CN103554453A - 一种工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺,所述的工艺如下:将各组分摩尔比为7.2:0.9-1.8:0.3-0.6:8.6-9.8的新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇以及精对苯二甲酸经过浆料配置→酯化→缩聚→抽真空、脱水→封端→过滤→冷却→粉碎→包装入库,后得到混合型聚酯树脂,所述聚酯树脂特性参数如下:酸值50±2mgKOH/g,软化点95-105℃,粘度100-150泊(165℃),固化条件180℃/15-20min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40;本发明所述的混合型聚酯树脂主要适用于工业机械上应用的涂料,本产品的耐化学腐蚀性能高,同时具有较高的硬度和良好的柔韧性,耐热性良好;同时本发明的生产工艺采用的配比达到了最优,保证了酯化反应和缩聚反应的快速进行,节省了工业生产成本,实用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及用于制备热固型粉末涂料用的添加剂领域,一种工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺。
背景技术
聚酯树脂一般不单独成膜,主要用于配置聚酯-氨基烘漆,聚酯型聚氨酯漆,聚酯型粉末涂料和不饱和聚酯漆,属于中、高档涂料,所述涂膜光泽高,丰满度好,耐候性强,而且也具有很好的附着力、硬度、抗冲击性、保光性、保色性、高温抗变黄等优点,同时,由于聚酯树脂的合成单体多,选择余地大,大分子配方设计理论成熟,可以通过丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂及氟树脂进行改性,因此,聚酯树脂在涂料行业的地位不断提高,产量越来越大,应用也日益拓展。
在工业机械应用的涂料中,在化工合成生产,特别是涉及到化学品的贮藏机械或者加工机械装置,需要机械的涂料具有良好的耐化学品的性能;同时在其他机械的加工过程中,机械的震动也是降低涂料的使用寿命的因素之一,长时间的机械振动导致机械表面的涂料掉漆,松脱等现象屡见不鲜,因此往往需要涂料不仅具有良好的硬度,而且需要涂料具有良好的柔韧性;而很多化学机械在加工过程中需要加热,因此需要涂料具有良好的耐热性能。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提供一种耐化学品腐蚀、硬度高、柔韧性好且耐热性能好的工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺,所述的工艺如下:将各组分摩尔比为7.2:0.9-1.8:0.3-0.6: 8.6-9.8的新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇以及精对苯二甲酸经过浆料配置→酯化→缩聚→抽真空、脱水→封端→过滤→冷却→粉碎→包装入库,后得到混合型聚酯树脂,所述聚酯树脂特性参数如下:酸值50±2mgKOH/g,软化点95-105℃,粘度100-150泊(165℃),固化条件180℃/15-20min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40。
本发明所述的具体生产步骤如下:
浆料配置:将各组分摩尔比为7.2:0.9-1.8:0.3-0.6: 8.6-9.8的新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇以及精对苯二甲酸投入到粉料仓中配置混合浆料,混合搅拌1h;
酯化:将配置好的混合浆料加入到反应釜中,所述反应釜用导热油作载体,反应逐渐升温,在1h内升温到160℃,保温反应1h,继续升温到200℃,保温反应1h,最后升温到220℃,反应1-2h;本发明将加热酯化过程分为多个阶段,不同阶段保温反应一段时间,这是由于本发明为混合型聚酯树脂,分成多段加热的原因是方便适用于新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇与精对苯二甲酸的酯化反应,不同温度各个物质的反应速率不一样,以保证酯化反应完全;
缩聚:酯化反应完成后,升高反应釜温度,在保持反应釜内温度在230-240℃的条件下进行缩聚反应,反应4-5h;
抽真空、脱水:在进行缩聚反应的过程中,将反应釜抽真空,真空度为60mmHg,抽出来的废气主要为水蒸气,废气中含有少量的反应物气体,抽真空的废气经循环冷却后凝结成酯化废水;
封端:加入少量偏苯三酸酐进入反应釜中,使聚合产物有-OH封端变成-COOH封端,反应温度保持在200℃以下,保温反应1h;
过滤:反应釜中的液态聚酯树脂经250目的过滤筛网进行过滤,去除杂质;
冷却:过滤完成后,采用常温条件下的循环冷却水将导热油冷却,降低反应釜温度,以达到冷却树脂的目的;
粉碎:冷却的固体聚酯树脂采用粉碎机粉碎成粉末;
包装入库:将粉碎后的聚酯树脂经过包装后得到反应成品。
本发明所述的酯化反应过程中,采用二丁基二乙酸锡作为反应的催化剂,所述二丁基二乙酸锡的加入量为总物质量的0.08%-0.12%;所述的二丁基二乙酸用于加速混合新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇与精对苯二甲酸的酯化反应,同时在用量为0.08%-0.12%的时候酯化速度快,1-2h内便可酯化反应完成。
本发明所述浆料配置工艺中,所述的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为3:1,所述的氢化双酚a主要用于增加聚酯树脂的耐热性能, 1,4环己烷二甲醇主要用于增加聚酯树脂的柔韧性能和硬度;对于化工企业的机械用涂料中,耐化学腐蚀为必要的工艺性能,相对于新戊二醇来说,氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇其协同作用,而3:1配比的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇的用量达到聚酯树脂耐热性和柔韧性达到最优效果。
本发明所述的缩聚反应过程3h后,添加少量新戊二醇辅助反应,所述新戊二醇的添加量为初始新戊二醇量的1/10;由于缩聚反应为可逆性反应,在缩聚反应过程后期,由于温度过高,导致反应效率低下,因此通过添加反应的初始反应物改变化学反应平衡,提高缩聚反应的化学反应效率,同时添加量不宜过高,以节约工厂的生产成本。
本发明的优点在于:本发明所述的混合型聚酯树脂主要适用于工业机械上应用的涂料,尤其适用于化工机械,本发明所述的生产工艺中,由于多种醇类或酚类反应物的协同作用,产品的耐化学腐蚀性能高,同时具有较高的硬度和良好的柔韧性,产品的耐热性良好;同时本发明的生产工艺采用的配比达到了最优,保证了酯化反应和缩聚反应的快速进行,节省了工业生产成本,实用效果好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例1:本发明所述的一种工业机械涂料用聚酯树脂聚酯树脂的生产的具体制备方法如下:浆料配置:将72mol的新戊二醇、9mol的氢化双酚a,3mol的环己烷二甲醇以及84mol精对苯二甲酸投入到粉料仓中配置混合浆料,所述的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为3:1,混合搅拌1h;
酯化:将配置好的混合浆料加入到反应釜中,所述反应釜用导热油作载体,反应逐渐升温,在1h内升温到160℃,保温反应1h,继续升温到200℃,保温反应1h,最后升温到220℃,反应1h;酯化反应过程中,添加0.1344mol的二丁基二乙酸锡为反应的催化剂,其中二丁基二乙酸锡的加入量为总物质量的0.08%;
缩聚:酯化反应完成后,升高反应釜温度,在保持反应釜内温度在230℃的条件下进行缩聚反应,反应4h;其中缩聚反应过程3h后,添加7.2mol的新戊二醇辅助反应;
抽真空、脱水:在进行缩聚反应的过程中,将反应釜抽真空,真空度为60mmHg,抽出来的废气主要为水蒸气,废气中含有少量的反应物气体,抽真空的废气经循环冷却后凝结成酯化废水;
封端:加入少量偏苯三酸酐进入反应釜中,使聚合产物有-OH封端变成-COOH封端,反应温度保持在200℃以下,保温反应1h;
过滤:反应釜中的液态聚酯树脂经250目的过滤筛网进行过滤,去除杂质;
冷却:过滤完成后,采用常温条件下的循环冷却水将导热油冷却,降低反应釜温度,以达到冷却树脂的目的;
粉碎:冷却的固体聚酯树脂采用粉碎机粉碎成粉末;
包装入库:将粉碎后的聚酯树脂经过包装后得到反应成品。
得到的成品聚酯树脂的特性参数如下:酸值50mgKOH/g,软化点102-105℃,粘度130-150泊(165℃),固化条件180℃/15min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40。
实施例2:本发明所述的一种工业机械涂料用聚酯树脂聚酯树脂的生产的具体制备方法如下:浆料配置:将72mol的新戊二醇、18mol的氢化双酚a,6mol的1,4环己烷二甲醇以及96mol的精对苯二甲酸投入到粉料仓中配置混合浆料,所述的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为3:1,混合搅拌1h;
酯化:将配置好的混合浆料加入到反应釜中,所述反应釜用导热油作载体,反应逐渐升温,在1h内升温到160℃,保温反应1h,继续升温到200℃,保温反应1h,最后升温到220℃,反应2h;酯化反应过程中,添加0.2304mol的二丁基二乙酸锡为反应的催化剂,其中二丁基二乙酸锡的加入量为总物质量的0.12%;
缩聚:酯化反应完成后,升高反应釜温度,在保持反应釜内温度在240℃的条件下进行缩聚反应,反应5h;其中缩聚反应过程3h后,添加7.2mol的新戊二醇辅助反应;
抽真空、脱水:在进行缩聚反应的过程中,将反应釜抽真空,真空度为60mmHg,抽出来的废气主要为水蒸气,废气中含有少量的反应物气体,抽真空的废气经循环冷却后凝结成酯化废水;
封端:加入少量偏苯三酸酐进入反应釜中,使聚合产物有-OH封端变成-COOH封端,反应温度保持在200℃以下,保温反应1h;
过滤:反应釜中的液态聚酯树脂经250目的过滤筛网进行过滤,去除杂质;
冷却:过滤完成后,采用常温条件下的循环冷却水将导热油冷却,降低反应釜温度,以达到冷却树脂的目的;
粉碎:冷却的固体聚酯树脂采用粉碎机粉碎成粉末;
包装入库:将粉碎后的聚酯树脂经过包装后得到反应成品。
得到的成品聚酯树脂的特性参数如下:酸值52mgKOH/g,软化点95-98℃,粘度100-120泊(165℃),固化条件180℃/18min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40。
实施例3:本发明所述的一种工业机械涂料用聚酯树脂聚酯树脂的生产的具体制备方法如下:浆料配置:将72mol的新戊二醇、10mol的氢化双酚a, 6mol的1,4环己烷二甲醇以及88mol的精对苯二甲酸投入到粉料仓中配置混合浆料,所述的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为5:3,混合搅拌1h;
酯化:将配置好的混合浆料加入到反应釜中,所述反应釜用导热油作载体,反应逐渐升温,在1h内升温到160℃,保温反应1h,继续升温到200℃,保温反应1h,最后升温到220℃,反应1h;酯化反应过程中,添加0.1408mol的二丁基二乙酸锡为反应的催化剂,其中二丁基二乙酸锡的加入量为总物质量的0.08%;
缩聚:酯化反应完成后,升高反应釜温度,在保持反应釜内温度在230-240℃的条件下进行缩聚反应,反应4h;其中缩聚反应过程3h后,添加7.4mol的新戊二醇辅助反应;
抽真空、脱水:在进行缩聚反应的过程中,将反应釜抽真空,真空度为60mmHg,抽出来的废气主要为水蒸气,废气中含有少量的反应物气体,抽真空的废气经循环冷却后凝结成酯化废水;
封端:加入少量偏苯三酸酐进入反应釜中,使聚合产物有-OH封端变成-COOH封端,反应温度保持在200℃以下,保温反应1h;
过滤:反应釜中的液态聚酯树脂经250目的过滤筛网进行过滤,去除杂质;
冷却:过滤完成后,采用常温条件下的循环冷却水将导热油冷却,降低反应釜温度,以达到冷却树脂的目的;
粉碎:冷却的固体聚酯树脂采用粉碎机粉碎成粉末;
包装入库:将粉碎后的聚酯树脂经过包装后得到反应成品。
得到的成品聚酯树脂的特性参数如下:酸值48mgKOH/g,软化点105-110℃,粘度150-165泊(165℃),固化条件180℃/120min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40。
由上表可以看出,本发明所述的生产工艺生产的聚酯树脂其软化点较低,粘度小,具有良好的流平性,方便涂刷,同时其耐热性和耐腐蚀均较好,实用于化工机械的生产,在调节了氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比时,当摩尔比为3:1时,其柔韧性和抗冲击性能较高,大于实用需求,但是当实施例3中,其氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为5:3时,产品的其他性能不变,但是其柔韧性明显降低,因此选用氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比3:1时,制得的产品性能最优。
需要说明的是,上述仅仅是本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的保护范围,在上述实施例的基础上所作出的等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种工业机械涂料用聚酯树脂及其生产工艺,其特征在于,所述的工艺如下:将各组分摩尔比为7.2:0.9-1.8:0.3-0.6: 8.6-9.8的新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇以及精对苯二甲酸经过浆料配置→酯化→缩聚→抽真空、脱水→封端→过滤→冷却→粉碎→包装入库,后得到混合型聚酯树脂,所述聚酯树脂特性参数如下:酸值50±2mgKOH/g,软化点95-105℃,粘度100-150泊(165℃),固化条件180℃/15-20min,成品中聚酯树脂和环氧树脂的质量比例为60:40。
2.根据权利要求1所述的工业机械涂料用聚酯树脂的生产工艺,其特征在于,所述的具体生产步骤如下:
1)浆料配置:将各组分摩尔比为7.2:0.9-1.8:0.3-0.6: 8.6-9.8的新戊二醇、氢化双酚a,1,4环己烷二甲醇以及精对苯二甲酸投入到粉料仓中配置混合浆料,混合搅拌1h;
2)酯化:将配置好的混合浆料加入到反应釜中,所述反应釜用导热油作载体,反应逐渐升温,在1h内升温到160℃,保温反应1h,继续升温到200℃,保温反应1h,最后升温到220℃,反应1-2h;
3)缩聚:酯化反应完成后,升高反应釜温度,在保持反应釜内温度在230-240℃的条件下进行缩聚反应,反应4-5h;
4)抽真空、脱水:在进行缩聚反应的过程中,将反应釜抽真空,真空度为60mmHg,抽出来的废气主要为水蒸气,废气中含有少量的反应物气体,抽真空的废气经循环冷却后凝结成酯化废水;
5)封端:加入少量偏苯三酸酐进入反应釜中,使聚合产物有-OH封端变成-COOH封端,反应温度保持在200℃以下,保温反应1h;
6)过滤:反应釜中的液态聚酯树脂经250目的过滤筛网进行过滤,去除杂质;
7)冷却:过滤完成后,采用常温条件下的循环冷却水将导热油冷却,降低反应釜温度,以达到冷却树脂的目的;
8)粉碎:冷却的固体聚酯树脂采用粉碎机粉碎成粉末;
9)包装入库:将粉碎后的聚酯树脂经过包装后得到反应成品。
3.根据权利要求2所述的工业机械涂料用聚酯树脂的生产工艺,其特征在于,所述的酯化过程中,采用二丁基二乙酸锡作为反应的催化剂,所述二丁基二乙酸锡的加入量为总物质量的0.08%-0.12%。
4.根据权利要求2所述的工业机械涂料用聚酯树脂的生产工艺,其特征在于,所述浆料配置工艺中,所述的氢化双酚a与1,4环己烷二甲醇用量的摩尔比为3:1。
5.根据权利要求2所述的工业机械涂料用聚酯树脂的生产工艺,其特征在于,所述的缩聚反应过程3h后,添加少量新戊二醇辅助反应,所述新戊二醇的添加量为初始新戊二醇量的1/10。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |