发明的非限定实施例：

实例1：TAE-3的合成

原料：四氯化钛、异丙醇、乙醇胺、液氨。

主要工艺过程：酯化反应、螯合反应。

酯化反应条件：四氯化钛与异丙醇比（重量）1∶5