CN106188510A - 一种低粘度不饱和聚酯及其制备方法 - Google Patents

一种低粘度不饱和聚酯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低粘度不饱和聚酯，所述低粘度不饱和聚酯的结构式为：R‑O(OC‑A‑COOC‑B‑CO)nOC‑CH＝CH2‑COO‑R；其中：A—代表二元酸或二元酸酐，B—代表二元醇，R—代表一元醇，n—代表聚合度。本发明提供的一种低粘度不饱和聚酯，具有低粘度、固化性好、贮存期长、高活性等优点，分子结构和分子量可控，并且不含有溶剂，是一种理想的色浆用低粘度不饱和聚酯基体。此外，使用低粘度不饱和聚酯有利于称量和输送，便于自动化机械生产，广泛应用在各种色浆中。

Description

一种低粘度不饱和聚酯及其制备方法
技术领域
本发明涉及不饱和聚酯技术领域，特别是涉及低粘度不饱和聚酯及其制备方法。
背景技术
传统的涂料着色是利用颜料粉直接加到涂料中，存在着颜色的重现性不好、着色不均匀、着色力不高、污染严重，且涂料成膜后耐光性、耐侯性差、容易出现褪色、粉化等问题。色浆是由颜料或颜料和填充料分散在漆料内而成的半制品。
为了解决以上问题，以不饱和聚酯为基体制备树脂色浆。不饱和聚酯是热固性树脂中最常用的一种，具有漆膜厚、气干性好、硬度高、抛光打磨后晶莹透亮等优点。因此，以不饱和聚酯为基体制备的涂料和色浆，在石材、人造板、装饰板用面漆等领域得到广泛应用。
不饱和聚酯通常需要添加交联单体或活性溶剂，如苯乙烯进行交联固化，形成三维网状结构。苯乙烯是具有特殊气味的挥发性溶剂，对生产环境和制品造成很大的污染。
目前，美国、欧盟以及我国都对生产环境的挥发物含量(VOC)排放进行了限制。而采用非活性稀释剂制备的低粘度不饱和聚酯，存在反应活性不足、固化不完全等缺陷。另外，现有不饱和聚酯基体还存在粘度大、贮存期短、活性低等问题，粘度高会造成称量、输送困难，不利于自动化机械生产，因而使其在色浆中的应用受到很大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低粘度不饱和聚酯，可以解决活性不足、固化不完全、粘度大、贮存期短等问题。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种低粘度不饱和聚酯，所述低粘度不饱和聚酯的结构式为：R-O(OC-A-COOC-B-CO)nOC-CH＝CH2-COO-R；其中：A—代表二元酸或二元酸酐，B—代表二元醇，R—代表一元醇，n—代表聚合度。
本发明还提供一种制备低粘度不饱和聚酯的制备方法，包括：由二元酸或二元酸酐、一元醇和二元醇，在酯化催化剂作用下，至少经过两步缩聚反应制得。
进一步优选的，在氮气气氛下，将所述二元酸或所述二元酸酐、所述一元醇混合，加热至均相体系，第一次加入所述酯化催化剂，逐渐升温至70℃～95℃，缩聚反应1～3小时；第二次加入所述酯化催化剂，加入所述二元醇，这里可以是分批加入所述二元醇，升温至200℃～220℃，继续缩聚反应1～12小时，直到酸值低于10mg KOH/g时，结束反应；取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，制得低粘度不饱和聚酯。
进一步优选的，在氮气气氛下，将所述二元酸或所述二元酸酐、所述一元醇混合，加热至均相体系，第一次加入所述酯化催化剂，逐渐升温至70℃～95℃，缩聚反应1～3小时；第二次加入所述酯化催化剂，第一次加入所述二元醇，升温至200℃～220℃，继续缩聚反应1～3小时；取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入所述二元醇，保温在200℃～220℃下，继续缩聚反应6～12小时；再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mgKOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得低粘度不饱和聚酯。
进一步优选的，所述酯化催化剂至少为磷酸三苯酯、醋酸钾、丁基锡中的一种。
进一步优选的，所述二元酸包括不饱和二元酸和饱和二元酸，所述不饱和二元酸为反丁烯二酸；所述饱和二元酸为间苯二甲酸、邻苯二甲酸、己二酸中的一种或多种的混合物；所述二元酸酐为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或多种的混合物。
进一步优选的，所述一元醇为正戊醇、正己醇、正辛醇、异辛醇、苯甲醇中的一种或多种的混合物。
进一步优选的，所述二元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、新戊二醇、二丙二醇中的一种或多种的混合物。
进一步优选的，所述二元酸或二元酸酐、所述酯化催化剂的总质量比为1：0.0005～0.02；第一次加入所述二元醇、第二次加入所述二元醇的摩尔数比为1：0.5～1.5。
进一步优选的，所述二元酸或二元酸酐、所述一元醇、所述二元醇的摩尔数比为1：0.8～1.2：0.2～1；所述不饱和二元酸、所述饱和二元酸的摩尔数比为1：0～0.5。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明提供的一种低粘度不饱和聚酯具有低粘度、固化性好、贮存期长、高活性等优点，分子结构和分子量可控，并且不含有溶剂，是一种理想的色浆用低粘度不饱和聚酯基体。此外，使用低粘度不饱和聚酯便于称量、输送困难，有利于自动化机械生产，广泛应用在各种色浆中。
本发明提供的一种低粘度不饱和聚酯的制备方法，首先采用二元酸或二元酸酐与一元醇反应生成半酯，再与二元醇反应得到全封端的不饱和聚酯结构，从而有效降低聚合物粘度。分批加入二元醇可以是分两次加入二元醇，也可以是三次或者多次，只要在第一次加入二元醇后；测量出体系酸值低于90mg KOH/g时，均可再次加入二元醇；直到测量出体系酸值低于10mg KOH/g，制得低粘度不饱和聚酯。分批加入二元醇，有利于实现对不饱和聚酯分子链结构、分子量和粘度的有效控制。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以获得其他的实施方式。
1、实验
实施例1
氮气气氛下，将顺丁烯二酸酐274.6g，正辛醇291.7g混合，加热至均相体系，第一次加入酯化催化剂磷酸三苯酯0.15g，逐渐升温至70℃，反应2小时。
第二次加入酯化催化剂磷酸三苯酯0.15g，第一次加入新戊二醇87.5g，升温至200℃下继续反应2小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入新戊二醇87.5g，保温在200℃下继续反应6小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯A。
实施例2
氮气气氛下，将反丁烯二酸325.0g、异辛醇401.1g混合，加热至均相体系，第一次加入酯化催化剂丁基锡0.12g，逐渐升温至85℃，反应1小时。
第二次加入酯化催化剂丁基锡0.15g，第一次加入二乙二醇66.8g，升温至200℃下继续反应1小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入二丙二醇84.5g，保温在200℃下继续反应8小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯B。
实施例3
氮气气氛下，将顺丁烯二酸酐274.6g、苯甲醇333.1g混合，加热至 均相体系，第一次加入酯化催化剂丁基锡0.15g，逐渐升温至75℃之间，反应2小时。
第二次加入酯化催化剂丁基锡0.15g，第一次加入新戊二醇65.6g，升温至220℃下继续反应1小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入二丙二醇84.5g，保温在220℃下继续反应8小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯C。
实施例4
氮气气氛下，将邻苯二甲酸酐207.4g，顺丁烯二酸酐137.3g、正辛醇291.7g混合，加热至均相体系，第一次加入酯化催化剂醋酸钾0.15g，逐渐升温至70℃之间，反应3小时。
第二次加入酯化催化剂醋酸钾0.15g，第一次加入丙二醇87.5g，升温至210℃下继续反应2小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入二丙二醇112.7g，保温在210℃下继续反应9小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯D。
实施例5
氮气气氛下，将顺丁烯二酸酐274.6g、苯甲醇363.3g混合，加热至均相体系，第一次加入酯化催化剂丁基锡2.74g，逐渐升温至95℃之间，反应1小时。
第二次加入酯化催化剂丁基锡2.74g，第一次加入新戊二醇116.6g，升温至220℃下继续反应1小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入二丙二醇225.4g，保温在220℃下继续反应6小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯E。
上述实施例中酸值是指：中和脂肪、脂肪油或其他类似物质1克中含有的游离脂肪酸所需氢氧化钾的重量(毫克数)。
实施例6
氮气气氛下，将反丁烯二酸182.4g、间苯二甲酸156.1g、异辛醇291.7g混合，加热至均相体系，第一次加入酯化催化剂丁基锡0.08g，逐渐升温至70℃，反应3小时。
第二次加入酯化催化剂丁基锡0.08g，第一次加入二乙二醇39.2g，升温至200℃下继续反应3小时。
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入二丙二醇25.5g，保温在200℃下继续反应12小时后；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得色浆用低粘度不饱和聚酯F。
2、实验结果
表格1
观察表格1可知：通过对不饱和聚酯的测试，可以看出本发明中低粘度不饱和聚酯的酸值明显低于市售不饱和聚酯基体的酸值，本发明中低粘度不饱和聚酯的粘度明显低于市售不饱和聚酯基体的粘度，本发明中低粘度不饱和聚酯不含有苯乙烯。因此，本发明制备的色浆用低粘度不饱和聚酯较市售色浆用不饱和聚酯基体各方面性能指标均有明显改善。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低粘度不饱和聚酯，其特征在于：所述低粘度不饱和聚酯的结构式为：
R-O(OC-A-COOC-B-CO)nOC-CH＝CH2-COO-R；
其中：A—代表二元酸或二元酸酐，B—代表二元醇，R—代表一元醇，n—代表聚合度。
2.一种制备如权利要求1所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于，包括：
由二元酸或二元酸酐、一元醇和二元醇，在酯化催化剂作用下，至少经过两步缩聚反应制得。
3.如权利要求2所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于，进一步包括：
在氮气气氛下，将所述二元酸或所述二元酸酐、所述一元醇混合，加热至均相体系，第一次加入所述酯化催化剂，逐渐升温至70℃～95℃，缩聚反应1～3小时；
第二次加入所述酯化催化剂，加入所述二元醇，升温至200℃～220℃，继续缩聚反应1～12小时；
取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得低粘度不饱和聚酯。
4.如权利要求2所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于，进一步包括：
在氮气气氛下，将所述二元酸或所述二元酸酐、所述一元醇混合，加热至均相体系，第一次加入所述酯化催化剂，逐渐升温至70℃～95℃，缩聚反应1～3小时；
第二次加入所述酯化催化剂，第一次加入所述二元醇，升温至200℃～220℃，继续缩聚反应1～3小时；
取样测量体系酸值，当酸值低于90mg KOH/g时，第二次加入所述二元醇，保温在200℃～220℃下，继续缩聚反应6～12小时；
再次取样测量体系酸值，当酸值低于10mg KOH/g时，真空去除未反应的二元醇，制得低粘度不饱和聚酯。
5.如权利要求2所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述酯化催化剂至少为磷酸三苯酯、醋酸钾、丁基锡中的一种。
6.如权利要求2～5中任意一项所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述二元酸包括不饱和二元酸和饱和二元酸，所述不饱和二元酸为反丁烯二酸；
所述饱和二元酸为间苯二甲酸、邻苯二甲酸、己二酸中的一种或多种的混合物；
所述二元酸酐为顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或多种的混合物。
7.如权利要求2～5中任意一项所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述一元醇为正戊醇、正己醇、正辛醇、异辛醇、苯甲醇中的一种或多种的混合物。
8.如权利要求2～5中任意一项所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述二元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、新戊二醇、二丙二醇中的一种或多种的混合物。
9.如权利要求3或4所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述二元酸或二元酸酐、所述酯化催化剂的总质量比为1：0.0005～0.02；
第一次加入所述二元醇、第二次加入所述二元醇的摩尔数比为1：0.5～1.5。
10.如权利要求6所述的低粘度不饱和聚酯的制备方法，其特征在于：
所述二元酸或二元酸酐、所述一元醇、所述二元醇的摩尔数比为1：0.8～1.2：0.2～1；
所述不饱和二元酸、所述饱和二元酸的摩尔数比为1：0～0.5。
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