CN110903745A - 一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法 - Google Patents

一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法，所述一种防腐耐磨聚酯树脂包括聚酯粉末A和纤维增强聚酯粉末B；以及一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，包括步骤一，将配方用量的聚合物单体采用熔融两步法合成聚酯聚合物；步骤二，将配方用量的固化促进剂加入聚酯聚合物中；步骤三，将熔融状态下的聚酯聚合物冷却，粉碎，研磨，得到聚酯粉末A；步骤四，将熔融聚酯聚合物涂覆在无机纤维单向布上，制得无机长纤维增强聚酯涂布，冷却后切断，研磨，得到纤维增强聚酯粉末B；步骤五，将聚酯粉末A与纤维增强聚酯粉末B混合得到防腐耐磨聚酯树脂，纤维粉末均匀的分散在树脂当中，提高了聚酯树脂的防腐性和耐磨性。

Description

一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末涂料领域，尤其是涉及一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是一种不含溶剂，纯固体粉末状的涂料，是由树脂，固化剂、填料及颜料等组分，经物理混合和热挤出后，得到的粉末状涂料。与传统溶剂型涂料不同，粉末涂料没有采用化学溶剂，而是选择空气作为喷涂分散介质，解决了传统涂料带来的人体危害和环境污染。目前，粉末涂料以其优异的环保性能、力学性能和耐老化性能，广泛应用于家用电器、汽车部件、公共设施、医疗器械、五金工具等领域。
聚酯类粉末涂料是最为常见的粉末涂料类型之一，聚酯树脂作为重要的组分对粉末涂料的性能有着很大的影响。目前的聚酯类粉末涂料主要存在着腐蚀和耐磨性差的问题。比如在户外雨淋日晒的环境下，安装于城市休闲文化广场、公园、小区、各类园区、学校等各类园林绿化的草坪中的草坪灯，路灯，健身器材等金属公共设施安装时间不长，却失去光泽锈渍斑驳，严重影响了城市绿地景观的安全与美丽；在频繁来回使用容易磨损的物件上，比如抽屉滑导，办公桌电脑键盘架滑导等，由于表面涂层缺乏高耐磨性能粉未涂料，经常造成滑动灵活卡死现现象，给工作和生活带来不便。
在聚酯树脂中加入无机纤维粉末进行增强，不仅可以提高树脂的硬度和耐磨性，而且还能够改善涂层的抗裂性，进而提高其抗腐蚀能力。
申请号为CN201811133835.9公布了一种耐高温高强度粉末涂料的制备方法，在组分B中加入碳纤维、多壁碳纳米管以及碳酸钙晶须，研磨及表面改性后与聚酯树脂、固化剂等A组分混合，熔融挤出制得耐高温高强度粉末涂料，以提高涂层的硬度、附着力和冲击强度。
申请号为CN201811133835.9公布了一种丙烯酸树脂粉末涂料及其制备方法和应用，包括丙烯酸树脂、玄武岩粉末及其他组分。在涂料中添加玄武岩纤维的方式有效提高了强度，还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温的优异性能。
然而，上述发明都是将无机纤维粉末研磨后，直接加入树脂等其他组分混合后制得，没有解决解决纤维粉末的团聚问题，造成纤维粉末在树脂中分布不均匀，影响了树脂涂层的防腐性和耐磨性。
发明内容
本发明的目的是解决以上现有技术的不足，提供一种防腐耐磨聚酯树脂及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种防腐耐磨聚酯树脂，所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A 100份，纤维增强聚酯粉末B 2-30份；
所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：25-40；1,2-亚乙基二醇(EG)：2-10；二苯基硅二醇：2-10；三羟甲基丙烷(TMP)：2-5；对苯二甲酸(PTA)：10-30；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：10-30；间苯二甲酸(IPA)：5-15；偏苯三酸酐(TMA)：4-6；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：25-40；1,2-亚乙基二醇(EG)：2-10；二苯基硅二醇：2-10；三羟甲基丙烷(TMP)：2-5；对苯二甲酸(PTA)：10-30；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：10-30；间苯二甲酸(IPA)：5-15；偏苯三酸酐(TMA)：4-6；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维50-150。
优选的，所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A 100份，纤维增强聚酯粉末B 2-20份；
优选的，所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30-35；1,2-亚乙基二醇(EG)：4-8；二苯基硅二醇：3-6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.5-3；对苯二甲酸(PTA)：15-25；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：15-25；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
优选的，所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30-35；1,2-亚乙基二醇(EG)：4-8；二苯基硅二醇：3-6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.5-3；对苯二甲酸(PTA)：15-25；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：15-25；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维80-120。
进一步优选的，所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A 100份，纤维增强聚酯粉末B 4-16份；
进一步优选的，所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30；1,2-亚乙基二醇(EG)：6；二苯基硅二醇：6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.8；对苯二甲酸(PTA)：20；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：20；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
进一步优选的，所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30；1,2-亚乙基二醇(EG)：6；二苯基硅二醇：6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.8；对苯二甲酸(PTA)：20；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：20；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维100。
所述无机纤维的种类为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或几种的组合；
优选的，所述无机纤维的种类为玄武岩纤维；
另一方面，本发明提供了上述防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤一，采用熔融两步法合成聚酯聚合物，将配方用量的新戊二醇、1,2-亚乙基二醇、二苯基硅二醇、三羟甲基丙烷、对苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸、酯化催化剂草酸亚锡加入反应釜，向反应釜中通入氮气，逐步升温并搅拌，在140℃开始酯化反应，待开始出水，缓慢加热升温至200℃保温反应1.5-3.5h后测酸值，酸值达到20mgKOH/g后，加入间苯二甲酸和偏苯三酸酐停氮气开始抽真空，保压酸解反应2-3h后取样测酸值，达到35-45mgKOH/g后停止反应，得到熔融状态下的聚酯聚合物；
步骤二，将配方用量的固化促进剂三苯基乙基溴化磷加入步骤一中熔融状态下的聚酯聚合物中；
步骤三，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物冷却，粉碎，研磨，得到聚酯粉末A；
步骤四，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物涂覆在无机纤维单向布上，制得无机长纤维增强聚酯涂布，冷却后切断，研磨，得到纤维增强聚酯粉末B；
步骤五，将步骤三制得的聚酯粉末A与步骤四制得的纤维增强聚酯粉末B加入混合机中混合，得到防腐耐磨聚酯树脂。
优选的，上述步骤三中研磨制得的聚酯粉末A颗粒尺寸为80-800目；
优选的，上述步骤四中涂布厚度为0.02mm-0.2mm；
优选的，上述步骤四中研磨制得的纤维增强聚酯粉末B颗粒尺寸为80-800目；
优选的，上述步骤五中聚酯粉末A与纤维增强聚酯粉末B在混合机中搅拌速度为150-250rpm，混合时间为30-60min。
在本发明的技术方案中，无机纤维先包裹在聚酯当中，然后再粉碎制得无机纤维增强聚酯粉末，无机纤维之间不直接接触，避免了无机纤维增强聚酯粉末在与聚酯粉末混合时，纤维之间的纠缠团聚的现象。在实验过程中，意外的发现在聚酯分子链中引入有机硅基团，能够显著提高聚酯树脂与无机纤维之间界面的相容性，在潮湿作用下纤维与树脂不易脱离，大大提高了聚酯涂料的耐候性与防腐性。与现有技术相比，本发明解决了无机纤维粉末在与聚酯树脂混合时的团聚问题，使纤维粉末能够均匀的分散在树脂当中，并且改善了聚酯与无机纤维的界面结合力，从而提高了聚酯树脂的防腐性和耐磨性。
附图说明
图1为本发明一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法示意图。
具体实施方式
下面结合具体实方式对本发明作进一步详细描述，具体方式中仅仅是对发明技术效果的验证，并不是穷举。
实施例1.
一种防腐耐磨聚酯树脂，所述聚酯树脂组分按重量计如表1中实施例1所示；
一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，采用熔融两步法合成聚酯聚合物，将配方用量的新戊二醇、1,2-亚乙基二醇、二苯基硅二醇、三羟甲基丙烷、对苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸、酯化催化剂草酸亚锡加入反应釜，向反应釜中通入氮气，逐步升温并搅拌，在140℃开始酯化反应，待开始出水，缓慢加热升温至200℃保温反应1.5-3.5h后测酸值，酸值达到20mgKOH/g后，加入间苯二甲酸和偏苯三酸酐停氮气开始抽真空，保压酸解反应2-3h后取样测酸值，达到35-45mgKOH/g后停止反应，得到熔融状态下的聚酯聚合物。
步骤二，将配方用量的固化促进剂三苯基乙基溴化磷加入步骤一中熔融状态下的聚酯聚合物中；
步骤三，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物冷却，粉碎，研磨，得到聚酯粉末A，粉末尺寸为100目；
步骤四，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物涂覆在玄武岩纤维单向布上，制得玄武岩长纤维增强聚酯涂布，涂布厚度为0.15mm，聚酯树脂与玄武岩纤维的重量比为100:100；冷却后切断，研磨，得到纤维增强聚酯粉末B，粉末尺寸为100目；
步骤五，将步骤三制得的聚酯粉末A与步骤四制得的纤维增强聚酯粉末B按照表1的比例加入混合机中混合，搅拌速度为200rpm，混合时间为45min，得到防腐耐磨聚酯树脂。
实施例2-7
聚酯树脂组分按重量计如表1中实施例2-7所示，制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1的组分按重量计如表1中对比例1所示，制备方法同实施例1中的步骤一，步骤二，步骤三所示，制得无玄武岩纤维增强的聚酯树脂粉末。
对比例2
对比例2的组分按重量计如表1中对比例2所示，制备方法同实施例1所示，制得分子链中无有机硅基团的聚酯树脂。
对比例3
对比例3的组分按重量计如表1中对比例3所示，制备方法同实施例1中的步骤一，步骤二，步骤三所示，然后在聚酯树脂粉末中直接加入玄武岩纤维粉，尺寸为100目，搅拌速度为200rpm，混合时间为45min，制得分子链中无有机硅基团、玄武岩纤维粉单独添加的聚酯树脂。
表1防腐耐磨聚酯树脂原材料配方
Figure BDA0002269499330000061
本发明所合成的聚酯树脂的综合性能通过制作的聚酯-异氰尿酸三缩水甘油酷(TGIC)体系粉末涂料来体现。如表2所示，将本发明方法制得的防腐耐磨聚酯树脂、TGIC、钛白粉、流平剂、安息香等助剂均匀混合，通过双螺杆挤出机熔融挤出、压片、破碎、粉碎过筛制成粉末涂料，将粉末涂料喷涂到样板上，制得粉末涂料涂层试验样品，分别进行耐盐雾试验和耐磨等级试验。其中，盐雾试验参考标准GB-T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》，耐磨等级试验参考GB/T 23988-2009《涂料耐磨性测定落砂法》，测试结果如表3所示。
表2粉末涂料配方
Figure BDA0002269499330000062
Figure BDA0002269499330000071
表3测试结果
Figure BDA0002269499330000072
通过上述测试结果可以看出，实施例1-7与对比例1相比，本发明提供的防腐耐磨聚酯树脂明显提高了粉末涂料的耐腐蚀性和耐磨性，耐磨性最高提高了59％；对比例2中聚酯分子链中没有有机硅基团，与纤维粉结合性差，盐雾试验中纤维与树脂出现了明显的分离，造成开裂和变白，实施例1对比例2相比耐磨性提高了11％；对比例3中虽然添加了玄武岩纤维粉，但是由于纤维粉的团聚效应，造成分布不均，在盐雾试验中纤维粉聚集的部分发生开裂、起泡、变白和剥离，实施例1对比例3相比耐磨性提高了18％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防腐耐磨聚酯树脂，其特征在于：所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A100份，纤维增强聚酯粉末B 2-30份；
所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：25-40；1,2-亚乙基二醇(EG)：2-10；二苯基硅二醇：2-10；三羟甲基丙烷(TMP)：2-5；对苯二甲酸(PTA)：10-30；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：10-30；间苯二甲酸(IPA)：5-15；偏苯三酸酐(TMA)：4-6；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：25-40；1,2-亚乙基二醇(EG)：2-10；二苯基硅二醇：2-10；三羟甲基丙烷(TMP)：2-5；对苯二甲酸(PTA)：10-30；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：10-30；间苯二甲酸(IPA)：5-15；偏苯三酸酐(TMA)：4-6；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维50-150。
2.一种防腐耐磨聚酯树脂，其特征在于：所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A100份，纤维增强聚酯粉末B 2-20份；
所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30-35；1,2-亚乙基二醇(EG)：4-8；二苯基硅二醇：3-6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.5-3；对苯二甲酸(PTA)：15-25；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：15-25；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30-35；1,2-亚乙基二醇(EG)：4-8；二苯基硅二醇：3-6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.5-3；对苯二甲酸(PTA)：15-25；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：15-25；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维80-120。
3.一种防腐耐磨聚酯树脂，其特征在于：所述聚酯树脂组分按重量计，包括：聚酯粉末A100份，纤维增强聚酯粉末B 4-16份；
所述聚酯粉末A组分按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30；1,2-亚乙基二醇(EG)：6；二苯基硅二醇：6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.8；对苯二甲酸(PTA)：20；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：20；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；
所述纤维增强聚酯粉末B按重量计，包括：新戊二醇(NPG)：30；1,2-亚乙基二醇(EG)：6；二苯基硅二醇：6；三羟甲基丙烷(TMP)：2.8；对苯二甲酸(PTA)：20；2,5-呋喃二甲酸(FDCA)：20；间苯二甲酸(IPA)：10；偏苯三酸酐(TMA)：5；酯化催化剂草酸亚锡：0.05；固化促进剂三苯基乙基溴化磷：0.15；无机纤维100。
4.如根据权利要求1-3任意一项所述的防腐耐磨聚酯树脂，其特征在于：所述无机纤维的种类为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的一种或几种的组合。
5.如根据权利要求1-3任意一项所述的防腐耐磨聚酯树脂，其特征在于：所述无机纤维的种类为玄武岩纤维。
6.一种如权利要求1-3任意一项所述的防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，采用熔融两步法合成聚酯聚合物，将配方用量的新戊二醇、1,2-亚乙基二醇、二苯基硅二醇、三羟甲基丙烷、对苯二甲酸、2,5-呋喃二甲酸、酯化催化剂草酸亚锡加入反应釜，向反应釜中通入氮气，逐步升温并搅拌，在140℃开始酯化反应，待开始出水，缓慢加热升温至200℃保温反应1.5-3.5h后测酸值，酸值达到20mgKOH/g后，加入间苯二甲酸和偏苯三酸酐停氮气开始抽真空，保压酸解反应2-3h后取样测酸值，达到35-45mgKOH/g后停止反应，得到熔融状态下的聚酯聚合物；
步骤二，将配方用量的固化促进剂三苯基乙基溴化磷加入步骤一中熔融状态下的聚酯聚合物中；
步骤三，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物冷却，粉碎，研磨，得到聚酯粉末A；
步骤四，将步骤二中熔融状态下的聚酯聚合物涂覆在无机纤维单向布上，制得无机长纤维增强聚酯涂布，冷却后切断，研磨，得到纤维增强聚酯粉末B；
步骤五，将步骤三制得的聚酯粉末A与步骤四制得的纤维增强聚酯粉末B加入混合机中混合，得到防腐耐磨聚酯树脂。
7.如权利要求6中所述的防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤三中研磨制得的聚酯粉末A颗粒尺寸为80-800目。
8.如权利要求6中所述的一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤四中涂布厚度为0.02mm-0.2mm。
9.如权利要求6中所述的一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤四中研磨制得的纤维增强聚酯粉末B颗粒尺寸为80-800目。
10.如权利要求6中所述的一种防腐耐磨聚酯树脂的制备方法，其特征在于：步骤五中聚酯粉末A与纤维增强聚酯粉末B在混合机中搅拌速度为150-250rpm，混合时间为30-60min。
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