CN105860047A - 一种亚光粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种亚光粉末用聚酯树脂，并进一步公开其制备方法与应用。本发明所述聚酯树脂的制备原料包括精对苯二甲酸、新戊二醇、乙二醇、己二酸、偏苯三酸酐、以及聚酯改性酶。本发明所述聚酯树脂其自身即具有较好的消光性能，在制备亚光型粉末涂料时，可以按照现有常规方法即可，无需添加额外的消光剂即可获得较低的光泽度，达到亚光的效果，而其贮存性能则更是优于现有添加了消光剂的粉末涂料。

Description

一种亚光粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种亚光粉末涂料用聚酯树脂，并进一步公开其制备方法与应用。
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。聚酯类粉末涂料更以其优异的耐久性、装饰性和加工成型性等特点，广泛应用于涂装领域。
热固性聚醋--环氧型粉末涂料是以聚醋树脂为主要成膜物质，加入环氧树脂为固化剂，辅以流平剂、助剂、颜料填料等组分，经混合、熔融等工序加工制成粉末涂料。聚醋--环氧型粉末涂料经静电喷涂于磷化后的制件上，在一定的温度、时间内，树脂熔融、交联后固化成平整、坚硬而又有柔性的涂膜。固化后的涂膜不会因温度的升高而重新软化，且该涂料无溶剂、无污染、100％成膜，既节省资源，又节省能源。而粉末涂料固化获得的涂层则具有光泽度高、流平性好、漆膜丰满、颜色浅、耐泛黄性即耐紫外线好等特性。可广泛用于电冰箱、洗衣机、吸尘器及各种仪表外壳、自行车、钢窗栅栏、家俱等表面涂装，与丙烯酸粉末涂料相比，具有更好的附着力、机械强度和涂装，施工性能。
目前，聚醋--环氧型粉末涂料的应用领域比较广泛，而不同的应用领域也对粉末涂料的性能提出了不同的要求。亚光粉末涂料即是一种常用于室内涂装的粉末涂料，具有视觉柔和，涂装效果休闲、时尚的优势。目前，粉末涂料均是通过添加特殊助剂或混合树脂来获得亚光效果的。其原理是控制不同组分或其中一部分的固化快慢的不同而导致涂膜收缩不同，进而形成不规则的表面结构。所谓消光就是利用一定的方法使涂膜表面的光泽度降下来。结合涂膜表面光泽产生的机理和影响光泽的因素，人们认为消光就是采用各种手段，破坏涂膜的光滑性，增大涂膜表面的微观粗糙度，降低涂膜表面对光线的反射。消光方法一般分为物理消光和化学消光两种方式：物理消光剂是加入消光剂使涂料在成膜过程表面产生凹凸不平增大对光的散射和减少反射；化学消光是靠在涂料中引入一些例如聚丙酯接枝物质类能吸收光线的结构或基团来获得低光泽。
但是，目前亚光涂料的制备，无论是添加物理消光剂的物理消光方式还是引入化学消光剂的化学消光方式，虽然其制得涂料的亚光性能较好，但是随着使用年限的增加，其消光稳定性较差；更重要的是，对于一些室内高湿环境下的使用，整个亚光涂料的耐水性能更显其劣势。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种亚光粉末用聚酯树脂，所述聚酯树脂具有较好的耐水性能，所制得粉末涂料具有更为稳定的亚光效果，及更适宜于高湿环境使用的耐水稳定性能；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供所述聚酯树脂的制备方法及其应用。
为解决上述技术问题，本发明所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸45-60重量份、新戊二醇20-30重量份、乙二醇5-15重量份、己二酸5-10重量份、偏苯三酸酐5-10重量份、以及聚酯改性酶3-8重量份。
所述聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸52重量份、新戊二醇25重量份、乙二醇10重量份、己二酸8重量份、偏苯三酸酐8重量份、以及聚酯改性酶5重量份。
所述聚酯改性酶包括丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。所述丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶均为现有市售产品，各厂家型号之间并无明显差异。
所述聚酯改性酶中，所述丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶的重量比为1-3：2-4：1-3。
所述丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶的重量比为2：3：2。
本发明还公开了一种制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入选定量的所述精对苯二甲酸、新戊二醇以及乙二醇，加热至180±10℃进行酯化反应至水开始生成并馏出，然后逐渐升温至250±5℃继续反应至熔融物变清，待产物酸值达到30-40mgKOH/g视为合格；
(2)将反应釜降温至220±5℃，并加入选定量的己二酸和偏苯三酸酐继续反应1-3小时，至产物酸值为60-70mgKOH/g时视为合格；
(3)将反应釜降温至190±5℃，并加入选定量的所述聚酯改性酶，继续搅拌反应1-3小时，出料即得所需的聚酯树脂。
本发明还公开了所述的聚酯树脂用于制备亚光型粉末涂料的用途。
所述亚光型粉末涂料为聚酯--环氧型粉末涂料。
本发明还公开了一种亚光型粉末涂料，所述粉末涂料的制备原料包括：权利要求1-5任一所述的聚酯树脂250-350重量份、环氧树脂250-350重量份、TiO2150-250重量份、硫酸钡150-200重量份、流平剂5-15重量份、安息香2-6重量份。
优选的，所述粉末涂料的制备原料包括：权利要求1-5任一所述的聚酯树脂300重量份、环氧树脂300重量份、TiO2200重量份、硫酸钡180重量份、流平剂10重量份、安息香4重量份。
本发明所述聚酯树脂是针对聚酯—环氧树脂体系亚光型粉末涂料体系而研发，其在现有常规制备聚酯的原料基础上，添加了精心筛选的聚酯改性酶对聚酯进行改性处理，得到的聚酯树脂其酸值进一步提高，尤其是玻璃化温度和软化点进一步提升，所得聚酯树脂具有良好的储存稳定性及合适的熔融黏度，具有优异的耐水煮性能和冲击性能以及良好的流平性。尤其是，本发明所述聚酯树脂其自身即具有较好的消光性能，在制备亚光型粉末涂料时，可以按照现有常规方法即可，无需添加额外的消光剂即可获得较低的光泽度，达到亚光的效果，而其贮存性能则更是优于现有添加了消光剂的粉末涂料。
更重要的是，经本发明所述聚酯树脂按照常规方法制备得到的涂层，除了获得较好的亚光效果外，其耐水煮性均在15小时以上，最高能达到20小时，相对于现有技术中其他聚酯树脂制得的粉末涂料，其耐水煮性能大大提升，且本发明所述聚酯树脂制得的粉末图层经长期水煮测试涂层表面仍无变化，耐水煮性能极佳。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸45kg、新戊二醇30kg、乙二醇5kg、己二酸10kg、偏苯三酸酐5kg、以及聚酯改性酶8kg。
所述聚酯改性酶包括重量比为3:2:3的丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
本实施例制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入选定量的所述精对苯二甲酸、新戊二醇以及乙二醇，加热至180±10℃进行酯化反应至水开始生成并馏出，然后逐渐升温至250±5℃继续反应至熔融物变清，待产物酸值达到30-40mgKOH/g视为合格；
(2)将反应釜降温至220±5℃，并加入选定量的己二酸和偏苯三酸酐继续反应1-3小时，至产物酸值为60-70mgKOH/g时视为合格；
(3)将反应釜降温至190±5℃，并加入选定量的所述聚酯改性酶，继续搅拌反应1-3小时，得到外观为淡黄色透明固体，出料即得所需的聚酯树脂。
实施例2
本实施例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸60kg、新戊二醇20kg、乙二醇15kg、己二酸5kg、偏苯三酸酐10kg、以及聚酯改性酶3kg。
所述聚酯改性酶包括重量比为1:4:1的丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
本实施例制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸52kg、新戊二醇25kg、乙二醇10kg、己二酸8kg、偏苯三酸酐8kg、以及聚酯改性酶5kg。
所述聚酯改性酶包括重量比为2:3:2的丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
本实施例制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸58kg、新戊二醇28kg、乙二醇8kg、己二酸9kg、偏苯三酸酐6kg、以及聚酯改性酶6kg。
所述聚酯改性酶包括重量比为2:3:2的丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
本实施例制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸56kg、新戊二醇22kg、乙二醇12kg、己二酸6kg、偏苯三酸酐9kg、以及聚酯改性酶4kg。
所述聚酯改性酶包括重量比为2:3:2的丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
本实施例制备所述的亚光粉末用聚酯树脂的方法与实施例1相同。
对比例1-3
对比例1-3所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料及比例分别与实施例1-3相同，其区别仅在于，不添加所述的聚酯改性酶。
对比例4
本对比例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料及比例与实施例3相同，其区别仅在于，所述聚酯改性酶仅为丝氨酸酯酶。
对比例5
本对比例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料及比例与实施例3相同，其区别仅在于，所述聚酯改性酶仅为乙醇脱氢酶。
对比例6
本对比例所述的亚光粉末用聚酯树脂的制备原料及比例与实施例3相同，其区别仅在于，所述聚酯改性酶仅为葡糖异构酶。
应用实施例1
本应用例所述亚光型粉末涂料的制备原料包括：实施例1中制备的所述聚酯树脂250kg、环氧树脂250kg、TiO2150kg、硫酸钡200kg、流平剂5kg、安息香6kg。
取上述原料混匀，用螺杆挤出机分别挤出、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磷化处理后的金属板上，经200℃/10-15min固化，即得涂料涂层。
应用实施例2
本应用例所述亚光型粉末涂料的制备原料包括：实施例2中制备的所述聚酯树脂350kg、环氧树脂350kg、TiO2250kg、硫酸钡150kg、流平剂15kg、安息香2kg。
取上述原料混匀，用螺杆挤出机分别挤出、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磷化处理后的金属板上，经200℃/10-15min固化，即得涂料涂层。
应用实施例3
本应用例所述亚光型粉末涂料的制备原料包括：实施例3中制备的所述聚酯树脂300kg、环氧树脂300kg、TiO2200kg、硫酸钡180kg、流平剂10kg、安息香4kg。
取上述原料混匀，用螺杆挤出机分别挤出、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磷化处理后的金属板上，经200℃/10-15min固化，即得涂料涂层。
应用对比例1-6
所述应用对比例1-6中所制备的粉末涂料，其制备原料及比例分别于所述应用实施例3相同，其区别仅在于，所述聚酯树脂分别取自对比例1-6中制备的聚酯树脂。
应用对照例
本应用对照例所述亚光型粉末涂料的制备原料包括：实施例3中制备的所述聚酯树脂300kg、环氧树脂300kg、TiO2200kg、硫酸钡180kg、流平剂10kg、安息香4kg，物理消光剂(Malt agent T360)10kg。
取上述原料混匀，用螺杆挤出机分别挤出、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磷化处理后的金属板上，经200℃/10-15min固化，即得涂料涂层。
实验例
1、聚酯的性能检测
按照现有常规标准方法对上述实施例1-5及对比例1-6中制得的聚酯树脂的性能进行检测，检测指标包括酸值、玻璃化温度、软化点、及粘度值(175℃旋转粘度CP)，检测结果见下表1。
表1聚酯的性能检测
编号 酸值mgKOH/g 玻璃化温度℃ 软化点℃ 粘度值P
实施例1 68 58 108 6500
实施例2 70 60 109 6800
实施例3 75 65 115 8000
实施例4 72 61 112 7000
实施例5 71 62 110 7200
对比例1 30 40 95 5000
对比例2 28 42 96 5200
对比例3 35 40 98 5500
对比例4 40 45 101 5800
对比例5 39 48 102 5700
对比例6 42 45 100 6000
可见，本发明所述聚酯，在添加了精心筛选的聚酯改性酶对聚酯进行改性处理，得到的聚酯树脂其酸值进一步提高，尤其是玻璃化温度和软化点进一步提升，所得聚酯树脂的性能进一步提高。
2、粉末涂料的性能检测
取本发明应用实施例1-5中、应用对比例1-6及应用对照例中制得的粉末涂料制得涂层后，再进行各种性能检测。检测性能包括抗冲击性能、光泽度以及贮存稳定性，具体测试结果见下表2。
表2涂层的性能检测
编号 冲击强度50kg.cm 光泽度60℃ 贮存试验40℃，120h 弯曲性能(Φ2mm)
应用实施例1 通过 9° 通过 通过
应用实施例2 通过 9° 通过 通过
应用实施例3 通过 7° 通过 通过
应用对比例1 通过 90° 通过 通过
应用对比例2 通过 92° 通过 通过
应用对比例3 通过 88° 通过 通过
应用对比例4 通过 50° 通过 通过
应用对比例5 通过 48° 通过 通过
应用对比例6 通过 45° 通过 通过
应用对照例 通过 10° 未通过 通过
检测数据显示，本发明所述聚酯树脂其自身即具有较好的消光性能，因此，在制备所需亚光涂料时，无需再额外添加消光剂即可以获得较低的光泽度，完全满足室内涂装之需要。而现有技术中常规的添加物理消光剂所获得的涂层，虽然其亚光性能较好，但其贮存性能则略显欠缺，影响其使用效果。
3、涂层耐水煮性能测定
将本发明应用实施例1-3、应用对比例1-6以及应用对照例中制成的粉末涂料，采用现有技术中常用的高压静电喷涂的方法喷涂，于200℃固化20分钟得到所述聚酯粉末涂层。
按照Qualicoat 12thd的标准测试方法对上述各样品所得涂层进行耐水煮测试，具体为：将涂层样本置于100℃下沸腾的去离子水中煮，选择在水煮不同的时间后取出涂层样本，冷却至室温，在表面用一个胶带粘上，确保其表面的空气气泡不超过2个，一分钟后以45°角快速而均匀地拉去胶带后没有任何缺陷或剥离，且颜色没有明显变化。各涂层的耐水煮性能结果如表3所示：
表3所述各涂层的耐水煮性能
样品编号 耐水煮性能
应用实施例1 17小时
应用实施例2 18小时
应用实施例3 20小时
应用对比例1 5小时
应用对比例2 5小时
应用对比例3 6小时
应用对比例4 9小时
应用对比例5 9小时
应用对比例6 10小时
应用对照例 4小时
从表3中可以看出，经本发明所述聚酯树脂按照常规方法制备得到的涂层，除了获得较好的亚光效果外，其耐水煮性均在15小时以上，最高能达到20小时，相对于现有技术中其他聚酯树脂制得的粉末涂料，其耐水煮性能大大提升，且本发明所述聚酯树脂制得的粉末图层经长期水煮测试涂层表面仍无变化，耐水煮性能极佳。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种亚光粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸45-60重量份、新戊二醇20-30重量份、乙二醇5-15重量份、己二酸5-10重量份、偏苯三酸酐5-10重量份、以及聚酯改性酶3-8重量份。
2.根据权利要求1所述的亚光粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述聚酯树脂的制备原料包括：精对苯二甲酸52重量份、新戊二醇25重量份、乙二醇10重量份、己二酸8重量份、偏苯三酸酐8重量份、以及聚酯改性酶5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的亚光粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述聚酯改性酶包括丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶。
4.根据权利要求1-3任一项所述的亚光粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述聚酯改性酶中，所述丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶的重量比为1-3：2-4：1-3。
5.根据权利要求4所述的亚光粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述丝氨酸酯酶、乙醇脱氢酶以及葡糖异构酶的重量比为2：3：2。
6.一种制备权利要求1-5任一所述的亚光粉末涂料用聚酯树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入选定量的所述精对苯二甲酸、新戊二醇以及乙二醇，加热至180±10℃进行酯化反应至水开始生成并馏出，然后逐渐升温至250±5℃继续反应至熔融物变清，待产物酸值达到30-40mgKOH/g视为合格；
(2)将反应釜降温至220±5℃，并加入选定量的己二酸和偏苯三酸酐继续反应1-3小时，至产物酸值为60-70mgKOH/g时视为合格；
(3)将反应釜降温至190±5℃，并加入选定量的所述聚酯改性酶，继续搅拌反应1-3小时，出料即得所需的聚酯树脂。
7.权利要求1-5任一所述的聚酯树脂用于制备亚光型粉末涂料的用途。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述亚光型粉末涂料为聚酯--环氧型粉末涂料。
9.一种亚光型粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料的制备原料包括：权利要求1-5任一所述的聚酯树脂250-350重量份、环氧树脂250-350重量份、TiO2150-250重量份、硫酸钡150-200重量份、流平剂5-15重量份、安息香2-6重量份。
10.根据权利要求9所述的亚光型粉末涂料，其特征在于，所述粉末涂料的制备原料包括：权利要求1-5任一所述的聚酯树脂300重量份、环氧树脂300重量份、TiO2200重量份、硫酸钡180重量份、流平剂10重量份、安息香4重量份。
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