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叔碳酸及其衍生物在涂料中的应用 于翔 孙兰波 （天津四友精细化学品公司） 摘 要： 介绍了叔碳酸、叔碳酸缩水甘油酯及叔碳酸乙烯酯在涂料中的应用。 关键词： 叔碳酸；叔碳酸缩水甘油酯；叔碳酸乙烯酯 背景简介 叔碳酸是高度支链化的一元合成脂肪酸， 由于它及其衍生物在涂料领域有重要作用而引起涂 料界广泛的重视。但是， 三十年来， 只有壳牌公司掌握其生产技术。我国曾经与壳牌公司谈 判购买叔碳酸方面的技术未能成功。 这样， 独立自主建立我国叔碳酸及其下游产品生产体系 成为我们的唯一选择。 于是，我国将叔碳酸及其衍生物的合成研究和工业化工作列入国家 “八 五”、“九五” 重点科技攻关项目。 天津四友公司在“九五”期间，承担了该项攻关任务。经过艰苦努力完成了“叔碳酸工业化 实验”项目，并建成 8000t/a 装置，从而填补了国内在叔碳酸合成领域中的空白，并在此基 础上，又与常州涂料化工研究院合作完成了叔碳酸缩水甘油酯的合成研究和工业化。 这两个 项目在 2001 年 3 月都通过了国家的鉴定和验收，并得到与会专家的好评。 同时，我们对叔碳酸下游产品进行了广泛的研究，开发出叔碳酸酰氯、叔碳酸缩水甘油酯、 叔碳酸乙烯酯和叔碳酸催干剂等项目，并着手建立工业化生产装置，预计 2001 年底可以批 量向用户提供以上系列产品。下面将对叔碳酸及两个重要衍生物作简单介绍。 1 叔碳酸 1.1 碳酸结构式： 叔碳酸是 α-碳上高度支链化的饱和一元脂肪酸，结构式见图 1。 图 1 1 其中： R1 ，R2，R3 为烷基取代基，至少有一个甲基取代基，其余的取代基为直链或支链烷 基。用于涂料的叔碳酸的碳原子数一般是 C9 、C10 、C11 。 1.2 物理和化学性质： 表 1 对比了新癸酸与正癸酸的某些物理性， 可以看出支链酸与直链酸有很大区别： 支链酸在 常温下一般是液体， 而直链酸是固体； 支链酸与有机溶剂有很好的相容性。 这在涂料生产中 非常有用。 表 1 新葵酸与正葵酸的物理性对比 在化学性质方面， 叔碳酸结构的位阻作用严重降低了酯化反应速度， 相应地它一旦成酯就很 难被水解。 Newman 在 24 种支链酸和直链酸酯化数据分析的基础上，总结出所谓“六位法 则”。 图 2 即“在脂肪酸的亲核反应中， 6 位原子数目越多，则位阻大”。 这一点通过叔碳酸的构象简图（图 2 ）很容易理解，由于碳原子键角的缘故，形成六元环的 能量最低，造成其中的 6 位原子对羰基氧的位阻最大。 2 从 Newman 的实验数据 (表 2)上可以看出， Versatic911/10 由于在第六位上原子数最多， 酯化 速度比乙酸困难 100 倍以上， 显然这是空间位阻所至。 叔碳酸衍生物因此有抗水解和抑制空 气氧化，对紫外线稳定等特点。 表 2 酸原子数对催化甲醇酯化速度的关系（ 25 ℃） * Versatic911/10 是新壬酸 /新十一酸混合物和新癸酸 叔碳酸的 α-C 高度支链化，伸展的支链对羰基有强大的位阻效应，提供其衍生物的抗水解、 抗紫外线能力； 团状的烷烃结构提供其疏水性、 溶剂相容性和低粘度。 正是由于叔碳酸所特 有的性质决定了它下游产品的非凡的用途，使它引起人们的关注，并