三丙二醇,又称Tripropylene glycol,是一种无色至浅黄色液体,具有低毒性、蒸汽压小和中等粘度的特点。它可以溶解于水并易溶于常见的有机溶剂。三丙二醇常用作各种辐照固化配方的原料之一,通常与丙烯酸发生酯化反应生成三丙二醇二丙烯酸酯,这是辐照固化工业中重要的原料。
图1 三丙二醇的性状图
三丙二醇是通过高温高压使过量水与环氧丙烷反应制造丙二醇的过程中产生的副产物。在合成二丙烯酸酯的过程中,需要严格监控三丙二醇(丙烯酸酯级)中的酸度、醛含量和过氧化物含量,以避免产物变色或操作问题的发生。例如,醛类杂质(如甲醛)是三丙二醇(丙烯酸酯级)中的一个重要指标,高醛含量可能对后续应用产生负面影响。因此,在使用该物质时,这些杂质应控制在低ppm的范围内。
三丙二醇(丙烯酸酯级)可用作各种辐照固化配方的原料。辐照固化广泛应用于印刷油墨、清漆和油漆涂料等领域。辐照固化具有许多优点,包括无需后期固化、低挥发性有机物(VOC)排放、高能量利用率、快速加工、占用空间小且产品外观质量好。三丙二醇可用于制备辐照固化配方中的丙烯酸酯单体,丙烯酸酯单体是常见的辐照固化材料之一,具有活性烯丙基基团,可以在辐照条件下快速聚合和固化。
三丙二醇(丙烯酸酯级)应在密闭包装容器内环境温度下储存,并避免阳光直射和其他紫外光照射。在适当的储存条件下,三丙二醇可以稳定保存至少12个月。建议加热温度不超过40°C,并建议使用氮气进行充填保护。
[1] 胡剑飞,马怀详,傅鹏志.高纯二缩三丙二醇联产二丙二醇新工艺[J].精细与专用化学品, 2012, 20(6):3.
三丙二醇是一种无色至浅黄色的粘稠性液体,在常温常压下稳定存在。它具有良好的溶解性,能溶于水及多种有机溶剂如乙醇、乙醚等。这种化合物无毒或低毒,对皮肤和眼睛的刺激性小,因此在使用上相对安全。三丙二醇的英文名称是Tripropylene Glycol,简称TPG,是一种重要的化工原料和中间体[1-2]。
三丙二醇的性状
环氧丙烷水解法:该方法以环氧丙烷(Propylene Oxide,简称PO)为主要原料,在酸性催化剂存在下与水进行水解反应,生成丙二醇和二丙二醇的混合物。随后,通过分离和纯化步骤得到丙二醇。再将丙二醇在酸性催化剂作用下进行脱水反应,生成二丙二醇和三丙二醇的混合物。最终通过进一步的分离和纯化得到高纯度的三丙二醇产品。
丙二醇催化脱水法:该方法直接以丙二醇为原料,在酸性催化剂存在下进行脱水反应,生成二丙二醇和三丙二醇的混合物。同样地,通过后续的分离和纯化步骤可以得到高纯度的三丙二醇[1-2]。
有机合成:三丙二醇可以作为合成多种高分子化合物的重要原料。例如,它可以与丙烯酸发生酯化反应生成三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA),这是一种重要的光固化单体,广泛应用于紫外光固化涂料和清漆中。此外,三丙二醇还可以用于合成聚酯、聚氨酯等高分子材料,这些材料在建筑、电子、汽车等行业具有广泛的应用。
化妆品和医药:三丙二醇在化妆品和医药领域也发挥着重要作用。它可以作为润湿剂、调湿剂和匀发剂等成分添加到化妆品中,改善产品的使用性能。在医药方面,三丙二醇可用于生产局麻药、抗心率失常药等药物,具有广泛的应用前景[1-4].
[1]肖浦,聂俊.可聚合大分子光引发剂引发三丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)光聚合动力学的研究[C]//中国感光学会第七次全国会员代表大会暨学术年会和第七届青年学术交流会论文摘要集.2006.
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[4]夏正豪.三丙二醇等结构玻璃体系平动与转动自由度特征时间的测量与分析[D].伊犁师范学院,2018.
二缩三丙二醇二丙烯酸酯,又称为TMPDEA,是一种具有出色截留性的树脂。它是一种合成高分子材料,具有低粘度、高反应性和高交联度,可用作粘合剂和涂层材料,适用于水性体系和有机体系。该化合物具有优良的热稳定性、耐化学性和耐水性,广泛应用于涂料、油墨、粘合剂、复合材料和聚合物工业等领域。此外,它还具备良好的处理性能,易于加工和使用。二缩三丙二醇二丙烯酸酯是辐射固化第二代反应性稀释单体,被广泛应用于各个领域,被认为是21世纪的绿色工业新技术。
图一 二缩三丙二醇二丙烯酸酯的外表
二缩三丙二醇二丙烯酸酯的合成采用醇酸直接酯化的方法。在酸性催化剂、阻聚剂及溶剂的存在下,将一定摩尔比的二缩三丙二醇与C3H4O2在一定温度下反应。反应过程中,通过溶剂与水共沸,将生成的水带出反应体系。酯化反应结束后,通过中和除去酸性催化剂和残留的C3H4O2,然后通过真空脱出溶剂得到最终的产品。醇酸酯化反应是一种特殊的羰基加成反应,质子先与羰基的氧形成盐,增加了羰基碳原子的正电性,使醇的氧上未共用电子对较容易与这个碳原子发生亲核反应,然后失去一分子水质子形成酯。
图二 二缩三丙二醇二丙烯酸酯的合成
二缩三丙二醇二丙烯酸酯应存放在阴凉、干燥、通风良好的地方,远离火源和高温。避免与氧化剂、酸、碱、金属盐等物质接触,以免发生化学反应影响其品质。在储存和使用过程中需要注意安全防护措施,如佩戴防护手套和眼镜等个人防护设备。建议存放期限不超过一年。
[1]赵德章, 特种树脂消光剂二缩三丙二醇二丙烯酸酯产业化. 天津市,天津市化学试剂研究所,2015-11-26.
[2]胡剑飞,付鹏志,马怀详,桑卫东.UV活性稀释剂高纯二缩三丙二醇二丙烯酸酯及其UV涂料[J].现代涂料与涂装,2012,15(07):1-3.
[2]肖浦,吴刚强,史素青,聂俊.可聚合大分子光引发剂的合成及其引发二缩三丙二醇二丙烯酸酯光聚合动力学的研究[J].辐射研究与辐射工艺学报,2007(01):19-24.
二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)是一种双官能度功能单体,可以溶于低碳醇、芳香烃等有机溶剂,但不溶于水。它通常呈无色或浅黄色透明油状液体。TPGDA作为活性稀释剂广泛应用于UV及EB的辐射交联中,可用作交联聚合的组成物,并赋予光固化膜良好的柔韧性、稳定性、耐磨性和耐腐性。
为了克服现有技术的不足,提供一种工艺简单、副产物及废水较少、活性及柔韧性较好、色度、酸度、粘度以及收缩率较低、收率高、质量好的二缩三丙二醇二丙烯酸酯制备方法,我们提出了以下技术方案:
一种二缩三丙二醇二丙烯酸酯的制备方法,其特征在于:
(1).将二缩三丙二醇50—60份、丙烯酸40—50份、催化剂1—10份、溶剂40—60份以及阻聚剂50—800ppm放入反应釜中经充分混合搅拌形成混合液;
(2).打开反应釜蒸汽阀门缓慢加热,控制加热速度使其蒸汽压在0.3—0.5Mpa,在1h之内使温度控制在70—90℃并在此温度维持20—40分钟反应;
(3).继续加热混合液,待温度上升到80—115℃时回流3—5h,反应结束;
(4).向混合液中加入浓度为10%的纯碱水溶液以及浓度为20%的氯化钠水溶液,洗涤2—4次静置分层,取上层有机相;
(5).将上层有机相脱去溶剂,其真空度控制在大于-0.09Mpa,温度控制在70—90℃;
(6).冷却压滤,即得二缩三丙二醇二丙烯酸酯。
催化剂可以选择对甲苯磺酸、甲基磺酸或硅钨酸中的一种。
溶剂可以选择甲苯、苯、正己烷、环己烷中的一种,或两种以上的混合物。
阻聚剂可以选择对苯二酚、对羟基苯甲醚、吩噻嗪、硫酸铜中的一种,或两种以上的混合物,其添加量分别为:
对苯二酚 100—250ppm;
对羟基苯甲醚 100—500ppm;
吩噻嗪 50—300ppm;
硫酸铜 300—800ppm。
在反应釜中添加阻聚剂的同时,还可以添加50—500ppm的活性碳作为脱色剂。
本发明的优点及有益效果是:
1.本二缩三丙二醇二丙烯酸酯的制备方法采用了二缩三丙二醇、丙烯酸作为原材料,这些原材料来源广泛,较容易获取。在反应过程中,产生的副产物及废水较少,降低了处理的难度和成本,提高了经济效益。
2.本二缩三丙二醇二丙烯酸酯的制备方法添加了多种添加剂,便于生产使用,且产物质量好,产率高。
3.本发明的工艺简单,生成的副产物及废水较少,活性及柔韧性较好,色度、酸度、粘度以及收缩率较低,收率高,质量好。
醇醚类产品中既含有醇羟基,又含有醚键,它是涂料和油墨等新材料领域应用很广泛的溶剂。二丙二醇甲醚具有特殊气味的无色液体,可用作硝化纤维素、乙基纤维素、聚醋酸乙烯酯等的溶剂。
一种制备二丙二醇甲醚的方法,其创新点在于:以提取完丙二醇甲醚后的塔釜液为原料,在强碱性催化剂的作用下,与环氧丙烷进行开环加成反应,通过精馏回收出合成产物中过量的2-甲氧基-1-丙醇后,再分离得到产品二丙二醇甲醚。本发明由于在用塔釜液和环氧丙烷反应合成二丙二醇甲醚时,有15~25%的二丙二醇甲醚会继续和环氧丙烷反应生成沸点更高的三丙二醇甲醚,所以采用本发明的合成方法保证了三丙二醇甲醚有足够的产量,而且这些三丙二醇甲醚可以继续溶解甲醇钠、氢氧化钠这些催化剂,不至于使甲醇钠在浓度较高的情况下受热分解产生甲醇,避免了甲醇与空气混合后可能会处于爆炸范围、在强热下发生爆炸的隐患。
接触空气时,二丙二醇甲醚可能生成爆炸性过氧化物。与强氧化剂急剧地发生反应。浸蚀很多金属,生成易燃易爆气体。其经吸入其蒸汽、通过皮肤和经食入被吸收到体内。
短期接触二丙二醇甲醚会刺激眼睛和呼吸道。其可能对中枢神经系统造成影响。可能导致昏迷。
长期或反复接触二丙二醇甲醚会使皮肤脱脂,导致干燥或皲裂。
CN104211584B
酸性红2BS染料是一种含氟系列的单偶氮型染料,主要用于醋酸纤维、尼龙和晴纶的染色和印花。
制备酸性红2BS染料的方法是按照一定的配料比例,在一个1500L的溶解釜中加入水和γ酸,加热至70℃后加入纯碱,待γ酸完全溶解后除去机械杂质,将滤液放入3000L的偶合釜内,降温至10℃后慢慢加入重氮液进行搅拌反应2小时,然后通过盐析过滤。最后将烘干的染料粉碎、过筛,并根据测定的强度加入适量的元明粉进行混匀,即可得到商品化的酸性红2BS染料。
CN201410346186.6提供了一种环保安全且具有良好的高温高湿抗漏墨性能的圆珠笔用油墨,符合欧盟EN71part9-2005对有机物限量禁用要求。该油墨由以下质量百分比的原料构成:有机溶剂40-70%,着色剂10-40%,树脂10-30%。其中,有机溶剂采用环保型醚类溶剂,着色剂采用醚溶性环保型酸性染料,树脂采用环保型树脂。具体实施例中,有机溶剂可以选择三乙二醇单丁醚、乙二醇单环己基醚、丙二醇单苄醚、丙二醇单环己基醚、二丙二醇单环己基醚或三丙二醇单甲醚。醚溶性环保型酸性染料可以选择酸性红89、弱酸性红3B、弱酸性红2BS、酸性蓝277、酸性黑63。
[1] 司波.弱酸性红2BS染料合成工艺研究[J].丹东师专学报,1999(04):20-21.
[2] [中国发明] CN201410346186.6 圆珠笔用油墨
目前市场上的醇醚类产品主要分为乙二醇醚类和丙二醇醚类两大类。乙二醇醚受到法规和标准的限制,产量逐渐下降,而丙二醇醚类产品由于其物理化学性质与乙二醇相似,毒性低且应用安全可靠,得到了广泛应用。
二丙二醇丁醚是一种具有较高沸程、挥发慢、气味淡的醇醚类产品,对多种材料具有良好的溶解性,因此在涂料、油墨、染料、清洗等行业中备受青睐。
目前,二丙二醇丁醚的合成方法主要有威廉姆逊合成法、缩乙醛法、烷氧基环氧丙烷法以及环氧丙烷法等。其中,环氧丙烷法是一种绿色高效的合成方法,具有高原子利用率和低操作危险性,是目前最活跃、实现工业化的合成路线。
一种合成二丙二醇丁醚的方法是将丙二醇丁醚与环氧丙烷按摩尔比为1~5:1的比例,并加入0.01~0.05%(w)的高氯酸盐催化剂,经过氮气置换和搅拌条件下,在100~150℃的温度和0.2-0.5MPa的压力下反应1~2小时,得到丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚和少量三丙二醇丁醚的混合物,通过连续精馏分离得到二丙二醇丁醚产品。
其中,高氯酸盐可以选择高氯酸镁、高氯酸铝、高氯酸钙、高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸铵中的一种或两种的混合物。丁醇与环氧丙烷的摩尔比为2~4∶1,优选3∶1。催化剂高氯酸盐的用量为0.01~0.02%(w),优选0.01%(w)。
[1] 江苏怡达化学股份有限公司. 一种丙二醇丁醚及二丙二醇丁醚的合成方法:CN201410481274.7[P]. 2015-01-28.
[2] 深圳市飞扬特化新材料有限公司. 一种生产丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚的方法:CN201810231937.8[P]. 2021-06-25.