CN101233179A - 聚酯树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于双组分树脂系统的硬化剂组合物。所述硬化剂组合物包含反应性载体、过氧化物催化剂。所述硬化剂组合物可以具有超过6个月的保质期。本发明还公开了一种双组分聚酯树脂系统以及制备聚酯树脂组合物的方法。

Description

聚酯树脂组合物
发明领域
本发明涉及聚酯树脂及其在底漆、主体填充物、粘合剂以及油灰中的应用，所述底漆、主体填充物、粘合剂以及油灰用于对诸如汽车、船舶、农业和航空交通工具以及工业设备的设备和交通工具进行金属与塑料基底的表面修复和表面修整。
背景技术
传统上，聚酯修复市场已经在损伤修复领域中应用明确的工艺。不饱和聚酯树脂、底漆、填充物、粘合剂以及油灰被用于对损伤的区域覆盖新表面和重新塑形。为了容易理解，术语“树脂”将用于下面的描述中；然而，需要了解的是，该术语包括固化树脂和预聚合物(未固化的树脂)、底漆、填充物、粘合剂以及油灰。催化和应用树脂的方法既是一门科学也是一门艺术。这是部分由于非常少量的过氧化物硬化剂(催化剂)被用于适当地固化大量不饱和的聚酯树脂。固化树脂的最佳过氧化物水平通常是大约1～3重量份/100重量份树脂。树脂和过氧化物被包装在单独的容器中，通常是填充物使用大罐(8盎司～55加仑)，过氧化物催化剂使用小管(0.25盎司～4盎司)。
用户将可变量的树脂分配到杯中或者混合板上，并加入过氧化物催化剂，基本上推测出用于适当催化的合适量。树脂的不适当催化的结果包括失去与基底的粘附、未固化的表面(有粘性的)、由于产生过多热量而导致的树脂破裂、未固化的树脂有机物迁移到后续涂层中所导致的顶部涂层的变色、在出现紫外线或来自阳光或涂料烘焙系统的热能的情况下除去未固化材料中的气体所导致的顶部涂层浮泡及其他损伤、以及可能需要去除和修复替换的其他问题。
以与不饱和聚酯树脂的更合理混合比例形成过氧化物催化剂是困难的。标准的郭氧化苯甲酰和酮过氧化物使用增塑剂如邻苯二甲酸酯作为载体。邻苯二甲酸酯是非反应性的，在商业应用中占所述过氧化物催化剂最高达到大约50％。载体的非反应性特征在每100份不饱和树脂1.5～3份的水平下不会负面影响固化的性能，但是在高于每100份不饱和树脂5份的水平下会破坏固化。
本领域中需要一种聚酯树脂组合物，其提供在树脂和催化剂组分之间更均等的混合比例。
发明内容
本发明通过提供一种用于双组分树脂系统的硬化剂组合物来满足这一需求。该硬化剂包含活性载体和过氧化物催化剂。优选地，所述硬化剂组合物具有超过6个月的保质期。
本发明的另一方面是双组分聚酯树脂系统。所述双组分聚酯树脂组合物包含：硬化剂组合物，其含有反应性载体和过氧化物催化剂；以及树脂组合物，其含有反应性聚合物、反应性单体或其组合。再次，优选地，所述硬化剂组合物具有超过6个月的保质期。
本发明的另一方面是制备聚酯树脂组合物的方法。该方法包括：提供一种硬化剂组合物，所述硬化剂组合物含有反应性载体和过氧化物催化剂；提供一种树脂组合物，所述树脂组合物含有反应性聚合物、反应性单体或其组合，其中，所述硬化剂组合物的体积与所述树脂组合物的体积的比例是大约1∶10～大约1∶1；以及将所述硬化剂组合物和所述树脂组合物以大约1∶1 0～大约1∶1的体积比进行混合，以形成聚酯树脂组合物。
具体实施方式
本发明包括聚酯底漆、树脂、填充物、粘合剂以及油灰，它们能够用于金属基底例如冷轧钢、镀锌钢和铝，以及用于塑料基底例如聚酯、聚氨酯、聚烯烃、片状模塑料(SMC)和块状模塑料(BMC)。
目标是确定用于催化剂的载体，该载体将不与催化剂发生反应，并且能够在出现过氧化物的条件下被稳定化，而且它通过有效地与不饱和聚酯进行交联反应、保持完整的固化而成为该系统中的反应性组分。载体问题的理想解决方案是已经作为不饱和聚酯系统一部分的材料。该材料应当具有合理的粘度，以实际应用于分配和混合。另外，应当在存在过氧化物的条件下长期如超过6个月，或者超过1年或更长保持稳定。
本发明包括使用反应性载体，而不是非反应性载体，例如邻苯二甲酸酯增塑剂。反应性载体的使用极大地增加了混合物稳定性的挑战。它在该系统中是反应性组分，但是在仅存在催化剂时能够被稳定化。优选地，所述反应性载体是未稀释的低粘度的不饱和聚酯树脂。该不饱和聚酯应当具有充分低的分子量，这样在不存在反应性稀释剂时粘度是实用的。通常，该粘度低于大约10,000cps。大部分不饱和聚酯在未稀释的状态下和在室温下是固体物。然而，被设计为颜料分散的不饱和聚酯具有非常低的分子量。其例子包括未稀释的低粘度的马来酸酯基或富马酸酯基的不饱和聚酯。在存在酮过氧化物和过氧化苯甲酰的条件下，它们能够被有效地稳定所希望的保质期。如果与用活性稀释剂充分稀释的树脂进行组合，它们用最高达每100重量份树脂或填充剂大约100重量份的催化剂分散水平提供了整体固化。
精确检测催化剂与树脂混合比例的能力将降低或消除与不饱和聚酯修复产品应用相关的最常见问题，并将提高所述产品对用户的价值。
本发明包括分散在反应性载体，例如未稀释的低分子量不饱和聚酯中的过氧化物催化剂用作双组分树脂系统的硬化剂方(hardener side)的应用。
合适的未稀释的不饱和聚酯包括但不限于短链的不饱和脂肪族二羧酸基聚酯。适当的短链的不饱和脂肪族二羧酸基聚酯包括但不限于马来酸酯和富马酸酯，其粘度在大约100cps～10000cps的范围内，通常为大约100cps～大约2,000cps。
适当的过氧化物催化剂包括但不限于酮过氧化物、枯基过氧氢、过氧化二苯甲酰、过氧化酯类、过氧缩酮和过氧化二碳酸盐类。适当的酮过氧化物包括但不限于甲基乙基酮过氧化物、2，4-戊二酮过氧化物、甲基异丁基酮过氧化物、乙酰基丙酮过氧化物、环己酮过氧化物。
所述硬化剂方还可以包含填充物例如滑石、碳酸盐、颜料、流变改进剂、微球体、颜料湿润和分散剂、石蜡(parrafins)和纤维增强物(fiberreinforcements)。
所述系统的树脂方可以包括反应性聚合物、或单体、或者两者的组合。适当的反应性聚合物包括但不限于不饱和聚酯、乙烯酯以及环氧-聚酯与丙烯酸酯-聚酯的混合物系统，它们都通过自由基机制进行聚合。适当的单体包括但不限于苯乙烯、乙烯基甲苯、其它的甲基苯乙烯单体、甲基丙烯酸甲酯和其它的丙烯酸酯单体。
所述树脂方还可以包括填充剂，例如滑石、碳酸盐、颜料、流变改进剂、微球体、颜料湿润和分散剂、石蜡(parrafins)和纤维增强物。
所述填充剂可以包含于硬化剂方和树脂方，以使两种组合物的体积近似相同。硬化剂方的体积与树脂方的体积的比例通常为大约1∶10～大约1∶1，典型的是大约1∶10～大约1∶2。用该范围内的体积比例，非常容易为所使用的树脂的量提供适量的硬化剂，这消除了现有技术系统的推测工作。
控制每一方的体积将允许使用混合管涂布机(applicator)，例如双筒混合管。所述双筒混合管涂布机在一侧具有硬化剂组合物，在另一侧具有树脂组合物。柱塞以适当的量分配所述硬化剂和树脂组合物，使他们能够被混合和涂覆。
为了更容易地理解本发明，参考下面的实施例，这些实施例是为了说明本发明，但不限制其范围。
实施例
实施例1
使用不同的反应性载体：1-未用单体稀释的短链的双丙甘醇(DPG)马来酸酯；2-二聚季戊四醇五丙烯酸酯单体；以及3-双酚A二环氧甘油醚，制备所述系统的硬化剂(过氧化物分散)方。
使用两种含有9％反应性氧的甲基乙基酮过氧化物溶液(1和2)，以及50％的过氧化苯甲酰糊(3)。
还测试了抗氧化剂2，6-二叔丁基-n，n-二甲基氨基-对甲酚(1)。
  原料   A   B   C   D   E   F
  反应性载体1   85.7   79.0   62.8   62.7
  反应性载体2   53.2   53.2
  反应性载体3   18.8   18.8   14.8   14.8
  过氧化物1   14.3   21.0   22.4   22.4
  过氧化物2   28.0
  过氧化物3   28.0
  抗氧化剂   0.02
  总计   100   100   100   100   100   100
  保质期稳定性   ＞1200天   ＞1200天   7天   20天   ＞1200天   ＞1200天
样品被保持在环境温度下。
所有的数值由重量百分比表示。
丙烯酸酯单体(配方C和D)的使用破坏了具有过氧化苯甲酰和甲基乙基酮过氧化物的混合物的稳定性。在不存在额外的抗氧化剂或稳定剂的情况下，酮过氧化物在低粘度的未稀释的不饱和聚酯中是稳定的，达到超过3年的保质期。
实施例2
进行研究，以确定过氧化苯甲酰在未用单体稀释的短链DPG马来酸酯(反应性载体1)中的稳定性。还测试了额外的抗氧化剂2，6-二叔丁基-对甲酚(BHT)(2)。
  原料   A   B   C   D
  反应性载体1   90.0   90.0   90.0   90.0
  过氧化物3   10.0   10.0   10.0   10.0
  抗氧化剂2   1.7*10-3   1.7*10-3
  抗氧化剂1   1.5*10-3   1.5*10-3
  总计   100   100   100   100
  保质期稳定性   96天   69天   ＞240天   62天
样品被保持在环境温度下。
所有的数值由重量百分比表示。
正如所预料的，对照(配方D)具有最低的稳定性，在加入抗氧化剂时稳定性提高。两种抗氧化剂的组合(配方C)表现出优异的结果。基于该测试，可能的是，所述过氧化苯甲酰系统能够被成功地稳定接近1年以及可能更长的时期。
实施例3
设计该测试，以测试碱石灰硼硅酸盐微球体作为填充剂对所述硬化剂组合物的影响。玻璃微球体的使用允许所述硬化剂组合物相对于双组分系统的树脂组合物大幅度提高体积。
  原料   A   B   C   D   E   F
  反应性载体1   73.7   66.6   66.6   66.6   66.6   66.6
  微球体   15.8   16.7   16.7   16.7   16.7   16.7
  催化剂3   10.5   16.7   16.7   16.7   16.7   16.7
  1，4-萘醌溶液(1，4NQ Soln)   1.5*10-3   1.5*10-3
  抗氧化剂2   2.5*10-3   2.5*10-3   5.0*10-3   5.0*10-3
  抗氧化剂1   1.5*10-3   1.5*10-3   1.5*10-3   1.5*10-3
  总计保质期稳定性   100＞90天   100＞90天   100＞90天   100＞90天   100＞90天   100＞90天
样品被保持在环境温度下。
所有的数值由重量百分比表示。
这些结果显示出，在存在填充剂如微球体的情况下，所述过氧化物可以在未稀释的低粘度的不饱和聚酯树脂中被稳定化。
实施例4
下表显示的是不同混合比例的典型样品配方。
  树脂组合物   1∶10   1∶4   1∶2   1∶1
  苯乙烯化不饱和聚酯树脂单体蜡四氢邻苯二甲酸TiO2流变改进剂超细滑石粉碳酸钙微球体   43.748.750.071.942.430.4913.3712.158.51   35.2312.920.071.882.350.4712.9211.755.87   28.2816.060.071.812.260.4512.4411.344.52   24.3317.920.071.772.210.4412.1611.061.66
  硬化剂组合物
  反应性载体微球体过氧化苯甲酰(50％)抗氧化剂2抗氧化剂1   4.861.222.430.010.03   11.742.352.350.020.08   16.973.392.260.030.12   19.916.082.210.040.14
  总量   100.00   100.00   100.00   100.00
所有的数值由重量百分比表示。
已经参考具体的实施方式对本发明进行详细地描述，显而易见的是可以进行修改和变化，而不偏离后附权利要求中所限定的本发明的范围。更具体地，尽管本发明的某些方面此处被认为是优选的或者特别有利的，但期望本发明不必要被限定为本发明的这些优选方法。
权利要求是：

Claims (8)

1.一种用于双组分树脂系统的硬化剂组合物，基本上由以下来组成：
包含未稀释的不饱和聚酯的反应性载体；
过氧化物催化剂；以及
任选地，至少一种填充剂。
2.根据权利要求1所述的硬化剂组合物，其中，所述硬化剂组合物具有超过6个月的保质期。
3.根据权利要求1所述的硬化剂组合物，其中，所述未稀释的不饱和聚酯包括短链的不饱和脂肪族二羧酸基聚酯。
4.根据权利要求3所述的硬化剂组合物，其中，所述短链的不饱和脂肪族二羧酸基聚酯包括马来酸酯基聚酯或富马酸酯基聚酯。
5.根据权利要求4所述的硬化剂组合物，其中，所述马来酸酯基聚酯或富马酸酯基聚酯具有在大约100cps～大约10,000cps范围内的粘度。
6.根据权利要求1所述的硬化剂组合物，其中，所述过氧化物催化剂选自酮过氧化物、枯基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过氧化酯类、过氧缩酮和过氧化二碳酸盐类。
7.根据权利要求6所述的硬化剂组合物，其中，所述过氧化物催化剂是选自甲基乙基酮过氧化物、2，4-戊二酮过氧化物、甲基异丁基酮过氧化物、乙酰基丙酮过氧化物、环己酮过氧化物的酮过氧化物。
8.根据权利要求1所述的硬化剂组合物，其中，所述至少一种填充剂选自滑石、碳酸盐、颜料、流变改进剂、微球体、颜料湿润和分散剂、石蜡和纤维增强物或其组合。
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