CN101735431A - 一种耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，由以下重量含量的组分经熔融缩聚反应得到：多元醇20～45％、芳香多元酸40～55％、脂肪多元酸0～8％、支化剂0～5％、酸解剂5～15％、酯化催化剂0.01～0.15％。本发明还公开了该耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂的制备方法。本发明制备的聚酯树脂具有较高的玻璃化转变温度、软化点、合适的熔融粘度和储存稳定性，由该聚酯树脂制得的粉末涂料具有优异的耐水煮性能、良好的流平性能和冲击性能等优点。

Description

一种耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚酯树脂，本发明还涉及一种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。粉末涂料金属建筑材料也以其优异的耐久性、装饰性和加工成形性等特点，广泛应用于建筑物的各个方面。自20世纪70年代初粉末涂料问世以来，其在铝建材方面的应用迅速增长。目前，粉末涂料在铝建材方面的应用已由欧洲扩大到美洲、澳洲、远东、中东和非洲。在铝建材的涂装中，具有代表性的粉末涂料品种有环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂粉末涂料等。作为应用，如部分铝框架、门窗、阳台、走廊、隔墙板等高防腐蚀性的铝建材，大多数采用聚酯、丙烯酸粉末涂料。因为是用于户外的涂装和装饰，经常日晒雨淋，还要求漆膜还要具有良好的耐水性能，雨水浸泡和冲洗还要具有良好的保光性能，涂层不起泡，基本不脱色。造成粉末涂料的耐水性变差的原因主要与粉末涂层的固化程度及其选用的填料、助剂有关。耐候聚酯粉末涂料中聚酯树脂是其中的关键材料之一，聚酯树脂的分子结构、活性官能团和助剂对粉末涂料的固化程度有着重要的影响，直接影响到粉末涂料涂层的耐水性能。

大量文献报到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，但是专门针对改善粉末涂料的耐水煮性能用的聚酯树脂专利报道不多。美国专利US5869567报道了一种酸值为10～40mg KOH/g的粉末涂料用聚酯树脂的合成方法，文章只是概要谈及影响耐水煮的因素，没作详细的论述。中国专利1962717公开了一种混合型聚酯树脂(60∶40)的制备方法，文章比较了不同的单体对水煮的影响，主要采用部分己二酸、间苯二甲酸和偏苯三酸酐合成聚酯树脂的方法。但是没见有针对TGIC固化的耐候型聚酯树脂，本发明合成的聚酯树脂，采用TGIC固化，制得的粉末涂料涂层具有优异的水煮性能和流平性能，兼具有良好的机械性能和老化性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种专门针对改善耐候粉末涂料的耐水煮性能的聚酯树脂，该聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度、软化点、粘度和存储稳定性，制备的粉末涂料具有优异的耐水煮性能、良好的流平性能和机械性能。

本发明的另一目的在于提供上述耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂的制备方法。

本发明提供的一种耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，由以下重量含量的组分经熔融缩聚反应得到：

多元醇        20～45％

芳香多元酸    40～55％

脂肪多元酸    0～8％

支化剂        0～5％

酸解剂        5～15％

酯化催化剂    0.01～0.15％。

上述组分中，所述的多元醇为新戊二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、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；所述的支化剂为三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷或季戊四醇，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、富马酸酐和马来酸酐中的一种或几种的混合物，优选间苯二甲酸和偏苯三酸酐；所述的酯化催化剂为有机锡类化合物，尤其包括单丁基氧化锡、二丁基氧化锡。

上述耐水煮性能佳的耐候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、脂肪多元酸和酯化催化剂，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6～23mgKOH/g，加入酸解剂，反应3～5h，酸值达到40～50mgKOH/g，抽真空缩聚约1～4h，酸值达到28～36mgKOH/g，即停止反应得到耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂。

本发明方法制备的聚酯树脂酸值为28～36mgKOH/g，羟值都小于15mgKOH/g，玻璃化转变温度为60～75℃，熔融粘度为4000～9000mPa.s，数均分子量为2000～8000。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、存储稳定性好的特点，与TGIC固化制成的粉末涂层具有优异的耐水煮效果、良好的流平性能、机械性能和老化性能。

采用本发明制备的聚酯树脂制备耐候粉末涂料的步骤为将合成的聚酯树脂分别与固化剂TGIC、填料、颜料及其他助剂按比例称好后混匀，熔融挤出、冷却破碎、粉碎过筛制成粉末涂料即可。颜填料包括钛白粉、硫酸钡、碳酸钙、Ciba绿等，其他助剂包括安息香、流平剂等。

具体实施方式

下面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，表1为聚酯树脂的实施例，A～F为不同单体和工艺组合的对比实例。在10升反应釜中，加入表1所列配比量的新戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、乙二醇、1、4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷，加热升温至物料熔化；然后依次加入对苯二甲酸、己二酸、丁基锡氧化物，通氮气继续升温反应，180℃左右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6～23mgKOH/g，加入酸解剂，反应3～5h，酸值达到40～50mgKOH/g，抽真空缩聚约1～4h，酸值达到28～36mgKOH/g，即可停止反应。

酸值：28～36mgKOH/g；玻璃化温度：60～75℃；软化点：95～115℃；200℃熔体粘度(ICI锥平板粘度计)：4000～9000mPa·s。

表1聚酯树脂的组份和性能

用本发明方法合成的聚酯树脂的性能可通过制成的粉末涂料的性能来体现。将本发明合成的聚酯树脂A--F分别与TGIC、流平剂、钛白粉、硫酸钡、安息香、颜料等按表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(见实施例1-6)。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200℃/10～15min固化，然后将做好的样板放到去离子水的烧杯里面煮2h，再进行各种性能测试，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

由表1～2可知，本发明方法制备的聚酯树脂玻璃化转变温度适宜、熔融粘度合适，制成的粉末涂层光泽具有优异的耐水煮效果，机械性能良好。

Claims (8)

1.一种耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，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        20～45％

芳香多元酸    40～55％

脂肪多元酸    0～8％

支化剂        0～5％

酸解剂        5～15％

酯化催化剂    0.01～0.15％。

2.根据权利要求1所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，其特征是所述的多元醇为新戊二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、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所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，其特征是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。

4.根据权利要求1所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，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所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，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所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，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、富马酸酐和马来酸酐中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂，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。

8.一种权利要求1所述的耐水煮性能佳的耐候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、脂肪多元酸和酯化催化剂，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6～23mgKOH/g，加入酸解剂，反应3～5h，酸值达到40～50mgKOH/g，抽真空缩聚约1～4h，酸值达到28～36mgKOH/g，即停止反应得到耐水煮性能佳的耐候型聚酯树脂。