手機掃碼訪問本站
微信咨詢
【背景及概況】[1][2][3]
成膜助劑也可叫做凝聚劑、凝結劑，一般是沸點較高的有機物質，能促進高分子聚合物塑性流動和彈性形變；能夠提高乳膠漆的聚合凝結能力；成膜助劑的加入可以使得乳膠漆在很寬的溫度范圍內，也可以很好地成膜。乳膠漆中含有的高分子聚合物為熱塑性聚合物，當環境的溫度達到某個特定的值這些粒子才會成膜，當乳膠漆中的聚合物粒子形成連續膜時的最低溫度，叫做該乳液的最低成膜溫度。所以，正常的成膜溫度幾乎都高于乳液的最低成膜溫度。一般情況下，為了使涂料在使用的過程中能夠有更大的硬度和拉升強度，乳膠漆中加入了大量的硬單體，這些硬單體使得乳膠漆的最低成膜溫度比室溫高很多，不容易成膜，所以，必須在乳液中加入成膜助劑來提高乳膠漆的成膜效率。在乳膠涂料中，因為成膜助劑對乳液中的高分子聚合物粒子有很強的溶解作用，能夠讓這些高分子聚合物粒子的表層變軟，使的乳膠漆中的各種粒子更易變形，形成連續的膜；成膜助劑一般是沸點較高的有機物，在乳膠漆施工后的一定時間內揮發完全，不會對乳膠漆本身的結構和性能造成任何影響。在涂料的配制過程中，所使用的成膜助劑的類型較多，一般包括醇類（如苯甲醇）、醇酯類（如Texanol 醇酯）、醇醚類（如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚）、醇醚酯類（如乙二醇丁醚酯酸酯）、乙二醇、丙二醇、十二碳酯醇、己二醇、一縮二乙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇醚類及酯酸酯等。
醇酯十二的化學名稱為2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯，亦稱醇酯十二，是一種安全、高效適用于各類合成樹脂乳膠涂料的新型助成膜劑，更是適用于綠色涂料的理想助劑。與普通成膜助劑相比，醇酯十二有諸多優點：樹脂相溶性好，用量少，成膜溫度低，膜流平性、展色性好，凝固點低，水解穩定性好，毒性低。
【結構及性能】[2]
醇酯十二，學名 2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯，結構式為：
幾種重要的物理性質如下：
【特性】[1][2]
醇酯十二是乳膠類聚合物的強溶劑且水解穩定性非常好，聚結性能高，適用范圍廣，但其主要功效是用于乳膠漆的成膜，是一種非常理想的成膜助劑，主要表現在以下幾個方面。
1. 可以降低乳膠漆的最低成膜溫度：醇酯十二有突出的溶劑作用，也就是具有極強的聚結能力。在使用少量的情況下，可以有效地降低乳膠漆的最低成膜溫度MFT，可以擴大使用高玻璃化溫度類聚合物的乳膠漆在不同環境溫度下的使用范圍。
2. 可以促進乳膠漆成膜：醇酯十二與其它成膜助劑相比較，水溶性小，且容易被乳膠離子吸收，可以直接接觸，更易于對膠粒的溶脹；它的揮發速度低，成膜前保留在乳膠漆涂層中，溶劑作用不會受到水的揮發影響，成膜的連續性好；而其又具有適宜的揮發度，在乳膠漆成膜后短時間內完全揮發掉，不會影響乳膠漆配方設計所預期的硬度和光澤。
3. 改善乳膠漆漆膜性能：由于其成膜溫度低，且具有溶劑的作用，用 醇酯十二做成膜助劑的乳膠漆，乳膠粒子成膜時結合更加緊密、連續，能形成平滑均勻的漆膜，具有優異的流平性和抗掛性；加入了醇酯十二的乳膠漆在惡劣的溫度和濕度條件下形成的漆膜良好，改善了樹脂顆粒之間的聚結，從而降低了涂層對水蒸氣的透過性，涂層干燥后收縮引起的基料樹脂之間的應力松弛改善了涂層對底材的附著性，從而使膠粒更加緊密的結合，涂膜的機械強度有所提高，使涂膜能夠抗斷裂和抗完全剝離，進一步增強其耐候性和耐擦洗性能；醇酯十二具有助成膜以及改善乳膠漆中顏料穩定性和均勻性的作用，使濕膜具有均勻一致的的色澤，不易龜裂，展色性好。
4. 制漆穩定性：以醇酯十二為成膜助劑的乳膠漆，經實驗證明對包括高pH值的丙烯酸乳膠漆在內，貯存穩定性沒有不良影響，具有制漆貯存穩定性；在常規用量時，具有良好的凍融穩定性；由于其水解性很穩定幾乎不受乳膠漆中堿性的影響，因此具有制漆pH穩定。
【用法】[1]
對于乳膠漆而言，醇酯十二的加入量主要取決于乳膠漆中高分子聚合物微粒的硬度，一般而言，硬度較小的乳液（Tg值較低）比硬度較大的乳液（Tg值較高）需要加入更多的醇酯十二才能達到相同的成膜效果。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會有不同的要求。在一般情況下，醇酯十二的添加量一般為乳膠漆量的 3%-10%左右，而且，加入的醇酯十二量越多，乳膠漆的性能就會越好，但是，如果醇酯十二的添加量超過乳液量的 12%，就會對乳膠漆涂料的性能造成不良影響。一般情況下，醇酯十二成膜助劑可以在生產乳膠漆的任意過程中采用攪拌的方式直接加入，如果在加入醇酯十二的過程中，乳液出現凝膠現象，應該先將醇酯十二與一定比例的水、表面活性劑相混合，然后將混合溶液加入到乳液中即可。但是，如果在乳膠漆生產過程中，把醇酯十二成膜助劑分兩次加入，則效果更佳，這樣有助于乳液分散，并且能夠抑制乳液中泡沫的形成。
【用途】[2]
醇酯十二是一種高沸點，低冰點的非水溶性二元醇酯，它本身無毒，與多種溶劑有非常好的相溶性，是普遍公認的綠色溶劑，廣泛應用于各個方面。
1. 涂料成膜助劑
醇酯十二是一種優良的涂料成膜助劑，與其它成膜助劑相比，由于 醇酯十二的低冰點它可以有效降低乳膠漆最低成膜溫度，可以促進乳膠漆成膜，有優異的濕膜性能，可以改善乳膠漆漆膜性能，制漆穩定性好，從而提高了涂料的附著率、平整度、光亮度、耐洗刷性、抗流掛特性和流平性等性能。醇酯十二是二元醇酯類非水溶性溶劑，水解穩定性好，是乳膠類聚合物的強溶劑，聚結性能高，是一種非常理想的成膜助劑。
2. 合成潤滑劑
以 醇酯十二的壬酸酯作為基料合成的潤滑劑，具有特別優良的穩定性、低溫下有良好的性能指數及低彈性膨脹指數，與其他酯類相比，醇酯十二的雙酯潤滑性能優良。
3. 合成增塑劑
醇酯十二的雙酯是聚氯乙烯類的主要增塑劑之一，主要用于改進樹脂的低溫性能。具有低溫耐沖擊性能好，粘度性能好，塑化效率高等特點，與所有通用的初級和次級增塑劑相容。雙酯毒性低，是非鄰苯類綠色環保增塑劑，是一種廣泛用于 PVC 乳膠配方的優良添加劑，用它做增塑劑制得的 PVC 產品甚至允許與食品接觸，更易被消費者接受和喜愛。
4. 其他用途
醇酯十二的副產物TMPD對蚊、蠅及寄生蟲類都有驅避作用，可作為驅使用；也可作為合成香料的原料。在印刷油墨方面，能耐潮濕，可作為粘合溶劑取代二甘醇。
【合成】[2]
醇酯十二的合成方法分為間接合成法和直接合成法：
1.間接法
間接合成法是在弱酸性條件下，先由異丁醛發生三分子自聚生成三聚異丁醛，然后三聚異丁醛經催化加氫生成2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇（TMPD）和異丁醇，TMPD再與異丁酸經酯化制得醇酯十二的粗品，最后經過分離提純得到產品該工藝優點為副產物少，缺點是工藝較復雜，異丁醛利用率低，而且需要另外加入異丁酸，增加了原料消耗。
2.直接法
直接合成法是在弱堿性條件下，首先由異丁醛自身進行羥醛縮合反應生成 2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛，所得產物在堿性條件下與異丁醛進一步反應得到粗產品，該粗產品再經分離提純得高純度符合標準的產品。直接合成法工藝較簡單，設備投資小，原料易得，但反應過程中存在較多副反應。
【參考文獻】
[1] 李慧蘭. 成膜助劑醇酯十二的合成與表征[D]. 吉林大學, 2015.
[2] 武朋濤. 十二碳醇酯的合成過程研究[D]. 河北科技大學, 2015.
[3] 陳偉明, 羅清華. 醇酯—12—綠色涂料對助成膜劑的選擇[J]. 化工商品科技, 1999, 22(4): 17-18.