丙二醇丁醚的应用

背景及概述^[1][2]

丙二醇丁醚分子结构中含有醚键和羟基，前者具有亲油性，能够与疏水性化合物 互溶，后者具有亲水性，可以与亲水性化合物互溶，因而具有“万能溶剂”之称。丙二醇丁醚是丙二醇醚系列的重要产品之一，是一种优良的溶剂，广泛用于涂料，颜料，油墨，高效清洗剂，印刷，皮革以及电子化学品等行业。与乙二醇醚相比较，丙二醇醚的毒性大大降低，因此丙二醇醚可以有效地替代乙二醇醚，并且被越来越多的使用者所接受。

制备^[1]

环氧丙烷法是目前工业上普遍采用的合成丙二醇丁醚的方法，另外还有 Willamson法和缩乙醛法等方法，后者由于存在各种问题所以应用于实际产业化的较少。目前国内外主要从反应器和催化剂这两大方面对环氧丙烷法合成丙二醇丁醚进行研究。

美国 Dow Chemical公司开发出一种不溶性含有正磷离子(PR⁴⁺)的聚合物催化剂；BPChemicals公司开发出一种金属全氟磺酸聚合物催合剂，用于催化环氧丙烷与甲醇的加成反应；李志松 等采用磷钼酸盐改性Al₂O₃作催化剂,采用催化精馏合成新工艺,用于丙二醇单丁醚的合成。

工业上普遍采用传统的均相酸性或碱性作为催化剂，但是这就导致了易腐蚀设备，催化剂 难与产物分离等问题，特别是固体酸催化剂还存在选择性差，副产物多的问题。因此，亟需 我们开发出一种高活性、环境友好的催化剂，提高产业工艺技术水平和产品质量。

CN201710832738.8提供一种合成丙二醇丁醚的方法，该方法避免了传统均相酸性 或碱性作为催化剂导致的易腐蚀设备，催化剂很难与产物分离等问题，该方法工艺简单、能耗低，且催化剂易分离、可重复使用，节能环保。

本发明的目的是这样实现的：将正丁醇、催化剂加入到反应釜中，密封搅拌，用N2 置换出釜内空气，加热升温至设定温度，缓慢通入环氧丙烷，并控制反应釜内温度基本恒 定，控制反应釜内压力在0.20～0.50MPa，环氧丙烷通入设定质量后，继续在所设温度下进 行反应，直至釜内压力恒定，且30min内保持不变，反应结束后降温并出料，得到丙二醇丁醚产品。

本发明的优点是：反应所用的固体碱催化剂催化反应后，环氧丙烷的转化率和丙 二醇丁醚的产率都要高于工业上应用传统催化剂NaOH。同时又避免了传统均相催化剂腐蚀 设备、产物处理较困难等问题，具有催化活性高、选择性好、催化剂可循环使用，反应条件温和、与产物易分离、能耗低和环境污染小等优势。

应用 ^[2]

一、用于合成丙二醇丁醚乙酸酯

丙二醇丁醚乙酸酯(Propylene glycol butyl ether acetate，简称PBA)，属于二元醇醚酯类产品，是一种环保、高效、性能优良的有机溶剂，广泛应用于油漆、涂料、印刷油墨、合成树脂、粘结剂、纺织印染和皮革鞣剂等行业。丙二醇丁醚乙酸酯主要由丙二醇丁醚和乙酸在酸催化剂作用下制得。

目前普遍使用的酸催化剂有硫酸、氯化铁等，但其会腐蚀设备，反应后产品颜色深，产品与催化剂不易分离，其脱水性和氧化性还会导致一系列副反应的发生。传统带水剂甲苯等具有致畸、致癌性，亟需开发易分离、腐蚀小、环境友好的催化剂及生产工艺，满足工业生产的需求。研究合成丙二醇丁醚乙酸酯可行的生产路线，优化生产工艺并降低成本，对于该产品的实际工业化具有重大意义。

CN201810446362.1开发了一种固体酸催化体系，提供一种催化剂与产物分离容易、对设备腐蚀性小、反应经济、清洁无污染的合成丙二醇丁醚乙酸酯的方法。本发明的目的是这样实现的：以丙二醇丁醚和乙酸为原料，以乙酸仲丁酯为带水剂，在固体酸催化剂S₂O₈^2-/ZrO₂-SnO₂的作用下，合成丙二醇丁醚乙酸酯。其反应式如下：

采用S₂O₈^2-/ZrO₂-SnO₂固体酸催化剂，反应过程中不溶解，反应完成后过滤即可分离，减少能耗。副反应少，产品不易着色，丙二醇丁醚转化率高达98.73％， 丙二醇丁醚乙酸酯产率为95.55％。催化剂活性高且可以重复使用。

二、用于配制一种丙二醇丁醚复合防冻剂

防冻剂是为冬季建筑混凝土施工而设计研制的，它可以加速混凝土负温条件下的凝结和硬化，强度增长明显并且不影响后期强度的发展，单一的防冻剂往往效果不理想，一般使用复合产品，丙二醇丁醚复合防冻剂是一种性能良好的防冻剂。

CN201210235468.X提供一种批量制备丙二醇丁醚复合防冻剂的方法，该剂是以丙二醇丁醚、尿素、碳酸钠、硼砂引气剂、季戊四醇高效减水剂为原料，以化学反应釜为容器，辅以适当的温度和反应时间，来制备丙二醇丁醚复合防冻剂，生产该产品使用的原料配比是：丙二醇丁醚75%-77%、尿素12%-14%、碳酸钠3%、硼砂引气剂4%、季戊四醇高效减水剂4%。一种丙二醇丁醚复合防冻剂的配制方法，其特征由以下步骤构成：

（1）将配方量的丙二醇丁醚送入化学反应釜，将温度调升至38℃-40℃之间，搅拌，分别将配方量的尿素、碳酸钠加入反应釜，搅拌反应30分钟。

（2）降温至常温，继续搅拌，分别将配方量的硼砂引气剂、季戊四醇高效减水剂加入反应釜，搅拌反应15分钟后停止搅拌得到成品。

（3）使用时，可将丙二醇丁醚复合防冻剂按1%的用量掺入混凝土即可。

主要参考资料

[1] CN201710832738.8 一种合成丙二醇丁醚的方法

[2] CN201810446362.1 一种丙二醇丁醚乙酸酯合成方法

[3] CN201210235468.X 一种丙二醇丁醚复合防冻剂的配制方法