CN101205293A - 一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，由以下重量含量的组分经熔融缩聚反应得到：多元醇23～50％、芳香多元酸35～65％、脂肪多元酸：0～10％、支化剂0～2％、酸解剂10～20％、酯化催化剂0.01～0.15％。本发明还公开了上述低光粉末涂料用混合型聚酯树脂的制备方法。本发明方法制备的聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度、软化点、存储稳定性好、成本低等特点，与一定比例的环氧树脂以及填料、颜料、流平剂、消光剂混合，经熔融挤出混合、冷却、粉碎、过筛，可得到光泽低于30％的低光粉末涂料，具有优异的机械性能和消光效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，本发明还涉及一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂的制备方法。
背景技术
粉末涂料以其经济、环保、高效和性能卓越等优点，正逐渐替代有机溶剂型涂料，成为涂料行业中的重要发展方向，一直保持着较快的增长速度。主要用于家用电器、庭院金属家具、五金构件、汽车零部件、户外栏框等领域。聚酯类热固性粉末涂料按固化体系的不同可分为纯聚酯型和混合型，其中以混合型用量最为广泛。纯聚酯型主要包括聚酯-TGIC体系和聚酯-PRIMID体系，多用在户外；混合型主要指聚酯-环氧体系，多用在户内，根据聚酯/环氧固化比例的不同又可分为50/50型、60/40型、70/30型，其中尤以50/50型机械性能最为突出，在对涂层冲击要求较高的场所有着广泛的应用。
大量文献报道了多元醇和多元酸在有机锡催化剂的条件下直接聚合成聚酯树脂的方法，但是专门针对粉末涂料的50/50混合型聚酯树脂的合成的专利报道不多。美国专利US005326832公开了一种酸值为15～75mg KOH/g的粉末涂料用聚酯树脂的合成方法，主要采用1，4-环己烷二甲醇、新戊二醇多元醇合成。美国专利US20010047062A1公开了一种基于1，3-丙二醇的端羧基聚酯环氧树脂的粉末涂料的制备方法，提到了采用1，3-丙二醇部分替代新戊二醇合成具有较低粘度酸值为100～110mgKOH/g的聚酯树脂的方法。但都并未针对低光粉末涂料使用，且目前大多专利都采用成本较高的固体新戊二醇等作为合成原料，得到的聚酯树脂成本相对较高，不利于满足不同的市场需求。另外，采用固体新戊二醇合成的聚酯树脂，在制备粉末涂料时，需要添加较多的物理消光剂才能达到较好的消光效果，消光效果有限，同时要在达到较低的消光光泽时，涂层的冲击性能也会下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种专门针对聚酯/环氧固化体系低光粉末涂料用的低成本混合型聚酯树脂，该混合型聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度、软化点和存储稳定性，制备的粉末涂料具有优异的机械性能和消光效果。
本发明的另一目的是提供一种完全采用成本相对较低的液体多元醇合成低光粉末涂料用混合型聚酯树脂的制备方法。
本发明提供的一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，由以下重量含量的组分经熔融缩聚反应得到：
多元醇 23～45％
芳香多元酸35～65％
脂肪多元酸0～10％
支化剂 0～2％
酸解剂 10～20％
酯化催化剂0.01～0.15％。
上述组分中，所述的多元醇为乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、二甘醇、1，6-己二醇、1，4-丁二醇和1，4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物；所述的芳香多元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸中的一种或两种的混合物；所述的脂肪多元酸为己二酸、癸二酸、壬二酸、1、4-环己烷二甲酸、富马酸和马来酸中的一种或几种的混合物，其中优选己二酸；所述的支化剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇，其中优选三羟甲基丙烷；所述的酸解剂为间苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1、4-环己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富马酸酐、马来酸酐中的一种或几种的混合物，其中优选间苯二甲酸和偏苯三酸酐；所述的酯化催化剂为单丁基氧化锡或二丁基氧化锡等有机锡类化合物。
上述低光粉末涂料用混合型聚酯树脂的制备方法是：在反应釜中，加入配比量的多元醇和支化剂，加热升温至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸、酯化催化剂，通氮气继续升温反应，至180℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至250℃，共反应5～10小时至95％的酯化水排出后，酸值达到9～27mgKOH/g，抽真空缩聚0.5～5h，酸值达到3～15mgKOH/g；最后加入配比量的酸解剂进行封端，反应0.5～3h，反应到酸值60～85mgKOH/g时，即停止反应，解聚得到分子量分布均匀的聚酯树脂。
本发明方法制备的聚酯树脂的酸值为60～85mgKOH/g，羟值小于15mgKOH/g，玻璃化转变温度为45～75℃，熔融粘度为1500～9000mPa.s，数均分子量为1000～7000，具有合适的玻璃化转变温度、软化点、存储稳定性好、成本低等特点，与一定比例的环氧树脂以及填料、颜料、流平剂、消光剂混合，经熔融挤出混合、冷却、粉碎、过筛，可得到光泽低于30％的低光粉末涂料，具有优异的机械性能和消光效果。另外，在达到降低成本的同时，实现了多元醇的液体化，简化了投料方式，有助于投料自动化的发展。
具体实施方式
以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容，均可实现本发明的目的。
表1中A～G为不含固体新戊二醇的实施例，D为含固体新戊二醇的对比实例。在50升反应釜中，加入表1所列配比量的1，4-环己烷二甲醇、2-甲基-1，3-丙二醇、乙二醇、1，3-丙二醇、三羟甲基丙烷、新戊二醇加热升温至物料熔化；然后依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、二丁基氧化锡、单丁基氧化锡，通氮气继续升温反应，至180℃酯化水开始生成并馏出，然后逐渐升温至250℃，共反应5～10小时至95％的酯化水排出后，酸值达到9～27mgKOH/g，抽真空缩聚约0.5～5h，酸值达到3～15mgKOH/g；最后加入间苯二甲酸、偏苯三酸酐，反应0.5～3h，反应到酸值60～85mgKOH/g时，控制最后合成的聚酯树脂在以下范围即可停止反应。
酸值：60～85mgKOH/g；玻璃化温度：45～75℃；软化点：95～115℃；200℃熔体粘度(ICI锥平板粘度计)：1500～9000mPa·s。
表1 聚酯树脂的组份和性能
| 组份 | 单位 | A | B | C | D | E | F | G | H(对比例) |
| 对苯二甲酸间苯二甲酸己二酸新戊二醇乙二醇1，3-丙二醇2-甲基-1，3-丙二醇1、4-环己烷二甲醇三羟甲基丙烷二丁基氧化锡单丁基氧化锡间苯二甲酸偏苯三酸酐 | kgkgkgkgkgkgkgkgkgkgkg-kg | 19.36.0--7.10.63.9--0.05--4.5 | 22.5-2.6-7.3-4.1-0.10.05--4.3 | 22.43.0--8.01.51.6--0.05--4.3 | 23.0-2.0-3.0-9.8-0.5-0.05-7.1 | 20.03.71.5-6.82.43.0-0.1-0.05-4.8 | 24.2-1.0-6.7-0.512.0--0.05-6.5 | 20.25.23.5-9.10.53.0-0.30.05-6.6- | 22.5-2.511.02.6-2.0--0.05--4.3 |
| 聚酯性能 | |||||||||
| 酸值玻璃化温度软化点熔融粘度/200℃ | mgKOH/g℃℃mpa.s | 83.262.81033120 | 75.349.0991770 | 81.861.61124710 | 65.050.5968900 | 76.653.81002100 | 82.956.01022650 | 78.145.01051650 | 70.557.01003480 |
用本发明方法合成的聚酯树脂的性能可通过制作成的粉末涂料的性能来体现。将上述实施例A～G合成的聚酯树脂、试验对比例H合成的聚酯树脂分别与环氧树脂E-12、流平剂(PV88、502)、钛白粉、硫酸钡、安息香、消光剂(捷通达SA2065，非反应性消光剂)等按表2中的比例称好后混匀，用螺杆挤出机熔融分别挤出、压片、破碎，然后将片料粉碎过筛制成粉末涂料。粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经表面处理(磷化)的金属板上，经180℃/10～20min固化，然后进行各种性能测试，性能测试结果如表2所示。
表2粉末涂料的组成与涂层性能
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | 例7 | 例8 | ||
| 树脂A树脂B树脂E树脂H环氧树脂钛白粉硫酸钡流平剂安息香消光剂 | gggggggggg | 100---10080601.51- | 100---100301208110 | -100--10080601.51- | -100--100301208110 | --100-10080601.51- | --100-100301208110 | ---10010080601.51- | ---100100301208110 |
| 性能 | |||||||||
| 光泽(60°) | ％ | 93 | 20 | 92 | 25 | 91 | 23 | 92 | 39 |
| 流平正冲反冲附着力(划格法)铅笔硬度水煮2h后保光率 | -kg.cmkg.cm- | 平整50500级2H95％ | 平整50500级-- | 平整50500级2H98％ | 平整50500级-- | 平整50500级2H99％ | 平整50500级-- | 平整50400级2H97％ | 平整40300级-- |
由表1、2可知，本发明方法合成的聚酯树脂玻璃化转变温度适宜、熔融粘度低，制成的粉末涂层流平好，机械性能优异，耐水煮性好；采用基于液体醇合成的聚酯树脂与基于新戊二醇合成的树脂在同样的消光剂用量下可以达到更低的消光效果，而且在具有极好的消光效果的同时机械性能基本不受影响。
Claims (9)
1.一种低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，其特征是由以下重量含量的组分经熔融缩聚反应得到：
多元醇 23～50％
芳香多元酸35～65％
脂肪多元酸0～10％
支化剂 0～2％
酸解剂 10～20％
酯化催化剂0.01～0.15％。
2.根据权利要求1所述的低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，其特征是所述的多元醇为乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、二甘醇、1，6-己二醇、1，4-丁二醇和1，4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚酯树脂，其特征是所述的芳香多元酸为对苯二甲酸和问苯二甲酸中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，其特征是所述的脂肪多元酸为己二酸、癸二酸、壬二酸、1、4-环己烷二甲酸、富马酸和马来酸中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚酯树脂，其特征是，所述的支化剂为三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或季戊四醇。
6.根据权利要求1所述的低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，其特征是所述的酸解剂为间苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1、4-环己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富马酸酐、马来酸酐中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的低光粉末涂料用混合型聚酯树脂，其特征是所述的酸解剂为间苯二甲酸和/或偏苯三酸酐。
8.根据权利要求1所述的聚酯树脂，其特征是所述的酯化催化剂为单丁基氧化锡或二丁基氧化锡。
9.一种权利要求1所述的低光粉末涂料用混合型聚酯树脂的制备方法，其特征是在反应釜中，加入配比量的多元醇和支化剂，加热升温至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸、酯化催化剂，通氮气继续升温反应，至180℃酯化水开始生成并馏出；然后逐渐升温至250℃，共反应5～10小时至95％的酯化水排出后，酸值达到9～27mgKOH/g，抽真空缩聚0.5～5h，酸值达到3～15mgKOH/g；最后加入配比量的酸解剂进行封端，反应0.5～3h，反应到酸值60～85mgKOH/g时，即停止反应，解聚得到分子量分布均匀的聚酯树脂。
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