CN109206599A - 一种高流平粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种高流平粉末涂料用聚酯树脂，并进一步公开其制备方法，及其用于制备60/40混合型粉末涂料的用途。本发明所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂以对苯二甲酸、4‑氧代‑1,4‑二氢‑2,6‑吡啶二甲酸、氢醌‑O,O'‑二乙酸、D‑泛醇、新戊二醇、扁油酸甘油酯、3‑缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、降冰片烯二酸酐为原料经聚合得到。经测定，制得的聚酯树脂高温(200℃)熔融粘度较低，流动性佳，胶化时间长，保证了足够的流平时间，有助于获得高流平等级的涂层板面。

Description

一种高流平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，具体涉及一种高流平粉末涂料用聚酯树脂，并进一步公开其制备方法，及其用于制备60/40混合型粉末涂料的用途。

背景技术

粉末涂料是一种不含有机溶剂的100％固体粉末，它与油性涂料和水性涂料不同，涂装时不以溶剂或水作为分散介质，而是以空气作为分散介质，均匀地涂覆在工件表面，经加热后形成一层具有特殊用途的涂膜的一种新型环保涂料。粉末涂料具有无VOC、环保、节能、施工效率高与应用范围宽等优点，并以其经济、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。

粉末涂料技术的提高是涂料界从原材料着手改进设备和施工工艺的综合结果，其目标是获得各方面性能与液态涂料相当的涂料，包括悦目的外观、较低的固化温度、较薄的涂层、较高的户外耐久性、良好的施工性，同时还致力于环境保护和提高性价比等。改善粉末涂料涂膜的外观始终是人们追求的目标，而制作高流平的涂膜一直是粉末涂料界所关注的重点。由于粉末涂料一般由树脂、固化剂、颜填料、助剂等组成，树脂作为粉末涂料的主要成膜物质，是获得高流平涂膜的关键。

60/40混合型粉末涂料是广泛应用在户内的粉末涂料品种，通常需要使用聚酯树脂与E-12环氧树脂进行交联固化成膜，而常规60/40聚酯由于普遍使用偏苯三酸酐或者均苯四甲酸二酐进行封端，使得最终聚酯中羧基的活性很高而导致胶化时间短；同时，由于分子结构中对苯二甲酸和间苯二甲酸用量多，导致聚酯树脂的软化点和高温熔融粘度较大，也导致了最终涂膜表面的流平性不足，较难得到高流平的涂膜。因此，开发一种适宜于形成高流平粉末涂料用的聚酯树脂具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高流平粉末涂料用聚酯树脂，并进一步公开其制备方法；

本发明解决的第二个技术问题在于提供所述聚酯树脂用于制高流平粉末涂料的用途。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，还包括酯化催化剂，所述酯化催化剂的摩尔用量占所述制备原料总摩尔量的0.1-0.4mol％。

所述酯化催化剂包括单丁基三异辛酸锡。

所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，还包括抗氧剂，所述抗氧剂的摩尔用量占所述制备原料总摩尔量的0.2-0.5mol％。

所述抗氧剂包括抗氧剂2450，即三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯。

本发明还公开了一种制备所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：

(1)取配方量的所述D-泛醇、新戊二醇、扁油酸甘油酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷混合，并控制温度低于125℃进行加热熔融；

(2)向上述混合物料中加入配方量的所述对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸和氢醌-O,O'-二乙酸，同时加入配方量的所述催化剂，在氮气保护下逐步升温反应至无明显馏出物蒸出，且反应物的酸值小于28mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过240℃；

(3)加入配方量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-6h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至15mgKOH/g以下时停止拉真空；

(4)将物料降温至200-210℃时，加入配方量的降冰片烯二酸酐，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行封端反应2-8h，待反应物的酸值为48-54mgKOH/g时停止反应，趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。

本发明还公开了所述的聚酯树脂用于制备粉末涂料的用途。

所述粉末涂料为60/40混合型粉末涂料。

本发明还公开了一种60/40混合型粉末涂料，制备所述粉末涂料的树脂成分包括环氧树脂及所述的聚酯树脂。

本发明所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂以对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸、氢醌-O,O'-二乙酸、D-泛醇、新戊二醇、扁油酸甘油酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、降冰片烯二酸酐为原料经聚合得到。经测定，制得的聚酯树脂高温(200℃)粘度较低；同时，由于使用位阻较大的降冰片烯二酸酐进行封端，使得最终聚酯树脂产品的端羧基活性较低，有助于延长胶化时间，保证了足够的流平时间，且熔融粘度低，有助于获得流平性优良的涂层；而且，由于分子结构中使用了扁油酸甘油酯和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷，这些化合物具有较低的表面张力，可以迁移至涂层表面，具有助流平和消除涂膜表面缺陷的功能，最终用于粉末涂料中，可以得到高流平等级的涂层板面。

具体实施方式

实施例1

本实施例所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

本实施例所述制备所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：

(1)取配方量的所述D-泛醇、新戊二醇、扁油酸甘油酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷混合，并控制温度低于125℃进行加热熔融；

(2)向上述混合物料中加入配方量的所述对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸和氢醌-O,O'-二乙酸，同时加入配方量的所述催化剂，在氮气保护下逐步升温反应至无明显馏出物蒸出，且反应物的酸值小于28mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过240℃；

(3)加入配方量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-6h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至15mgKOH/g以下时停止拉真空；

(4)将物料降温至200-210℃时，加入配方量的降冰片烯二酸酐，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行封端反应2-8h，待反应物的酸值为48-54mgKOH/g时停止反应，趁热高温出料，并用带冷凝水的钢带冷却聚酯树脂，然后破碎造粒，即得。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为49mgKOH/g，软化点98℃，熔融粘度(200℃)为3320mPa·s。

实施例2

本实施例所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

本实施例所述制备所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法同实施例1。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为51mgKOH/g，软化点102℃，熔融粘度(200℃)为3570mPa·s。

实施例3

本实施例所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

本实施例所述制备所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法同实施例1。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为50mgKOH/g，软化点95℃，熔融粘度(200℃)为3150mPa·s。

实施例4

本实施例所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

本实施例所述制备所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法同实施例1。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为52mgKOH/g，软化点105℃，熔融粘度(200℃)为3630mPa·s。

对比例1

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有对苯二甲酸。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为54mgKOH/g，软化点85℃，熔融粘度(200℃)为2750mPa·s。

对比例2

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为48mgKOH/g，软化点88℃，熔融粘度(200℃)为2490mPa·s。

对比例3

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有氢醌-O,O'-二乙酸。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为49mgKOH/g，软化点112℃，熔融粘度(200℃)为4230mPa·s。

对比例4

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有D-泛醇。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为58mgKOH/g，软化点82℃，熔融粘度(200℃)为2180mPa·s。

对比例5

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有新戊二醇。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为60mgKOH/g，软化点89℃，熔融粘度(200℃)为2850mPa·s。

对比例6

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有扁油酸甘油酯。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为51mgKOH/g，软化点100℃，熔融粘度(200℃)为3540mPa·s。

对比例7

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为55mgKOH/g，软化点101℃，熔融粘度(200℃)为3610mPa·s。

对比例8

本对比例所述聚酯树脂的制备原料组成与实施例1相同，其区别仅在于不含有降冰片烯二酸酐。

经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为45mgKOH/g，软化点84℃，熔融粘度(200℃)为3240mPa·s。

实验例

分别取本发明实施例1-4及对比例1-8所制得的聚酯树脂，按照如下组分组成进行60/40混合型粉末涂料的制备：

并以现有技术中市售普通的60/40聚酯树脂(酸值52mgKOH/g，软化点115℃，熔融粘度(200℃)5120mPa·s)代替本发明所述聚酯树脂作为对比例9。

按照60/40混合型粉末涂料的配方将各物料混匀，用双螺杆挤出机挤出、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处理后的马口铁基材上，经200℃/10min固化，即得涂料涂层。

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》，流平等级依据JB-T 3998-1999《涂料流平性涂刮测定法》，并记录各项检测数据于下表1。

表1粉末涂料性能检测数据

从上表1中数据可知，本发明方案制得的聚酯树脂高温(200℃)熔融粘度较低，流动性好；且聚酯树脂产品的端羧基活性较低，导致固化速度慢，保证了足够的流平时间，可最终获得流平性优良的涂层。

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)

1.一种高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

2.根据权利要求1所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，以所述聚酯树脂制备原料的总量计，其包括如下摩尔百分比的原料组分：

3.根据权利要求1或2所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，还包括酯化催化剂，所述酯化催化剂的摩尔用量占所述制备原料总摩尔量的0.1-0.4mol％。

4.根据权利要求3所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述酯化催化剂包括单丁基三异辛酸锡。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，还包括抗氧剂，所述抗氧剂的摩尔用量占所述制备原料总摩尔量的0.2-0.5mol％。

6.根据权利要求5所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂2450。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的高流平粉末涂料用聚酯树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取配方量的所述D-泛醇、新戊二醇、扁油酸甘油酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷混合，并控制温度低于125℃进行加热熔融；

(2)向上述混合物料中加入配方量的所述对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸和氢醌-O,O'-二乙酸，同时加入配方量的所述催化剂，在氮气保护下逐步升温反应至无明显馏出物蒸出，且反应物的酸值小于28mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过240℃；

(3)加入配方量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-6h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至15mgKOH/g以下时停止拉真空；

(4)将物料降温至200-210℃时，加入配方量的降冰片烯二酸酐，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行封端反应2-8h，待反应物的酸值为48-54mgKOH/g时停止反应，趁热高温出料，经冷却、破碎、造粒，即得。

8.权利要求1-6任一项所述的聚酯树脂用于制备粉末涂料的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述粉末涂料为60/40混合型粉末涂料。

10.一种60/40混合型粉末涂料，其特征在于，制备所述粉末涂料的树脂成分包括环氧树脂及权利要求1-6任一项所述的聚酯树脂。