CN107573494A - 聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂及其制备方法和应用，属聚酯树脂技术领域。本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，由以下质量百分比的组分制备而成：17～24％醋酸丁酯，7～10％多元醇化合物，27～30％氢化酸酐，38～45％叔碳酸缩水甘油酯，0.05～0.1％催化剂；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、四丁基溴化铵中的一种或两种。本发明所制聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与CPP具有良好的相容性，使得采用本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂制备的汽车保险杠用双组份底漆具有优异的耐水性、极佳的耐化学品和耐湿热性。而且本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的制备过程简单，不产生副产物水，不需加入苯类溶剂回流，安全、环保、生产成本低，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及聚酯树脂技术领域，特别是涉及一种聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯(PP)塑料因密度小、易于成型加工、价格低廉等优点而广泛用于汽车保险杠以及内外饰件当中。但PP为非极性塑料，结晶度高、表面张力低、难以被润湿，涂层在PP底材上附着困难，通常需要使用氯化聚丙烯(CPP)以提高涂层在PP底材上的附着力。因此，目前汽车保险杠等内外饰件涂料大部分采用CPP和其它树脂的共混物作为PP底漆的成膜物质，但CPP极性较小，和许多树脂相容性不够好，储存过程中出现相分离而导致涂料的综合性能变差，尤其是涂层附着力明显降低。为了改善CPP与其它主体树脂的相容性，树脂开发工程师们开发了丙烯酸接枝改性CPP树脂，改性CPP树脂对PP具有较好的附着力，可以单独使用而不需要再混拼其它树脂来制备PP底漆。但丙烯酸接枝改性CPP树脂属于热塑性丙烯酸树脂，由其制备的PP底漆耐水性、耐化学品性和耐湿热性差，因此，如何提供一种与CPP相容性佳、能够赋予PP底漆优异的耐水性、极佳的耐化学品和耐湿热性的树脂是目前树脂开发工程师共同面临的挑战。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述现有技术存在问题，提供一种与氯化聚丙烯(CPP)相容性佳、能够赋予聚丙烯(PP)底漆优异的耐水性、极佳的耐化学品和耐湿热性的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
本发明的第二目的在于提供上述聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的制备方法。
本发明的第三目的在于提供上述聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂在汽车保险杠用双组份底漆中的应用。
为实现上述第一目的，本发明采用如下技术方案：
聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，由以下质量百分比的组分制备而成：
醋酸丁酯：17～24％，
多元醇化合物：7～10％，
氢化酸酐：27～30％，
叔碳酸缩水甘油酯：38～45％，
催化剂：0.05～0.1％；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、四丁基溴化铵中的一种或两种。
进一步地，所述多元醇化合物为季戊四醇、双季戊四醇的一种或两种。
进一步地，所述氢化酸酐为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、六氢苯酐中的一种或多种混合物。
制备上述聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的方法，包括以下步骤：
1)将醋酸丁酯、多元醇化合物、氢化酸酐依次投入反应釜中；
2)开启反应釜的搅拌器，持续通入N2，并缓慢升温至100～130℃停止加热，待放热反应使得物料温度不再上升时重新加热升温至140～160℃，然后，保温直至物料变得完全透明清澈后继续保温30～60min；
3)将叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，搅拌混合10～30min后投入催化剂，然后，升温至160～180℃继续保温反应直至酸值低于2.5mgKOH/g；
4)降温至100～120℃，向反应釜中投入醋酸丁酯，并进行充分溶解稀释30min；
5)降温至40℃以下出料，即制得聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
将上述聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂应用于汽车保险杠用双组份底漆，所述汽车保险杠用双组份底漆包括甲组份和乙组份；
以重量份计，所述甲组份包括以下成分：
聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂：234.5份，
钛白粉：120份，
硫酸钡：110份，
高岭土：90份，
炭黑：0.4份，
膨润土：6份，
气相二氧化硅：5.0份，
氯化聚丙烯：60份，
二甲苯：330份，
分散剂：5份，
流平剂：2份，
二月桂酸二丁基锡：0.4份；
以重量份计，所述乙组份包括以下成分：
聚异氰酸酯：160份。
本发明的主要技术原理为：
本发明通过采用多羟基化合物为支点，先利用半酯化技术将其酯化引入多羧基官能团，然后，利用叔碳酸基与氯化聚丙烯(CPP)结构中的烷基结构相似相容原理，用叔碳酸缩水甘油酯将羧基官能团封端从而引入大量的叔碳酸基，叔碳酸基呈星型结构分布于聚酯主体结构的周围，从聚合物形态结构上改善了其与氯化聚丙烯(CPP)的相容性。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明以多元醇化合物为支点，加入醋酸丁酯和氢化酸酐混合反应，使其酯化后引入多羧基官能团，然后，用叔碳酸缩水甘油酯将羧基官能团封端从而引入大量的叔碳酸基，叔碳酸基呈星型结构分布于聚酯主体结构的周围，从聚合物形态结构上改善了本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与氯化聚丙烯(CPP)的相容性。
2、因本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与氯化聚丙烯(CPP)良好的相容性，使得采用本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂制备的汽车保险杠用双组份底漆具有优异的耐水性、极佳的耐化学品和耐湿热性。
3、本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的制备过程直接将醋酸丁酯、多元醇化合物、氢化酸酐依次投入反应釜，然后，升温进行酯化反应，最后，加入叔碳酸缩水甘油酯进行封端，降温即可得聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，制备过程简单，且制备过程中不产生副产物水，不需加入苯类溶剂回流，安全、环保，且所用原材料价格低廉易得，适用于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例2聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的基本化学结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进行进一步说明，实施例仅用于解释本发明，不对本发明构成任何限定。
表1为本发明实施例1～实施例6聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的各成分配比。
表1
制备实施例1～实施例6的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的方法，包括以下步骤：
1)将醋酸丁酯、多元醇化合物、氢化酸酐依次投入反应釜中；
2)开启反应釜的搅拌器，持续通入N2，并缓慢升温至100～130℃停止加热，待放热反应使得物料温度不再上升时重新加热升温至140～160℃，然后，保温直至物料变得完全透明清澈后继续保温30～60min；
3)将叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，搅拌混合10～30min后投入催化剂，然后，升温至160～180℃继续保温反应直至酸值低于2.5mgKOH/g；
4)降温至100～120℃，向反应釜中投入醋酸丁酯，并进行充分溶解稀释30min；
5)降温至40℃以下出料，即制得聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
将上述方法制备的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂应用于汽车保险杠用双组份底漆，其中，汽车保险杠用双组份底漆包括甲组份和乙组成；
以重量份计，所述甲组份包括以下成分：聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂：234.5份，钛白粉：120份，硫酸钡：110份，高岭土：90份，炭黑：0.4份，膨润土：6份，气相二氧化硅：5.0份，氯化聚丙烯：60份，二甲苯：330份，分散剂：5份，流平剂：2份，二月桂酸二丁基锡：0.4份；
以重量份计，所述乙组份包括以下成分：聚异氰酸酯：160份。
表2为实施例2聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与氯化聚丙烯(CPP)的相容性结果。
由表2可知，由本发明实施例2中各原料配比制备的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与20％CPP二甲苯溶液混合，并在不同温度条件下放置一段时间后，其外观透明清澈，说明本发明聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂与氯化聚丙烯(CPP)具有良好的相容性。
表2
将上述汽车保险杠用双组份底漆100份与17份Desmophen3390固化剂混合，并用90份混合溶剂进行稀释，在汽车保险杠上配合实色漆、金属漆和罩光清漆进行试涂。
其中，白本色漆具体涂装工艺如下：汽车保险杠用双组份底漆(15μm)，80℃/30min；白本色漆(35μm)，80℃/3h；
金属漆具体涂装工艺如下：汽车保险杠用双组份底漆底漆(15μm)，80℃/30min；金属漆(15μm)，常温闪干5min；罩光清漆(30μm)，80℃/3h；
汽车保险杠用双组份底漆中所用的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂为采用实施例2中各成分配比制备的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
表3为最终涂层的性能测试结果。
由表3可知，将本发明制备的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂用于汽车保险杠用双组份底漆，涂层的各项性能结果均符合国家标准规定。
表3
Claims (6)
1.聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，其特征在于：由以下质量百分比的组分制备而成：
醋酸丁酯：17～24％，
多元醇化合物：7～10％，
氢化酸酐：27～30％，
叔碳酸缩水甘油酯：38～45％，
催化剂：0.05～0.1％；
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、四丁基溴化铵中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，其特征在于：所述多元醇化合物为季戊四醇、双季戊四醇的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂，其特征在于：所述氢化酸酐为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、六氢苯酐中的一种或多种混合物。
4.制备权利要求1至3中任一权利要求所述的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将醋酸丁酯、多元醇化合物、氢化酸酐依次投入反应釜中；
2)开启反应釜的搅拌器，持续通入N2，并缓慢升温至100～130℃停止加热，待放热反应使得物料温度不再上升时重新加热升温至140～160℃，然后，保温直至物料变得完全透明清澈后继续保温30～60min；
3)将叔碳酸缩水甘油酯投入反应釜中，搅拌混合10～30min后投入催化剂，然后，升温至160～180℃继续保温反应直至酸值低于2.5mgKOH/g；
4)降温至100～120℃，向反应釜中投入醋酸丁酯，并进行充分溶解稀释30min；
5)降温至40℃以下出料，即制得聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
5.汽车保险杠用双组份底漆，包括甲组份和乙组份，其特征在于：所述甲组份包括权利要求1至3中任一权利要求所述的聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂。
6.根据权利要求5所述的汽车保险杠用双组份底漆，其特征在于：以重量份计，所述甲组份包括以下成分：
聚丙烯底漆用羟基聚酯树脂：234.5份，
钛白粉：120份，
硫酸钡：110份，
高岭土：90份，
炭黑：0.4份，
膨润土：6份，
气相二氧化硅：5.0份，
氯化聚丙烯：60份，
二甲苯：330份，
分散剂：5份，
流平剂：2份，
二月桂酸二丁基锡：0.4份；
以重量份计，所述乙组份包括以下成分：
聚异氰酸酯：160份。
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