[发明专利]丙二醇单烷基醚酯化合物及其制法

说明书

本发明系关于以丙二醇单烷基醚与乙酸(或丙酸)为原料所合成而得丙二醇单烷基醚酯，其构造式可以下列表示：

式中：R₁系指乙烷基(C₂H₅)，或丙烷基(C₃H₇)

      R₂系指甲烷基(CH₃)，或乙烷基(C₂H₅)

有机酯类化合物系一种良好的溶剂，为合成树脂业界，如涂料、墨水、粘着及清洁剂等所大量使用。目前，醚类化合物主要分成E系列及P系列二大类。E系列醚类化合物系指由醇类与环氧乙烷合成而得，P系列醚类化合物系指由醇类与环氧丙烷合成而得。其相关酯类化合物以乙酸酯为主，未有丙酸酯类之产物被开发出来。近年来E系列醚类及其乙酸酯类化合物被发现吸入人体后易分解为烷氧乙酸醚，而诱发对红血球类异常及生殖器官之毒害。但P系列则无此毒害。目前。P系列之丙二醇单甲基醚乙酸酯对于不饱和聚酯或聚氨酯类树脂之溶解性及其涂膜之干燥性不佳，因此，开发溶解性及干燥性均佳且低毒性的溶剂已刻不容缓。本发明系针对此一需求，积极研究开发，终于制造出丙二醇单乙基(或：丙基)醚乙酸酯(或：丙酸酯)具有上述良好效果。

本发明之一目的，在于提供(1)丙二醇单乙基醚乙酸酯(PGEA)，(2)丙二醇单乙基醚丙酸酯(PGEP)，(3)丙二醇单丙基醚乙酸酯(PGPA)，(4)丙二醇单丙基醚丙酸酯(PGPP)等新颖化合物。

又本发明之另一目的，在于提供上述四种化合物之制法，系利用：(1)乙醇与环氧丙烷合成之丙二醇单乙基醚(PGE)，与乙酸或丙酸在酸性催化剂及共沸溶剂存在下反应生成丙二醇单乙基醚乙酸酯(PGEA)，或丙二醇单乙基醚丙酸酯(PGEP)；(2)丙醇与环氧丙烷合成之丙二醇单丙基醚(PGP)，与乙酸或丙酸在酸性催化剂及共沸溶剂存在下反应成丙二醇单丙基醚乙酸酯(PGPA)或丙二醇单丙基醚丙酸酯(PGPP)。

本发明之次一目的，在于使用上述四种酯类为溶剂，尤其用于涂料、墨水、粘着剂和清洁剂等方面。

本发明之制造法可采用分批法及连续法二种。一般经过反应后，若未能去除生成的水分，则反应容易达成平衡状态，使产量无法增加，工业生产上极为不利。因此，本发明之制程中，不论分批法或连续法，在反应体系中均得添加芳香族系化合物为水之共沸物，所添加共沸成分必需与水不互溶，且与水具有共沸特性，芳香族系化合物具备良好的效果。分批法系将反应物及共沸溶剂置入反应器中，在共沸温度下进行反应，同时进行脱水，而令共沸溶剂回流，当反应完成后，经分馏将产品及共沸溶剂分离可得高纯度产品。连续法系一方面以一定速率进料一方面在反应过程中陆续由分馏塔顶取出水分，共沸溶剂则回流，并将反应器内含生成物(PGEA或PGEP或PGPA或PGPP)浓度达某一程度之反应体系溶液移入精馏塔，将少部分未反应之醚类及酸类与之分馏，即可得高纯度产品。

本发明制法是令PGE(或PGP)与乙酸(或丙酸)，在酸性催化剂及共沸剂存在下，于80℃以上高温进行酯化反应，制成PGEA(或PGE或PGPA或PGPP)，再经精馏分离以脱酸脱水，而得高纯度之产品。

本发明中，反应物PGE(或PGP)与酸的添加量，以酸之摩尔数为准，一般而言，可在摩尔比0.6～3.0之范围进行，其中以PGP(或PGP)对酸过量，摩尔比在1.1～1.5为佳。摩尔比小于0.6或大于3.0，反应后反应体系中，一方未反应之残余量过多，在精馏过程中不但将多消耗能源及增加精馏时间降低产能外，若酸过量太多，即摩尔比小于0.6，反应速度有明显下降的现象，其原因尚不明，唯推测酸性催化剂受到缓冲作用。

本发明所用催化剂为酸性催化剂，例如硫酸、盐酸、磷酸、草酸、柠檬酸、对—甲苯磺酸、甲烷磺酸等，其中以强酸性的硫酸、对—甲苯磺酸或甲烷磺酸为佳。本发明所得之产物PGEA沸点为155℃，PGEP沸点为170℃，PGPA沸点为175℃，PGPP沸点为190℃。