CN108559069B - 低温固化型聚酯树脂及制备方法、粉末涂料 - Google Patents

低温固化型聚酯树脂及制备方法、粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及粉末涂料技术领域，特别是涉及一种低温固化型聚酯树脂及制备方法、一种粉末涂料。所述低温固化型聚酯树脂，由包括以下摩尔份数的组分经共聚得到：多元酸10‑35份，乙基(1‑甲基丁基)丙二酸二乙酯12‑30份，多元醇30‑60份，酸化剂4‑12份，酯化催化剂0.05‑0.2份，抗氧剂0.1‑0.4份，所述多元酸包括2‑氧代丁二酸。

Description

低温固化型聚酯树脂及制备方法、粉末涂料
技术领域
本发明涉及粉末涂料技术领域，特别是涉及一种低温固化型聚酯树脂及制备方法、一种粉末涂料。
背景技术
自上世纪七十年代问世以来，粉末涂料因其不含有机溶剂，100％为固体成分，相比常规涂料，具有无污染、节省能源和资源、涂膜机械强度高以及过量涂料可完全回收等优点，正越来越广泛地应用于家用电器、汽车工业、办公用具、金属材料、户外建筑等外壳的涂装。
然而，普通的混合型5:5聚酯树脂制备的粉末涂料需要在180℃/15min才能实现充分固化，能耗较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温固化型聚酯树脂及制备方法、一种粉末涂料。
根据本发明的一方面，提供了一种低温固化型聚酯树脂，由包括以下摩尔份数的组分经共聚得到：
Figure BDA0001657774090000011
Figure BDA0001657774090000021
所述多元酸包括2-氧代丁二酸。
根据本发明的一个实施方式，所述多元酸选自对苯二甲酸和2-氧代丁二酸。
根据本发明的一个实施方式，所述多元醇选自1,3-二羟基丁烷、雄烯二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,1,1-三(羟甲基)乙烷中的一种或一种以上。
根据本发明的一个实施方式，所述酸化剂选自丁二酸酐、1,3,5-环己三酸中的一种或一种以上；所述酯化催化剂选自单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二叔丁基二氯化锡、缩钛酸丁酯中的一种或一种以上。
根据本发明的一个实施方式，所述抗氧剂选自三(壬基酚)亚磷酸酯(抗氧剂1178)、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯(抗氧剂1222)中的一种或一种以上。
根据本发明的一个实施方式，所述低温固化型聚酯树脂由包括以下摩尔份数的组分经共聚得到：
Figure BDA0001657774090000022
Figure BDA0001657774090000031
根据本发明的聚酯树脂为无色透明颗粒，酸值为68-75mg KOH/g，软化点为90-105℃。
根据本发明的另一方面，提供了如上所述的低温固化型聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
在反应器中，加入上述配比量的多元醇，加热熔融；
加入上述配比量的多元酸和酯化催化剂，继续升温至180-190℃，再加入乙基(1-甲基丁基)丙二酸二乙酯，缓慢升温直至无明显馏出物蒸出、且反应物的酸值小于25mgKOH/g；
加入上述配比量的抗氧剂，保持真空1-4h；
加入上述配比量的酸化剂，继续反应1-3h，待反应物的酸值为68-75mgKOH/g时停止反应，得到所述聚酯树脂。
具体地，制备方法可以包括以下步骤：
在反应器中，加入上述配比量的多元醇，并在140℃以下加热熔融；
加入上述配比量的多元酸和酯化催化剂，在惰性气体(例如氮气、氦气、氩气等)保护下继续逐步升温至180-190℃(例如180℃、182℃、185℃、187℃、188.5℃、190℃等)，然后加入上述配比量的乙基(1-甲基丁基)丙二酸二乙酯，缓慢升温直至无明显馏出物蒸出、且反应物的酸值小于25mgKOH/g；反应温度高于185℃、但不要超过245℃；
加入上述配比量的抗氧剂，保持50mmHg的真空度1-4h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至20mgKOH/g以下时停止抽真空；
降温至210℃时，加入上述配比量的酸化剂，并缓慢升温至235℃继续反应1-3h，待反应物的酸值为68-75mgKOH/g时停止反应，得到所述聚酯树脂。
根据本发明的一个实施方式，低温聚合型聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
在反应器中，加入上述配比量的1,3-二羟基丁烷、雄烯二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,1,1-三(羟甲基)乙烷，加热熔融；
加入上述配比量的对苯二甲酸、2-氧代丁二酸以及二叔丁基二氯化锡，继续升温至180-190℃，然后加入上述配比量的乙基(1-甲基丁基)丙二酸二乙酯，缓慢升温至无明显馏出物蒸出、且反应物的酸值小于25mgKOH/g；
加入上述配比量的3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯，保持真空1-4h；
加入上述配比量的1,3,5-环己三酸或丁二酸酐，继续反应1-3h，待反应物的酸值为68-75mgKOH/g时停止反应，得到所述聚酯树脂。
根据本发明的另一方面，提供了一种粉末涂料，包括如上所述的低温固化型聚酯树脂。
根据本发明的一个实施方式，所述粉末涂料还包括颜填料和助剂。
颜料和填料包括钛白粉、硫酸钡、碳酸钙、Ciba绿等，助剂包括安息香、流平剂、增光剂等。
根据本发明的另一方面，还提供了如上所述的粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：将所述低温固化型聚酯树脂与颜填料、助剂混匀、挤出、破碎、粉碎过筛，得到所述粉末涂料。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的低温固化型聚酯树脂采用高活性的单体组合，使得最终得到的聚酯树脂活性较高，软化点有所降低，可以实现150℃/20min充分固化，较大程度地降低了能耗，此外，还能保证良好的低温流平性，且固化成膜优良，各方面性能均能很好地达到普通混合型5:5聚酯树脂的使用要求。
本发明的粉末涂料可以在150℃进行低温固化，流平性良好且固化成膜优良，能够满足工业化规模生产的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
表1各实施例的组分及含量、酸值及软化点
Figure BDA0001657774090000051
Figure BDA0001657774090000061
表2各实施例的组分及含量、酸值及软化点(续)
Figure BDA0001657774090000062
注：表1、表2中，各组分后面的数字表示各组分对应的摩尔份数。
实施例A～H中的聚酯树脂的制备方法为：
在反应器中，加入表1、表2所述配比量的多元醇，并在140℃以下加热熔融；
加入表1、表2所述配比量的多元酸和酯化催化剂，在惰性气体(例如氮气、氦气、氩气等)保护下继续逐步升温至180-190℃(例如180℃、182℃、185℃、187℃、188.5℃、190℃等)，然后加入表1、表2所述配比量的乙基(1-甲基丁基)丙二酸二乙酯，缓慢升温直至无明显馏出物蒸出、且反应物的酸值小于25mgKOH/g；反应温度高于185℃、但不要超过245℃；
加入表1、表2所述配比量的抗氧剂，保持50mmHg的真空度1-4h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至20mgKOH/g以下时停止抽真空；降温至210℃时，加入表1、表2所述配比量的酸化剂，并缓慢升温至235℃继续反应1-3h，待反应物的酸值为68-75mgKOH/g时停止反应，得到所述聚酯树脂。
将实施例中的聚酯树脂与颜填料、助剂混匀、挤出、破碎、粉碎过筛，得到粉末涂料。
在实施例A～H的粉末涂料中，各组分及其重量含量如下：
Figure BDA0001657774090000071
在对比例的粉末涂料采用现有市售的50:50聚酯树脂(酸值70mgKOH/g，软化点123℃)代替本申请的聚酯树脂用在上述粉末涂料的配方中。
涂料涂层的制备：将实施例A～H和对比例的粉末涂料采用静电喷枪喷涂在经表面处理后的马口铁基材上，经150℃/20min固化，得到对应于实施例A～H和对比例的涂料涂层。
涂层指标检测依据：GB/T 21776-2008《粉末涂料及其涂层的检测标准指南》。
本发明的实施例和对比例的涂层检测结果如表3所示。
表3本发明的实施例和对比例的涂层检测结果
Figure BDA0001657774090000081
由表3可以看出，本发明实施例中的聚酯树脂，采用高活性的单体组合，使得最终得到的聚酯树脂活性较高，软化点有所降低，可以实现150℃/20min充分固化，而对比例中的普通混合型50:50聚酯树脂在150℃/20min下根本无法固化。此外，本发明实施例中的涂料涂层在涂膜表观、涂膜稳定性等方面的表现也优于对比例。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概括。本发明的所有实施方案只能让认为是对本发明的说明而不是限制，凡是根据本发明的技术内容所作出的任何细微改动或同等替换，都属于本发明的技术方案之内。

Claims (8)

1.一种低温固化型聚酯树脂，其特征在于，由包括以下摩尔份数的组分经共聚得到：
Figure FDA0002560729900000011
所述多元酸为对苯二甲酸和2-氧代丁二酸；
所述多元醇为1,3-二羟基丁烷、雄烯二醇、2-甲基-2,4-戊二醇和1,1,1-三(羟甲基)乙烷。
2.根据权利要求1所述的低温固化型聚酯树脂，其特征在于，所述酸化剂选自丁二酸酐、1,3,5-环己三酸中的一种或一种以上；所述酯化催化剂选自单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二叔丁基二氯化锡、三苯基氯化锡、缩钛酸丁酯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的低温固化型聚酯树脂，其特征在于，所述抗氧剂选自三(壬基酚)亚磷酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基二乙基膦酸酯中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的低温固化型聚酯树脂，其特征在于，由包括以下摩尔份数的组分经共聚得到：
Figure FDA0002560729900000012
Figure FDA0002560729900000021
所述1,3-二羟基丁烷、雄烯二醇、2-甲基-2,4-戊二醇和1,1,1-三(羟甲基)乙烷的摩尔份数之和为30-60份。
5.如权利要求1所述的低温固化型聚酯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在反应器中，加入上述配比量的多元醇，加热熔融；
加入上述配比量的多元酸和酯化催化剂，继续升温至180-190℃，再加入乙基(1-甲基丁基)丙二酸二乙酯，缓慢升温直至无明显馏出物蒸出、且反应物的酸值小于25mgKOH/g；
加入上述配比量的抗氧剂，保持真空1-4h；
加入上述配比量的酸化剂，继续反应1-3h，待反应物的酸值为68-75mgKOH/g时停止反应，得到所述聚酯树脂。
6.一种粉末涂料，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的低温固化型聚酯树脂。
7.根据权利要求6所述的粉末涂料，其特征在于，还包括颜填料和助剂。
8.如权利要求7所述的粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述低温固化型聚酯树脂与颜填料、助剂混匀、挤出、破碎、粉碎过筛，得到所述粉末涂料。
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