醇酯十二

【背景及概况】^[1][2][3]

成膜助剂也可叫做凝聚剂、凝结剂，一般是沸点较高的有机物质，能促进高分子聚合物塑性流动和弹性形变；能够提高乳胶漆的聚合凝结能力；成膜助剂的加入可以使得乳胶漆在很宽的温度范围内，也可以很好地成膜。乳胶漆中含有的高分子聚合物为热塑性聚合物，当环境的温度达到某个特定的值这些粒子才会成膜，当乳胶漆中的聚合物粒子形成连续膜时的最低温度，叫做该乳液的最低成膜温度。所以，正常的成膜温度几乎都高于乳液的最低成膜温度。一般情况下，为了使涂料在使用的过程中能够有更大的硬度和拉升强度，乳胶漆中加入了大量的硬单体，这些硬单体使得乳胶漆的最低成膜温度比室温高很多，不容易成膜，所以，必须在乳液中加入成膜助剂来提高乳胶漆的成膜效率。在乳胶涂料中，因为成膜助剂对乳液中的高分子聚合物粒子有很强的溶解作用，能够让这些高分子聚合物粒子的表层变软，使的乳胶漆中的各种粒子更易变形，形成连续的膜；成膜助剂一般是沸点较高的有机物，在乳胶漆施工后的一定时间内挥发完全，不会对乳胶漆本身的结构和性能造成任何影响。在涂料的配制过程中，所使用的成膜助剂的类型较多，一般包括醇类（如苯甲醇）、醇酯类（如Texanol 醇酯）、醇醚类（如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚）、醇醚酯类（如乙二醇丁醚酯酸酯）、乙二醇、丙二醇、十二碳酯醇、己二醇、一缩二乙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇醚类及酯酸酯等。

醇酯十二的化学名称为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，亦称醇酯十二，是一种安全、高效适用于各类合成树脂乳胶涂料的新型助成膜剂，更是适用于绿色涂料的理想助剂。与普通成膜助剂相比，醇酯十二有诸多优点：树脂相溶性好，用量少，成膜温度低，膜流平性、展色性好，凝固点低，水解稳定性好，毒性低。

【结构及性能】^[2]

醇酯十二，学名 2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯，结构式为：

几种重要的物理性质如下：

【特性】^[1][2]

醇酯十二是乳胶类聚合物的强溶剂且水解稳定性非常好，聚结性能高，适用范围广，但其主要功效是用于乳胶漆的成膜，是一种非常理想的成膜助剂，主要表现在以下几个方面。

1. 可以降低乳胶漆的最低成膜温度：醇酯十二有突出的溶剂作用，也就是具有极强的聚结能力。在使用少量的情况下，可以有效地降低乳胶漆的最低成膜温度MFT，可以扩大使用高玻璃化温度类聚合物的乳胶漆在不同环境温度下的使用范围。

2. 可以促进乳胶漆成膜：醇酯十二与其它成膜助剂相比较，水溶性小，且容易被乳胶离子吸收，可以直接接触，更易于对胶粒的溶胀；它的挥发速度低，成膜前保留在乳胶漆涂层中，溶剂作用不会受到水的挥发影响，成膜的连续性好；而其又具有适宜的挥发度，在乳胶漆成膜后短时间内完全挥发掉，不会影响乳胶漆配方设计所预期的硬度和光泽。

3. 改善乳胶漆漆膜性能：由于其成膜温度低，且具有溶剂的作用，用 醇酯十二做成膜助剂的乳胶漆，乳胶粒子成膜时结合更加紧密、连续，能形成平滑均匀的漆膜，具有优异的流平性和抗挂性；加入了醇酯十二的乳胶漆在恶劣的温度和湿度条件下形成的漆膜良好，改善了树脂颗粒之间的聚结，从而降低了涂层对水蒸气的透过性，涂层干燥后收缩引起的基料树脂之间的应力松弛改善了涂层对底材的附着性，从而使胶粒更加紧密的结合，涂膜的机械强度有所提高，使涂膜能够抗断裂和抗完全剥离，进一步增强其耐候性和耐擦洗性能；醇酯十二具有助成膜以及改善乳胶漆中颜料稳定性和均匀性的作用，使湿膜具有均匀一致的的色泽，不易龟裂，展色性好。

4. 制漆稳定性：以醇酯十二为成膜助剂的乳胶漆，经实验证明对包括高pH值的丙烯酸乳胶漆在内，贮存稳定性没有不良影响，具有制漆贮存稳定性；在常规用量时，具有良好的冻融稳定性；由于其水解性很稳定几乎不受乳胶漆中碱性的影响，因此具有制漆pH稳定。

【用法】^[1]

对于乳胶漆而言，醇酯十二的加入量主要取决于乳胶漆中高分子聚合物微粒的硬度，一般而言，硬度较小的乳液（Tg值较低）比硬度较大的乳液（Tg值较高）需要加入更多的醇酯十二才能达到相同的成膜效果。另外，如果是同一乳液，但是配方有所不同，醇酯十二的加入量也会有不同的要求。在一般情况下，醇酯十二的添加量一般为乳胶漆量的 3%-10%左右，而且，加入的醇酯十二量越多，乳胶漆的性能就会越好，但是，如果醇酯十二的添加量超过乳液量的 12%，就会对乳胶漆涂料的性能造成不良影响。一般情况下，醇酯十二成膜助剂可以在生产乳胶漆的任意过程中采用搅拌的方式直接加入，如果在加入醇酯十二的过程中，乳液出现凝胶现象，应该先将醇酯十二与一定比例的水、表面活性剂相混合，然后将混合溶液加入到乳液中即可。但是，如果在乳胶漆生产过程中，把醇酯十二成膜助剂分两次加入，则效果更佳，这样有助于乳液分散，并且能够抑制乳液中泡沫的形成。

【用途】^[2]

醇酯十二是一种高沸点，低冰点的非水溶性二元醇酯，它本身无毒，与多种溶剂有非常好的相溶性，是普遍公认的绿色溶剂，广泛应用于各个方面。

1. 涂料成膜助剂 

醇酯十二是一种优良的涂料成膜助剂，与其它成膜助剂相比，由于 醇酯十二的低冰点它可以有效降低乳胶漆最低成膜温度，可以促进乳胶漆成膜，有优异的湿膜性能，可以改善乳胶漆漆膜性能，制漆稳定性好，从而提高了涂料的附着率、平整度、光亮度、耐洗刷性、抗流挂特性和流平性等性能。醇酯十二是二元醇酯类非水溶性溶剂，水解稳定性好，是乳胶类聚合物的强溶剂，聚结性能高，是一种非常理想的成膜助剂。

2. 合成润滑剂

以 醇酯十二的壬酸酯作为基料合成的润滑剂，具有特别优良的稳定性、低温下有良好的性能指数及低弹性膨胀指数，与其他酯类相比，醇酯十二的双酯润滑性能优良。

3. 合成增塑剂 

醇酯十二的双酯是聚氯乙烯类的主要增塑剂之一，主要用于改进树脂的低温性能。具有低温耐冲击性能好，粘度性能好，塑化效率高等特点，与所有通用的初级和次级增塑剂相容。双酯毒性低，是非邻苯类绿色环保增塑剂，是一种广泛用于 PVC 乳胶配方的优良添加剂，用它做增塑剂制得的 PVC 产品甚至允许与食品接触，更易被消费者接受和喜爱。

4. 其他用途

醇酯十二的副产物TMPD对蚊、蝇及寄生虫类都有驱避作用，可作为驱使用；也可作为合成香料的原料。在印刷油墨方面，能耐潮湿，可作为粘合溶剂取代二甘醇。

【合成】^[2]

醇酯十二的合成方法分为间接合成法和直接合成法：

1.间接法

间接合成法是在弱酸性条件下，先由异丁醛发生三分子自聚生成三聚异丁醛，然后三聚异丁醛经催化加氢生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇（TMPD）和异丁醇，TMPD再与异丁酸经酯化制得醇酯十二的粗品，最后经过分离提纯得到产品该工艺优点为副产物少，缺点是工艺较复杂，异丁醛利用率低，而且需要另外加入异丁酸，增加了原料消耗。

2.直接法

直接合成法是在弱碱性条件下，首先由异丁醛自身进行羟醛缩合反应生成 2，2，4-三甲基-3-羟基戊醛，所得产物在碱性条件下与异丁醛进一步反应得到粗产品，该粗产品再经分离提纯得高纯度符合标准的产品。直接合成法工艺较简单，设备投资小，原料易得，但反应过程中存在较多副反应。

【参考文献】

[1] 李慧兰. 成膜助剂醇酯十二的合成与表征[D]. 吉林大学, 2015.

[2] 武朋涛. 十二碳醇酯的合成过程研究[D]. 河北科技大学, 2015.

[3] 陈伟明, 罗清华. 醇酯—12—绿色涂料对助成膜剂的选择[J]. 化工商品科技, 1999, 22(4): 17-18.