CN109207030A - 一种高光泽粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高光泽粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉末涂料技术领域，具体涉及一种高光泽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50/50型粉末涂料的用途。本发明所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂，以十八烷二酸、间苯二甲酸、4‑三氟甲基水杨酸、2‑羟基‑5‑甲基间苯二甲醇、新戊二醇、异硬脂酸甘油酯、1,6‑己二醇二甲基丙烯酸酯、2,3‑喹啉二甲酸为原料进行聚合得到。得到的聚酯树脂产品结构柔性较好，流动时间长，在保证力学性能的同时，固化成膜后的表面光泽较高，用于50/50混合型粉末涂料中，可以得到高光泽的涂层板面。

Description

一种高光泽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，具体涉及一种高光泽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50/50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、高光泽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，是获得高光泽、高流平涂膜的关键。
在粉末涂料的成膜过程中，施工于基材的粉末粒子必须经熔融、流动、湿润底材、聚结成膜、流平等阶段。为得到高流平性能就要求作为粉末涂料关键材料的聚酯树脂粘度要低，而粘度太低却影响树脂的机械性能；另一方面，为了具有合格的存贮稳定性，要求粉末涂料用聚酯树脂的玻璃化温度必须在50℃以上，耐候型聚酯甚至要达到60℃以上，但是玻璃化温度太高相应的会导致树脂的熔流温度也相应变高，影响其流平性变差，并进而影响光泽性能。
另外，对于50/50混合型粉末涂料，由于其使用的树脂成分为50/50聚酯树脂和E-12环氧树脂，而E-12环氧树脂的活性比较高，而目前市售普通的50/50聚酯树脂产品一般都是使用羧基活性很高的偏苯三酸酐进行封端，使得最终得到的市售50/50普通聚酯树脂的羧基活性高，固化速度快，导致涂膜的胶化时间较短，一般都在140s以下；而且由于聚酯的链段较硬，也导致软化点和高温粘度大，使得最终涂膜的表观流平不足，容易出现橘皮，涂膜表面光泽无法令人满意，现有产品及方案想获得高光泽(95％以上)难度很大。
因此，开发一种适宜于形成高光泽效果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光泽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光泽粉末涂料的用途。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种高光泽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：
优选的，所述的高光泽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：
所述的高光泽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0.4-1.0mol％。
所述酯化催化剂包括钼酸锌。
所述的高光泽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0.3-0.6mol％。
所述抗氧剂包括抗氧剂BHT，即2,6-二叔丁基-4-甲酚。
本发明还公开了一种制备所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述新戊二醇、异硬脂酸甘油酯、2-羟基-5-甲基间苯二甲醇、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯混合，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选定量的所述十八烷二酸、间苯二甲酸和4-三氟甲基水杨酸，并加入选定量的所述催化剂，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30mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过245℃；
(3)加入选定量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-7h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至14mgKOH/g以下时停止拉真空；
(4)将物料降温至210-220℃时，并加入选定量的2,3-喹啉二甲酸，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行反应2-8h，待反应物的酸值为68-74mgKOH/g时停止反应，并趁热高温出料，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50/50型聚酯粉末涂料。
本发明还公开了一种50/50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。
本发明所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂，以十八烷二酸、间苯二甲酸、4-三氟甲基水杨酸、2-羟基-5-甲基间苯二甲醇、新戊二醇、异硬脂酸甘油酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、2,3-喹啉二甲酸为原料进行聚合得到。其中，十八烷二酸的引入导致最终得到的聚酯树脂结构柔性好，在200℃时熔融粘度低、流动性好；同时，使用带喹啉环的大位阻化合物2,3-喹啉二甲酸进行羧基封端，封端后的聚酯树脂中保留的羧基由于位阻很大，使得聚酯树脂的反应活性较低，导致胶化时间大大延长，流平时间可长达200s左右，获得较好的流平性；同时，由于最终混合型粉末涂料需要使用50/50聚酯树脂与E-12环氧树脂进行相互固化，聚酯树脂的合成配方中特地使用了表面张力小、固化成膜时易向表面迁移的含氟的原料4-三氟甲基水杨酸及具有助润滑、提高与E-12环氧树脂相容性的酯类化合物如异硬脂酸甘油酯和1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯，最终得到的聚酯树脂产品在保证力学性能的同时，固化成膜后的表面光泽较高，用于50/50混合型粉末涂料中，可以得到高光泽的涂层板面。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述高光泽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：
本实施例所述制备高光泽粉末涂料用聚酯树脂的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述新戊二醇、异硬脂酸甘油酯、2-羟基-5-甲基间苯二甲醇、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯混合，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选定量的所述十八烷二酸、间苯二甲酸和4-三氟甲基水杨酸，并加入选定量的所述催化剂，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30mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过245℃；
(3)加入选定量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-7h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至14mgKOH/g以下时停止拉真空；
(4)将物料降温至210-220℃时，并加入选定量的2,3-喹啉二甲酸，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行反应2-8h，待反应物的酸值为68-74mgKOH/g时停止反应，并趁热高温出料，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70mgKOH/g，软化点105℃，熔融粘度(200℃)为3520mPa·s。
实施例2
本实施例所述高光泽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光泽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74mgKOH/g，软化点110℃，熔融粘度(200℃)为4210mPa·s。
实施例3
本实施例所述高光泽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光泽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72mgKOH/g，软化点98℃，熔融粘度(200℃)为2940mPa·s。
实施例4
本实施例所述高光泽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光泽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68mgKOH/g，软化点102℃，熔融粘度(200℃)为3180mPa·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十八烷二酸。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为60mgKOH/g，软化点118℃，熔融粘度(200℃)为5250mPa·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间苯二甲酸。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为63mgKOH/g，软化点90℃，熔融粘度(200℃)为2160mPa·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4-三氟甲基水杨酸。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为67mgKOH/g，软化点93℃，熔融粘度(200℃)为2380mPa·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2-羟基-5-甲基间苯二甲醇。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为81mgKOH/g，软化点85℃，熔融粘度(200℃)为1760mPa·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78mgKOH/g，软化点93℃，熔融粘度(200℃)为2750mPa·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异硬脂酸甘油酯。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为75mgKOH/g，软化点110℃，熔融粘度(200℃)为3890mPa·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1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为74mgKOH/g，软化点108℃，熔融粘度(200℃)为3680mPa·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2,3-喹啉二甲酸。
经检测，本实施例所制备的聚酯树脂的酸值为62mgKOH/g，软化点89℃，熔融粘度(200℃)为2530mPa·s。
实验例
分别取本发明实施例1-4和对比例1-8制得的聚酯树脂，按照如下组分组成进行50/50混合型粉末涂料的制备：
并以现有技术中市售普通的50/50聚酯树脂(酸值72mgKOH/g，软化点115℃，熔融粘度(200℃)5400mPa·s)代替本发明所述聚酯树脂作为对比例9。
按照50/50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180℃/15min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》，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
从表1中数据对比可以看出，本发明所述聚酯树脂产品链段较软，流平时间长，在保证力学性能的同时，固化成膜后的表面光泽较高，用于50/50混合型粉末涂料中，可以得到光泽为95％及以上的高光泽涂层板面。
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)

1.一种高光泽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所述的高光泽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所述的高光泽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0.4-1.0mol％。
4.根据权利要求3所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述酯化催化剂包括钼酸锌。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高光泽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0.3-0.6mol％。
6.根据权利要求5所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂BHT。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的高光泽粉末涂料用聚酯树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述新戊二醇、异硬脂酸甘油酯、2-羟基-5-甲基间苯二甲醇、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯混合，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选定量的所述十八烷二酸、间苯二甲酸和4-三氟甲基水杨酸，并加入选定量的所述催化剂，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30mgKOH/g为止，控制所述反应温度不超过245℃；
(3)加入选定量的所述抗氧剂，保持40-60mmHg的真空度2-7h，促成聚酯树脂的形成，待酸值降低至14mgKOH/g以下时停止拉真空；
(4)将物料降温至210-220℃时，并加入选定量的2,3-喹啉二甲酸，并缓慢升温至240℃对聚酯树脂进行反应2-8h，待反应物的酸值为68-74mgKOH/g时停止反应，并趁热高温出料，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50/50混合型粉末涂料。
10.一种50/50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。
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Denomination of invention: A polyester resin for high gloss powder coating and its preparation method and application

Granted publication date: 20210323

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