CN103613744B - 一种tgic固化高附着力高流平粉末涂料用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TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其由以下主要成分经熔融聚合而成：多元醇30～45％、多元酸40～60％、酸解剂8～20％、催化剂0.03～0.15％。本发明还公开了该聚酯树脂的制备方法。该树脂具有优异的附着力和流平性能，用其制备的粉末涂料在涂层与基材之间以及涂层与喷涂于其上的丙烯酸透明粉涂料涂层之间具有优异的附着力，使其不容易剥落。可应用于卷钢、门业、五金、汽车零部件等多方面领域的涂装。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯树脂及其制备方法，具体涉及一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用的聚酯树脂及其制备方法。
背景技术
近年来粉末涂料广泛应用于五金、家具、电器、建材及汽车零部件等领域，但随着人类对涂料的防护及美化需要的提高，传统单一涂层的涂装已无法满足现代涂装的需求，如门业、卷钢、汽车零部件等行业一般有多层涂装需求。多层涂装工艺一般是底漆、中涂、面漆及罩光层等，每一层漆都赋予了涂层不同作用。由于每一层漆的组分、极性、界面张力等都存在差异，致使涂层与涂层之间的结合能力和强度存在不同，主要体现在附着力上。涂层与底材或者涂层与涂层之间的附着力不好会导致涂层脱落，影响到防护作用及产品的美观。聚酯树脂作为粉末涂料的基体材料，主要是有多元醇与多元酸经酯化缩聚而得到，聚酯树脂的末端带有一定量的的羟基，羟基的存在赋予了聚酯粉末涂料与底材之间良好的附着力。目前的聚酯粉末涂料涂层与底材之间的附着力基本可以满足日常的喷涂的使用需要，但却不能满足多层喷涂的涂层之间的附着力要求。主要表现在由TGIC固化的聚酯树脂粉末涂料作底层时，在其表面喷涂一层丙烯酸透明粉末涂料时，两涂层之间的附着力变差。丙烯酸树脂主要有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯等聚合而成。丙烯酸树脂具有良好的耐候性、硬度、透明度等优点，如果将丙烯酸粉末涂料喷涂在已固化的由TGIC固化的聚酯粉末涂料涂层上再进行固化，丙烯酸树脂分子结构、极性等与聚酯树脂之间有较大的差异，丙烯酸涂料涂层与聚酯粉末涂料涂层之间的附着力难以满足使用要求，甚至出现丙烯酸涂料涂层出现脱落的现象。目前，国内各聚酯树脂厂家生产的TGIC固化型聚酯树脂能够基本满足涂层与基材之间的附着力要求，但还不能满足涂层与涂层，特别是TGIC固化型粉末涂料涂层与丙烯酸涂料涂层之间的附着力结合要求。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，该树脂使用TGIC固化后具有优异的流平性能和附着力，用其制备的粉末涂料可应用于卷钢、门业、五金、汽车零部件等多方面领域的喷涂。
本发明的第二个目的是提供上述聚酯树脂的制备方法。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其酸值为31-38mgKOH/g，粘度4500～7000mPa﹒s，数均分子量5000～8000,玻璃化转变温度65～71℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
多元醇30～45％、多元酸40～60％、酸解剂8～20％、催化剂0.03～0.15％。
所述的多元醇为新戊二醇、三羟甲基丙烷、甲基丙二醇，2-乙基-2-丁基1,3-丙二醇，羟基新戊酸新戊二醇酯和1,6-己二醇中的一种或者两种以上混合。
所述的多元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸和1,4-环己烷二甲酸中的一种或者两种以上混合。
所述的酸解剂为间苯二甲酸、己二酸和1,4-环己烷二甲酸中的一种或者两种以上混合。
所述的催化剂包括单丁基氧化锡或非丁基锡氧化物。所述非丁基锡氧化物包括单辛基锡、三苯基锡、三环己基锡和草酸亚锡等。
本发明的第二个目的由以下技术方案实现：上述聚酯树脂的制备方法，在反应釜中，加入多元醇升温至80~100℃加热融化，加入多元酸和催化剂后，通氮气升温至170~185℃开始酯化反应，并蒸馏出水，控制升温速度使得蒸馏柱顶温度不超过100℃，升温至228~240℃酯化缩聚反应10～14h，当反应程度达到95%以上时，酸值达到10~15mgKOH/g时，加入酸解剂，然后在235~240℃保温3～5h后，酸值达到43~47mgKOH/g，抽真空缩聚1～4h，得到用于TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂。
本发明提供的高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂通过改变高分子链段的结构，使树脂具有不同的分子结构，不仅流平性能优异，还具有优异的附着力，包括粉末涂料涂层跟基材之间以及聚酯粉末涂料涂层与丙烯酸涂料涂层之间的附着力，涂层不容易剥落。可应用于多方面，如卷钢、门业、五金、汽车零部件等的涂装。
具体实施方式
表1是高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂的实施例和对比例，具体实施方法如下：在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入表1所列配比量的新戊二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷、2-乙基-2-丁基1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸、己二酸、间苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃左右开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸、己二酸或1,4-环己烷二甲酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂酸值30～37mgKOH/g，粘度4500~7000Pa﹒s，数均分子量5000～8000m，玻璃化转变温度65～71℃。
本发明所合成的聚酯树脂的流平性能和附着力能需通过制作的粉末涂料来体现。将本发明方法合成的聚酯树脂、TGIC、流平剂等助剂、填料等均匀混合，通过Φ30双螺杆挤出机熔融挤出、压片、破碎、粉碎过筛制成粉末涂料。涂层与基材之间的附着力测试按国标GB/T9286进行；粉末涂层之间的附着力测试方法为在本发明聚酯树脂粉末涂料涂层表面再喷涂一层丙烯酸透明粉末涂料，然后按GB/T5210拉开法测试涂层之间的附着力，具体实施参见实验例B~E。实验例A为对比例1的聚酯树脂制备的粉末涂料。
通过上述实例可以说明，本发明所合成的聚酯树脂，由TGIC固化后制得的粉末涂料涂层与基材之间的附着力优异，与普通TGIC固化聚酯树脂（对比例1）相当，但流平性能即流动性更加优异；所合成的聚酯树脂与丙烯酸透明粉末涂料涂层之间的附着力即多涂层之间的附着力相对于普通TGIC固化聚酯树脂（对比例1）涂层之间的结合力更大，附着力更好。可广泛应用于卷钢、门业、五金、汽车零部件等物件表面的涂装。
Claims (5)
1.一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，其酸值为33.90mgKOH/g，粘度6070MPa﹒s，数均分子量5000～8000，玻璃化转变温度69℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
新戊二醇300g，甲基丙二醇100g，三羟甲基丙烷25g，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇120g，对苯二甲酸500g，间苯二甲酸250g，酸解剂间苯二甲酸125g，单丁基锡催化剂2g；
在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入新戊二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂。
2.一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，其酸值为31.60mgKOH/g，粘度4920MPa﹒s，数均分子量5000～8000，玻璃化转变温度65℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
新戊二醇330g，甲基丙二醇100g，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇120g，对苯二甲酸750g，酸解剂间苯二甲酸80g，酸解剂己二酸40g，单丁基锡催化剂2g；
在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入新戊二醇、甲基丙二醇和2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸和己二酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂。
3.一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，其酸值为33.90mgKOH/g，粘度5310MPa﹒s，数均分子量5000～8000，玻璃化转变温度67℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
新戊二醇330g，甲基丙二醇80g，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇150g，对苯二甲酸750g，酸解剂间苯二甲酸60g，酸解剂1,4-环己烷二甲酸65g，单丁基锡催化剂2g；
在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入新戊二醇、甲基丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸和1,4-环己烷二甲酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂。
4.一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，其酸值为33.20mgKOH/g，粘度5870MPa﹒s，数均分子量5000～8000，玻璃化转变温度68℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
新戊二醇260g，甲基丙二醇120g，三羟甲基丙烷30g，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇100g，对苯二甲酸600g，己二酸120g，酸解剂间苯二甲酸40g，酸解剂1,4-环己烷二甲酸85g，单丁基锡催化剂2g；
在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入新戊二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂。
5.一种TGIC固化高附着力高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，其酸值为32.75mgKOH/g，粘度5620MPa﹒s，数均分子量5000～8000，玻璃化转变温度69℃，其由以下主要成分经熔融聚合而成：
新戊二醇290g，甲基丙二醇100g，三羟甲基丙烷30g，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇150g，对苯二甲酸650g，间苯二甲酸100g，酸解剂间苯二甲酸60g，酸解剂1,4-环己烷二甲酸65g，单丁基锡催化剂2g；
在氮气保护下，在备有加热装置、搅拌器和蒸馏柱的聚酯树脂合成反应釜中加入新戊二醇、甲基丙二醇、三羟甲基丙烷和2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇加热搅拌溶化后依次加入对苯二甲酸、间苯二甲酸和单丁基锡催化剂，逐步升温至180℃开始酯化并有水馏出，之后逐步升温到240℃，酯化缩聚反应13小时，酯化率达95%以上，酸值达10～15mgKOH/g时，加入酸解剂间苯二甲酸和1,4-环己烷二甲酸，在240℃酸解反应5h酸值达到43～47mgKOH/g时抽真空缩聚2h得到聚酯树脂。
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