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化妆品添加剂

2-甲基-1,3-丙二醇MPO介绍及作用

频道:化妆品添加剂 日期: 浏览:553


  2-甲基-1,3-丙二醇

       CAS:2163-42-0

  2-Methyl-1,3-propanediol(MPO)

  化学式:C4H10O2

  熔点-91°C(lit.)沸点123-125°C/20mmHg(lit.)

  密度1.015g/mLat25°C(lit.)蒸气密度3.2(vsair)

  折射率n20/D1.445(lit.)

       闪点>230°F

  储存条件Sealedindry,RoomTemperature

  溶解度氯仿(可溶)、DMSO(微溶)、甲醇(微溶)

  酸度系数(pKa)14.51±0.10(Predicted)

  形态油状颜色无色气味(Odor)几乎没有气味

        MPO.jpg

  简介:


  甲基丙二醇为无色透明低粘度液体。与水、甲醇、乙醇、丁醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、四氢呋喃、丙酮、碳酸内酯、苯乙烯混溶,不溶于环己烷、己烷、甲苯、二甲苯。在-54℃左右粘度增加,出现不明显的结晶。


  应用:


  甲基丙二醇可用于制造不饱和聚酯、液体饱和聚酯、热塑性聚酯树脂(PET和PBT的改性)、醇酸树脂、聚氨酯树脂、双酯型增塑剂、润滑剂等。也用于化妆品、药品等。得到的聚合物具有低粘度、低熔点、耐低温、耐候等特点。


  在聚氨酯领域对用于生产低结晶性的聚酯多元醇,并可用作扩链剂,应用领域有合成革浆料、聚氨酯涂料、食品软包装复合用聚氨酯胶粘剂等。


  制法:


  工业上由环氧丙烷异构得烯丙醇,再经过加氢甲酰化反应,合成甲基丙二醇。


  新型二元醇(2-甲基-1,3-丙二醇)的合成研究,2006


  美国ARCO化学公司:1990年首次将MPO作为一种全新的二元醇合成砌块引入化学工业。


  MPO具有独特的分子结构,很快成为聚酯制造商和脲醛涂料生产者的首选,在很多方


  面逐渐取代目前在聚酯中广泛使用的诸如二甘醇、新戊二醇(NPG)、1,4-丁二醇(1,4-BDO)、1,3-丁二醇(1,3-BG)、1,3-丙二醇(1,3-PDO)、己二醇(HDO)等传统的二醇类产品。

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  目前,MPO主要应用于下列领域中:


  (1)不饱和型聚酯树脂


  MPO高沸点、全伯羟基特性可使得酯化反应时间缩短,增加反应器生产效率,同时也极大减少酸催化型反应副产物生成,所制得的树脂色泽极浅。


  使用MPO代替丙二醇(PG)或新戊二醇,结果发现使用MPO的不饱和聚酯比使用后两者具有较高的抗拉性和抗弯性、高延伸率、低模量及低热变形温度等。此外,与PG聚酯相比,MPO聚酯不易水解。


  这一优良性使得相应聚酯产品可广泛应用于造船、卫生洁具及其它玻璃钢制品领域的生产制造过程。


  优点:


  ①低结晶树脂、阻止固化、良好的耐沸水、冷热水性质。


  ②配位性好


  缺点:


  比新戊二醇反应活性高,要防止低的反丁烯二酸酯生成。


  (2)粉末涂料:


  粉末涂料作为绿色涂料的主要发展方向和重点产品之一,正朝着涂膜薄层化、低温固化、无毒固化剂和助剂、耐高温、耐候、耐腐蚀、非金属材料、传统粉末涂料改性等方向发展。


  聚酯粉末涂料具有强附着力、高硬度、耐冲击、耐候性,而其关键的性能参数玻璃转化温度(Tg)期望在50℃以上以保证良好储存稳定性而不结块。


  基于MPO的聚酯粉末涂料具有必需的玻璃转化温度(Tg),能够提供很好的储存稳定性;低粘度增强了它的流动性和均匀性、很好的抗腐蚀性和抗湿性;且MPO的柔韧特点塑造了涂料的韧性。


  (3)卷钢涂料


  MPO用于卷钢涂料中具有0-T的弯曲柔韧性、硬度高、溶剂相溶性好、无浑浊沉淀现象、极好的抗污性和耐用性。


  使用MPO的卷钢涂料PE-2186聚酯的耐候性高,而普通聚酯耐候性低。


  优点:


  ①配位性广,使涂料硬度加强而不损失其柔韧性,提高防锈能力,使外表光泽持久。


  ②比己二醇便宜,替代1,6-己二醇可有效降低成本


  (4)聚氨酯涂料/水性聚酯


  MPO对聚酯和聚氨脂这两类聚合材料的加工和性能特征起着决定作用。


  MPO的二聚物和三聚物在聚氨酯系列产品中是非常重要的分子链延长剂和反应稀释剂。MPO作为功能性单体合成的高固体聚脂树脂具有很好的丰满度,各项性能指标令人满意。


  优点:


  明显提高了氨基漆的施工固体含量,减少了环境污染。可应用于轿车、大巴及工程机械的涂装。


  (5)聚氨酯胶粘剂、食物包装


  基于MPO的聚酯涂料和粘合剂都是液态而非固态,显示了广泛的溶剂相溶性,极少有分层现象,具有广泛的涂料设计能力。


  MPO还提高了粘结剂的柔韧性,为生成更具韧性的涂料和粘合剂提供了条件;MPO还具有极好的保湿性、抗污性和耐候性,可作为合成聚氨酯胶粘剂、食物包装材料的原料。


  优点:


  异味小,使用中气味比新戊二醇气味好;配位性广。


  (6)增塑剂


  MPO/己二酸型增塑剂与PVC相溶性好、具有低温脆性,从而可用于冰箱垫片、电缆绝缘等。


  优点:


  比1-3-丁二醇便宜,代替1-3-丁二醇节约成本。

       

  (7)日常生活用品


  MPO由于外观透明、低气味、低毒、低挥发性、极好的皮肤感觉、良好增香性和抗菌性、水合性、增溶性,使得其可用作中和剂、润肤剂、乳化剂及保湿剂。用于化妆品等日常生活品中,而且它可使香气的存留更持久。因而MPO作为一种载体溶剂应用将更为广泛。


  MPO可替代丙二醇、1-3-丁二醇、丙三醇、二丙二醇、戊二醇,用于生产除臭剂、防汗剂、护发液、防晒品、护肤品、口红、指甲油等。


  优点:


  无异味、抗菌、手感好、无毒、保湿


  (8)油墨


  MPO在油墨中主要用作保湿剂,减少有机物挥发及沉淀的形成,增加油墨的流动性,从而避免打印头喷口的堵塞,明显改善了打印效果。可在各种介质如纤维性纸张、树脂性纸张甚至半透明薄膜上打印。


  对于热喷墨打印机,还可缩短油墨的干燥时间。MPO可以作为二甘醇的良好替代物。


  国内外研究:


  自90年代发现MPO重要的用途后,MPO的来源主要是作为1-4-丁二醇的副产物回收利用。是美国Arco公司先利用环氧丙烷异构化得到烯丙醇,再以烯丙醇为主要原料,经过氢甲酰化反应得到1-4-丁二醇、MPO和正丙醇的混合物(甲酰化试剂为合成气CO/H2或甲醛),进行分离后分别得到以上三种产品.


  但目前用此方法制备MPO的最高选择性只有35%左右,要提高MPO的选择性必须筛选出主产物为支链结构MPO的氢甲酰化催化剂。对此国内外几乎没有相关研究报道,使得研究工作难度太大,且无可靠性。


  此外,有关MPO的合成方法,国外还有以下一些报道:


  ①以2-甲基丙二酸二乙酯为原料。反应的第一阶段用硼烷-四氢呋喃作催化剂,四氢吠喃作溶剂;第二阶段用柠檬酸作催化剂,水作溶剂。得到MPO的总收率为87%。


  此路线优点:原料单一,路线简单,选择性好。缺点:所用原料、催化剂价格昂贵,只适用于实验室制备,不适于工业生产。


  ②用硫酸钙作为催化剂的合成路线。


  此路线优点:工艺很简单。缺点:所用原料不常见且价格昂贵且收率不是很好。故无大量报道,也只适用于试验室制备,不适于工业化。


  ③以2-甲基-3-羟基丙醛为原料,用镍作为催化剂的合成路线。


  此路线优点:路线简单且应用成熟,选择性很好。缺点:原料稳定性差,不容易得到,只能是实现工业化的一个步骤,不能成为一个完整又合理的合成路线。


  ④用代号为75-17-2的催化剂进行合成。


  此路线优点:路线简单且选择性很好。缺点:原料不常见且价格昂贵


  以异丁烯为原料经氯化、水解、加氢等过程制备MPO是合理可行的,且此路线具有步骤简单、原料低廉、易于实现等优点。故本文决定采用此路线研究MPO的合成工艺……


  2-甲基-1,3-丙二醇的应用研究进展,2005


  2-甲基-1‚3-丙二醇(MPO)属无色透明、低毒低黏度液态的二元醇。其在聚酯树脂、增塑剂、白电器外漆、油墨、个人护理品、透明树脂工艺品等领域的应用。尤其在海岛纤维等高科技产品之原料COPET中的应用已引起关注,海岛纤维的优异性超过天然纤维。目前国内使用的MPO全部依靠进口。

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  1、2-甲基-1,3-丙二醇的结构性能特点


  具有独特甲基支链的MPO熔点很低,因而由其制备的产品具有低熔点、低黏度的特点;且甲基支链的存在防止聚酯链靠近重叠,有效地抑制了聚酯的结晶。


  MPO比五碳以上二元醇羟基值高,用料少、成本低且与溶剂相容性好,可选择更多种二元酸用于制备聚酯;此外,非线性碳链聚酯结构增加了树脂与苯乙烯单体的相溶性。


  2、MPO在树脂中的应用


  2.4高固体聚酯树脂


  目前广泛用于聚酯涂料中的多元醇单体NPG的突出缺点是反应时间长;易于形成晶状树脂,使涂料透明性差;又因常温下NPG是固体,为了便于泵送需加10%的水,但在酯化前必须除去,从而延长了反应时间,也增加了操作费用。


  液态的MPO酯化速度快、时间短。如酸值(KOH)达到10mg/g只需190min,而NPG需270min;所得高固体聚酯涂料与NPG所得的比较,涂膜透明且硬度高具有极好的冲击强度和附着力;抗污、耐湿和耐候性好。


  应用功能性单体MPO合成的高固体聚酯树脂,具有很好的丰满度,明显提高了氨基烘干磁漆的施工固体含量,减少了对环境的污染。应用于轿车、大巴及工程机械的涂装。


  2.6聚对苯二甲酸乙酯(PET)的改性剂


  由于PET的易结晶特性,而呈不透明白雾状。常见的改善方法是在聚合过程中添加邻苯二甲酸于主原料对苯二甲酸中一起进行酯化聚合反应。


  MPO能作为有效的PET结晶改性剂:MPO上的支链结构能改变聚酯树脂的热性质及结晶特性。改性后的树脂在吹瓶或抽丝后,皆能显示出不同且能控制的应用特性。但邻苯二甲酸单价较高,而MPO改性的PET瓶能有效降低成本。


  MPO具有甲基支链,在聚合成PET后,能破坏聚合物分子的对称性及相互排列次序。若加工抽丝后,PET纤维内部分子较无序,结果更快且更易于将染料锁于PET纤维上。


  因此,制成的PET纤维具有易染性、低延伸性与较佳强度。


  4、MPO在个人护理品中的应用


  由于MPO外观透明、低毒、低挥发性、极好的皮肤感觉、良好的抗菌性和水合性,MPO可用作代皂剂、中和剂、润肤剂、乳化剂及保湿剂用于化妆品和个人护理品中,均衡调节溶液整体的极性和非极性添加物,使亲水/亲油两性物质得以共存,从而可保持整体组成的稳定性、透明性以及均质性;它还可使香气存留更加持久。因而MPO作为一种载体溶剂应用将更为广泛。而且这一特性消弱了对油类物与强香料的需求,有助于降低成本。


  在祛臭剂中,它还有去黏作用,是丙二醇,1-3-丁二醇,甘油,二甘醇,山梨醇,戊二醇等高性能醇的经济替代物。


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