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叔碳酸在涂料中的应用及市场分析

时间:2011-09-27来源:未知 作者:chem 点击:
叔碳酸在涂料中的应用及市场分析 叔碳酸又称新酸和三烷基乙酸,是一类带支链的一元饱和羧酸,是工业脂肪酸中的一个重要分支。由于a-碳原子上的三个烷基的影响,其酸性略低于伯、仲碳酸,沸点普遍低于伯、仲酸。常温下叔碳酸(除C5 酸等个别品种外)均为液体

叔碳酸在涂料中的应用及市场分析

 

    叔碳酸又称新酸和三烷基乙酸,是一类带支链的一元饱和羧酸,是工业脂肪酸中的一个重要分支。由于a-碳原子上的三个烷基的影响,其酸性略低于伯、仲碳酸,沸点普遍低于伯、仲酸。常温下叔碳酸(除C5 酸等个别品种外)均为液体。由于空间效应,叔碳酸羧基上的反应要比伯碳酸难得多,因此其衍生物的化学性质也相对稳定得多,如戊酸己酯和壬酸己酯的酸催化水解速率是新戊酸己酯的(20~30)倍,而碱催化水解时,戊酸酯、壬酸酯的水解速率比新癸酸酯分别快2800 倍和900 倍。可见叔碳酸酯类具有优异的耐水解性。此外,它还具有较高的耐热、耐候、耐变色等性能。由于叔碳酸系列产品具有优异的物化性能,已广泛应用于涂料中,成为重要的精细化工原料,国内外市场需求强劲,市场前景十分看好。

 

1 叔碳酸在涂料中的应用与发展

 

     叔碳酸作为涂料用途非常广泛,主要用于汽车、电冰箱、洗衣机和建筑等行业中。叔碳酸的衍生物可以大大改善涂料的光泽、化学稳定性、热稳定性、涂膜硬度和柔韧性及隔热性等,其在涂料中的应用主要有三种形式:

  

(1)叔碳酸与环氧氯丙烷反应生成叔碳酸缩水甘油酯,用于生产高档醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂及多种性能优异的树脂,进而生产自干或烘干型醇酸漆,也可以用作无溶剂环氧稀释剂等。用叔碳酸缩水甘油酯生产的树脂,具有低粘度、高流动性和良好的耐候性、耐化学性、抗黄化、优异的颜料润湿性等等。常用于汽车底漆、面漆和修补漆;还可以作为金属涂料的反应性稀释剂,赋于涂料所需要的粘度和合适的干燥速度。

  

(2)叔碳酸与乙炔反应生成

       叔碳酸乙烯酯,可以与醋酸乙烯酯共聚或改性丙烯酸树脂,目前西欧乳胶涂料的主导基料就是该类共聚物,叔碳酸乙烯酯的高度支化结构令其有良好的耐水性、耐紫外线、耐热和耐碱性能,主要用作为醋酸乙烯的共聚单体制备无规共聚乳液,可以生产乳胶涂料。这种乳胶涂料具有极好的流动性和基材湿润性,良好的耐洗刷性、耐候性,其性能远远优于醋酸乙烯酯类共聚产品,比目前性能最好的丙烯酸酯类共聚乳胶涂料性能还要好,因此叔碳酸酯是一类极具发展前途的有机原料。

 

 (3)叔碳酸的金属盐,如Co、Mo、Pb、Zn、Ca 盐在油和有机溶剂中具有很好的溶解性,粘度低,活性大,可以作为油漆油墨的催干剂,其干燥时间比萘酸盐短。叔碳酸皂类催干剂具有干燥速度快、涂膜硬度大等优点,在国外的催干剂中碳酸的各种皂类占一定的比例。另外,叔碳酸的有机锡皂还可以作为丙烯酸型防污染料的活性成分;加入叔碳酸铜制成的船底涂料,在抗拉强度、伸长率等性能上超过有机锡化合物。

  

2 叔碳酸的市场需求趋势

 

      叔碳酸目前市场需求量最大的是叔碳酸酯在涂料领域中的应用,叔碳酸酯独特的空间结构赋于涂膜优异的保光保色性、耐水耐碱性和耐过烘烤性,且在有机溶剂中溶解性能好等许多优点,因此叔碳酸酯是性能优异的涂料的原料,目前国外叔碳酸酯消费量逐年上升,用户遍及世界各国,尤以欧洲最为盛行。以叔碳酸乙烯酯为例,20世纪70 年代初叔碳酸乙烯酯—醋酸乙烯共聚乳胶涂料仅占乳胶涂料总量的5%,而到了1984 年上升到30%,1990年继续上升到32%,到2003年已上升到36%左右,在性能上超过常用的聚醋酸乙烯、醋丙、醋乙等聚合物。西方国家和地区更是加快了用叔碳酸乙烯酯单体改性醋酸乙烯乳胶涂料的研究开发力度,使新产品层出不穷,性能日趋优异,该系列涂料在东南亚地区一上市,便迅速占有市场,目前台湾的内墙涂料中有80%使用该系列产品。目前叔碳酸乙烯酯—醋酸乙烯共聚乳胶涂料正在世界各地蓬勃发展,有与丙烯酸乳胶涂料一争高低的势头。

  

2.1 叔碳酸缩水甘油酯的发展前景

 

      随着我国汽车工业的快速发展,我国开始了叔碳酸酯的应用,自20世纪80年代中期以来陆续引进了几十条汽车涂料生产线,国内一些汽车涂料生产厂家生产的阴极电泳底漆、中高档汽车面漆、汽车修补漆等都采用叔碳酸缩水甘油酯为原料,如:常州涂料化工研究院研制的JB树脂、聚氨酯汽车面漆、丙烯酸面漆等均采用叔碳酸缩水甘油酯为原料,目前我国每年均需进口叔碳酸缩水甘油酯数百吨,来源主要是Shell公司,一条15万辆/a的轿车生产线每年所需要的涂料,约消耗叔碳酸缩水甘油酯(100~120)t/a。目前我国上海大众、长春捷达、二汽富康神龙、南京汽车制造厂优尼可等高档轿车生产发展极为迅速,此外还有许多地方新上马建设的高档轿车生产线,目前汽车工业已成为我国的支柱产业。另外我国家用电器工业发展迅速,已形成门类齐全的行业,不仅立足国内市场,已经开始大规模地走向国际市场,因此叔碳酸缩水甘油酯在我国市场需求量大,发展前景非常广阔,预计2005年,我国的叔碳酸缩水甘油酯的市场消费量将达到1000t以上。

  

2.2 叔碳酸乙烯酯的发展方向

 

      我国叔碳酸乙烯酯的用量不如叔碳酸缩水甘油酯大,国内大部分乳胶涂料生产厂家都没有使用和生产,其中红狮公司和天津造漆厂使用叔碳酸乙烯酯与醋酸乙烯共聚进行乳胶涂料的试制,效果很好,在耐候性、耐碱性和价格等方面与同类产品比较具有一定的优越性,特别是可以制成高颜基比的涂料,符合涂料节能、低污染环保的发展方向。随着我国住房制度的进一步深化改革,城镇居民住房装修已经普遍,只要在国内加强宣传和推广,叔碳酸乙烯酯在乳胶涂料行业中的发展前景相当看好,预计2005年我国将消耗叔碳酸乙烯酯约为300t左右。

  

3 叔碳酸的生产现状

  

     世界上主要叔碳酸生产厂家是美国Exxou公司、荷兰Shell公司,另外美国Eujar公司、德国BASF公司和日本出光石油化学工业公司也建有规模大小不等的生产装置,由于叔碳酸系列产品品种校多,在石化范围内属于小吨位产品,因此专属的研究机构和生产单位均很少。估计,目前全球叔碳酸年总生产能力为(14~16)万t,年产量约为(12~14)万t/a 左右。我国西南化工研究院在叔碳酸的研究开发上取得了突破性的进展,该院以C9和C10为原料进行50t/a 的中试,合成了C10 叔碳酸,攻克了催化剂循环使用和提高转化率的两大难题,产品叔碳酸纯度达到99.9%,收率80%,转化率达到90%,产品质量已达到国外同类产品的质量水平,目前该中试装置已扩建到200t/a的规模,产品已投放国内市场,正着手筹建1000t/a的工业生产装置。天津一精细化工厂已建成2000t/a的叔碳酸工业化装置,可以生产多种叔碳酸,主要用于涂料工业中。叔碳酸乙烯酯的生产因反应条件苛刻,目前国内尚无单位进入研究与开发。

 

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