CN109734883A - 一种快速固化型聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents

一种快速固化型聚酯树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种快速固化型聚酯树脂及其制备方法，其原料组分及其质量份数为：醇：4.4~4.8份，酸：6.4~6.8份，酯化催化剂：0.01份，固化促进剂：0.01~0.02份，抗氧剂：0.07~0.09份。在保证粉末涂料各项性能的前提下，大大缩短了固化所需的时间，采用该树脂制备的粉末涂料很好的实现了快速固化，涂层对基材附着力较好，同时具有较好的流平、抗弯折和耐候性能。

Description

一种快速固化型聚酯树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种快速固化型聚酯树脂及其制备方法。
背景技术
近年来，卷材涂料在我国发展的空间很大，常规卷材多采用液体涂料进行涂装，此类液体涂料或多或少都会对环境造成一定的污染。随着人们环保意识的加强，涂料企业急需研发出能够取代传统液体涂料的产品和技术，粉末卷材涂装成为一大发展方向。卷材涂料由于其特殊性，对于涂料性能有特殊要求，如耐候性、耐化学腐蚀性、硬度以及抗弯折性等。常规的聚酯粉末涂料通过改进，可以达到卷材涂料对各项性能的要求，但常规聚酯粉末涂料完全固化一般需要烘烤10至20分钟。然而卷材涂装线速度较块，要达到连续、快速的在涂装线上对卷材进行涂装，所采用的粉末涂料必须能够在较短的时间内快速固化，且对固化后涂层性能具有严格的要求。
文献报道了一些快速固化粉末涂料用聚酯树脂的合成方法，但是快速固化型聚酯树脂用于TGIC体系粉末涂料，能够在短短1分钟之内固化，且涂层流平、弯折、耐候等性能良好的专利报道很少。专利CN102002303A、CN101974280A分别报道了一种环氧粉末涂料，固化时间为3分钟，能否在保证性能的前提下继续缩短固化时间有待考证，且环氧体系耐候性能一般较差。专利CN101469147A涉及电磁线和漆包线用摩擦静电喷涂红外线固化粉末涂料及其制备方法和应用，制备的粉末涂料采用红外固化2-6分钟，能否采用热快速固化且满足快速固化性能要求有待考证。专利CN102443148A公开了一种Β-羟烷基酰胺快速固化耐候型粉末涂料用聚酯树脂及其制备方法，固化剂是Β-羟烷基酰胺，可以在180℃/5-7min条件下固化，但固化时间仍偏长，不能较好的满足卷材快速涂装线的要求，若进一步缩短固化时间，弯折、耐候等性能能否满足要求有待考证。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的提供一种快速固化型聚酯树脂，在常规粉末涂料的基础上，大大缩短固化所需时间，在240℃/80秒、250℃/50秒、260℃/30秒等条件下快速固化，固化后的涂层流平好、耐候性好，弯折无裂纹，满足卷材涂料对各项性能的要求，适用于卷材的快速涂装生产线。
本发明提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量份数为：醇：4.4~4.8份，酸：6.4~6.8份，酯化催化剂：0.01份，固化促进剂：0.01~0.02份，抗氧剂：0.07~0.09份。
进一步改进在于：所述醇为新戊二醇、环己烷二甲醇或新戊二醇、环己烷二甲醇与乙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
进一步改进在于：所述酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、丁二酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。
进一步改进在于：所述酯化催化剂为单丁基氧化锡。
进一步改进在于：所述固化促进剂为乙基三苯基溴化磷。
进一步改进在于：所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010。
进一步改进在于：所述新戊二醇、乙二醇、环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷的质量比为1.8-2.2：0-0.2：2.3-2.7：0-0.1。
进一步改进在于：所述对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、丁二酸、偏苯三酸酐的质量比为0.75-1.25：4.4-4.8：0-0.6：0.4-0.7：0-0.3：0-0.15。
本发明还提供一种快速固化型聚酯树脂的制备方法，所述制备方法步骤如下：
步骤一：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至245～248℃，维持反应至酸值为14～19mgKOH/g；
步骤二：将釜温降至220～230℃，投入酸，然后升温至225～235℃，维持反应至酸值为40～45mgKOH/g；
步骤三：在225-235℃条件下，以真空度-0.09～-0.10MPa抽真空2.5～3.5h，使酸值为30～35mgKOH/g，然后将釜温降至180～210℃，投入固化促进剂和抗氧剂，维持15～25min。
进一步改进在于：所述步骤一中投入的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；所述步骤二中投入的酸为己二酸或己二酸与环己烷二甲酸、丁二酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。
本发明的有益效果：在保证粉末涂料各项性能的前提下，大大缩短了固化所需的时间，采用该树脂制备的粉末涂料很好的实现了快速固化，涂层对基材附着力较好，同时具有较好的流平、抗弯折和耐候性能。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量见表1。
聚酯树脂的制备：
（1）第一阶段：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至248℃，维持反应至酸值为17.5mgKOH/g；
（2）第二阶段：将釜温降至228℃，投入酸，然后升温至230℃，维持反应至酸值为42.6mgKOH/g；
（3）第三阶段：在230℃条件下，以真空度-0.096MPa抽真空2.5h，酸值为33.1mgKOH/g，然后将釜温降至190℃，投入固化促进剂和抗氧剂168，维持20min。
实施例2
本实施例提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量见表1。
聚酯树脂的制备：
（1）第一阶段：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至247℃，维持反应至酸值为17.1mgKOH/g；
（2）第二阶段：将釜温降至220℃，投入酸，然后升温至232℃，维持反应至酸值为40.8mgKOH/g；
（3）第三阶段：在232℃条件下，以真空度-0.098MPa抽真空3.5h，酸值为32.8mgKOH/g，然后将釜温降至200℃，投入固化促进剂和抗氧剂1010，维持15min。
实施例3
本实施例提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量见表1。
聚酯树脂的制备：
（1）第一阶段：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至247℃，维持反应至酸值为14.3mgKOH/g；
（2）第二阶段：将釜温降至229℃，投入酸，然后升温至230℃，维持反应至酸值为44.9mgKOH/g；
（3）第三阶段：在230℃条件下，以真空度-0.090MPa抽真空3h，酸值为34.8mgKOH/g，然后将釜温降至205℃，投入固化促进剂和抗氧剂168，维持22min。
实施例4
本实施例提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量见表1。
聚酯树脂的制备：
（1）第一阶段：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至245℃，维持反应至酸值为15.5mgKOH/g；
（2）第二阶段：将釜温降至225℃，投入酸，然后升温至228℃，维持反应至酸值为44.3mgKOH/g；
（3）第三阶段：在228℃条件下，以真空度-0.099MPa抽真空3.2h，酸值为34.7mgKOH/g，然后将釜温降至200℃，投入固化促进剂和抗氧剂168，维持15min。
实施例5
本实施例提供一种快速固化型聚酯树脂，其原料组分及其质量见表1。
聚酯树脂的制备：
（1）第一阶段：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至246℃，维持反应至酸值为18.9mgKOH/g；
（2）第二阶段：将釜温降至226℃，投入酸和生物型琥珀酸，然后升温至234℃，维持反应至酸值为43.5mgKOH/g；
（3）第三阶段：在234℃条件下，以真空度-0.095MPa抽真空2.8h，酸值为33.9mgKOH/g，然后将釜温降至203℃，投入固化促进剂和抗氧剂，维持23min。
实施例1～5酸、醇、酯化催化剂、固化促进剂以及抗氧剂1010的投入量见表1。
表1各物质投入量（单位:kg）
测试实施例1～5所得聚酯树脂A～E的性能，指标如表2所示。
表2 A～E的性能指标
将按照实施例1～5方法制得的聚酯树脂分别应用在粉末涂料上，所述应用过程为将聚酯树脂、固化剂、流平剂、钛白粉、助剂、增光剂、填料按配方比例均匀混合，通过双螺杆挤出机挤出、压片，冷却后破碎、过筛、静电喷涂。各组分配比见表3。所述固化剂为华惠公司的TGIC，流平剂为德国德信利化学有限公司的PV88，助剂为安息香，增光剂为宁波南海化学有限公司的701B；所述填料为青岛东风公司的超细钡。
表3 各组分配比（单位:g）
将制得的粉末涂料在240℃/80秒、250℃/50秒、260℃/30秒等条件下固化，涂层按照国标进行性能测试，胶化时间根据GB/T 16995-1997测试，光泽根据GB/T9754-2007测试，冲击根据GB/T 1732-1993测试，检测结果见表4（以250℃/50秒固化条件下的检测结果为例）。
表4 二次检测指标
从测试结果可以看出，涂料具有对基材良好的附着力，冲击和弯折性能良好，同时涂层表面流平较好，耐候性能优异。该聚酯树脂应用于粉末涂料的快速固化，适用于卷材的快速涂装生产线，替代部分液体涂料在卷材领域的应用，大大减少环境污染，应用前景广阔。

Claims (10)

1.一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：其原料组分及其质量份数为：醇：4.4~4.8份，酸：6.4~6.8份，酯化催化剂：0.01份，固化促进剂：0.01~0.02份，抗氧剂：0.07~0.09份。
2.如权利要求1所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述醇为新戊二醇、环己烷二甲醇或新戊二醇、环己烷二甲醇与乙二醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、丁二酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述酯化催化剂为单丁基氧化锡。
5.如权利要求1所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述固化促进剂为乙基三苯基溴化磷。
6.如权利要求1所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂1010。
7.如权利要求2所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述新戊二醇、乙二醇、环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷的质量比为1.8-2.2：0-0.2：2.3-2.7：0-0.1。
8.如权利要求3所述的一种快速固化型聚酯树脂，其特征在于：所述对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、丁二酸、偏苯三酸酐的质量比为0.75-1.25：4.4-4.8：0-0.6：0.4-0.7：0-0.3：0-0.15。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的快速固化型聚酯树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
步骤一：将配方量的醇、酸、酯化催化剂以及0.5kg水投入反应釜，加热反应釜并开启搅拌，缓慢升温至245～248℃，维持反应至酸值为14～19mgKOH/g；
步骤二：将釜温降至220～230℃，投入酸，然后升温至225～235℃，维持反应至酸值为40～45mgKOH/g；
步骤三：在225-235℃条件下，以真空度-0.09～-0.10MPa抽真空2.5～3.5h，使酸值为30～35mgKOH/g，然后将釜温降至180～210℃，投入固化促进剂和抗氧剂，维持15～25min。
10.如权利要求9所述的快速固化型聚酯树脂的制备方法，其特征在于：所述第一阶段投入的酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸；所述第二阶段投入的酸为己二酸或己二酸与环己烷二甲酸、丁二酸、偏苯三酸酐中的一种或几种。
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