一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂及其製備方法
2023-11-12 00:47:17 2
專利名稱：一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，本發明還涉及一種耐 候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂的製備方法。
背景技術：
粉末塗料技術的提高是塗料界從原材料著手改進設備和施工工藝的綜合結果，其 目標是獲得各方面性能與液態塗料相當的塗料，包括悅目的外觀、較低的固化溫度、較薄的 塗層、較高的戶外耐久性、良好的施工性，同時還致力於環境保護和提高性價比等。改善粉 末塗料塗膜的外觀始終是人們追求的目標，製作高流平、高光澤的塗膜一直是粉末塗料界 所關注的重點。粉末塗料一般由樹脂、固化劑、顏填料、助劑等組成，樹脂作為粉末塗料的主 要成膜物質，是獲得高光澤、高流平塗膜的關鍵。在粉末塗料的成膜過程中，施工於基材的粉末粒子必須經熔融、流動、溼潤底材、 聚結成膜、流平等階段。為得到高流平就要求作為粉末塗料關鍵材料的聚酯樹脂粘度要低， 而粘度太低影響樹脂的機械性能；另一方面，為了具有合格的存貯穩定性，粉末塗料用聚酯 樹脂的玻璃化溫度必須在50°C以上，耐候型聚酯甚至要在60°C以上，但是玻璃化溫度太高 相應的樹脂的熔流溫度也相應變高，流平變差。國內外較少文獻專利報導高光澤粉末塗料 用端羧基聚酯樹脂及其製備方法，美國專利US 6555226報導了一種酸值為35 55mgK0H/ g、羥值小於10mgK0H/g、粘度小於1500mPa. M200°C )的高光澤端羧基聚酯樹脂，主要採用 新戊二醇、三羥甲基丙烷、1，6_己二醇、對苯二甲酸、1，4_環己烷二甲酸、偏苯三酸酐等合 成，製成粉末塗料成膜固化後60°光澤在96%以上，最高可達到98%，但是正如上面分析 的那樣，該專利所合成的端羧基聚酯樹脂的玻璃化溫度最高只有陽！，影響其製成粉末塗 料的存貯穩定性，限制其應用和推廣。
發明內容
本發明的目的是提供一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，該聚酯樹脂 具有合適的玻璃化轉變溫度、軟化點、粘度和貯存穩定性，用其製備所得的粉末塗料具有 96%以上的60°光澤、優良流平性能和耐候性能。本發明的另一目的是提供上述耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂的製備 方法。本發明提供的一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，由包括以下重量百 分比含量的組分經熔融縮聚反應得到多元醇25 45%芳香多元酸 ；35 65%脂肪多元酸 0 3%支化劑0
酸解劑6 20%酯化催化劑 0. 01 0. 15%。本發明中所述的多元醇為新戊二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、 1,2-丙二醇、二甘醇、1，6-己二醇、1，4- 丁二醇和1，4-環己烷二甲醇中的一種或幾種的混 合物。本發明中所述的芳香多元酸為對苯二甲酸和間苯二甲酸中的一種或兩種的混合 物。本發明中所述的脂肪多元酸為己二酸、癸二酸、壬二酸、1，4_環己烷二甲酸、富馬 酸和馬來酸中的一種或幾種的混合物，其中優選己二酸。本發明中所述的支化劑為三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷或季戊四醇，其中優選三
羥甲基丙烷。本發明中所述的酸解劑由酸解劑A和酸解劑B組成，所述的酸解劑A的成分與酸 解劑B的成分不相同，它們的重量百分比含量為酸解劑A 4 12%酸解劑B 2 8%;其中，所述的酸解劑A為間苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1，4_環己烷二甲酸、偏苯三 酸酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來酸酐中的一種或兩種以上的混合物，其中優選間苯二甲 酸、己二酸和偏苯三酸酐中的一種或兩種以上的混合物；所述的酸解劑B為間苯二甲酸、己 二酸、癸二酸、1，4_環己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來酸酐中的一種 或兩種以上的混合物，其中優選間苯二甲酸、己二酸和偏苯三酸酐中的一種或兩種以上的 混合物。本發明中所述的酯化催化劑為單丁基氧化錫或二丁基氧化錫等有機錫類化合物。本發明的第二個目的通過以下技術方案來實現上述的耐候型高光澤粉末塗料用 端羧基聚酯樹脂的製備方法採用的二步合成方法，其包括以下步驟(1)在反應釜中，加入配比量的多元醇和支化劑，加熱升溫至物料熔化；然後依次 加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化劑，通入氮氣繼續升溫反應，至180°C酯 化水開始生成並餾出；然後逐漸升溫至250°C，共反應5 10小時至95%的酯化水排出後， 酸值達到10 langKOH/g ；(2)取配比量的酸解劑，將重量百分比為4 12%的酸解劑作為酸解劑A，餘下的 重量百分比2 8%的酸解劑作為酸解劑B，其中酸解劑A的成分與酸解劑B的成分不相同； 在步驟(1)中的反應物中加入酸解劑A繼續保溫3 5h，酸值達到21 30mgK0H/g時抽真 空縮聚0. 5 5h，酸值達到15 25mgK0H/g ；然後加入酸解劑B進行封端，反應0. 5 池 後，酸值到30 55mgK0H/g時，即停止反應，解聚得到分子量分布均勻的端羧基聚酯樹脂。本發明方法製備的聚酯樹脂的酸值為30 55mgK0H/g，羥值小於10mgK0H/g，玻 璃化轉變溫度為55 75°C，熔融粘度為2000 7000mPa. s，數均分子量為1000 7000， 具有合適的玻璃化轉變溫度、軟化點、儲存穩定性好等特點，與一定比例的異氰脲酸三縮水 甘油酯(TGIC)以及填料、助劑混合，經熔融擠出混合、冷卻、粉碎、過篩，得到的粉末塗料在 200IOmin固化條件下具有96%以上的60°光澤、優良流平性能和耐候性能。
具體實施例方式(1)在備有加熱裝置、攪拌器和蒸餾柱的100L反應釜中，加入表1所列配比量的 新戊二醇、1，6_己二醇、乙二醇、三羥甲基丙烷，加熱升溫至物料熔化後，依次加入對苯二甲 酸、間苯二甲酸、己二酸、丁基錫氧化物，通氮氣繼續升溫反應，180°C左右酯化水開始生成 並餾出，然後逐漸升溫至250°C，共反應5 10小時至95%的酯化水排出後，酸值達到10 18mgK0H/g。(2)取間苯二甲酸作為酸解劑A，偏苯三酸酐作為酸解劑B ；在上述反應物中加入 間苯二甲酸繼續保溫3 5h，酸值達到21 30mgK0H/g時抽真空縮聚0. 5 5h，酸值達到 15 25mgK0H/g ；然後加入偏苯三酸酐進行封端，反應0. 5 池後，酸值到30 55mgK0H/ g時，控制最後合成的聚酯樹脂在以下範圍即可停止反應酸值30 55mgK0H/g ；玻璃 化溫度55 75°C ；軟化點95 115°C ；200°C熔體粘度(ICI錐平板粘度計)2000 7000mPa · s。表1中所列的間苯二甲酸分為兩部分，其中一部分作為芳香多元酸參與步驟(1) 的反應，另一部分作為酸解劑A參與步驟O)的反應。用作酸解劑A的間苯二甲酸的用量 為間苯二甲酸總重量減去作為芳香多元酸的間苯二甲酸用量所剩下的部分。而用作酸解劑 A的間苯二甲酸的用量在整個反應體系原料中的重量百分比含量滿足4 12%的範圍。表1聚酯樹脂的組份和性能
權利要求
1. 一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，由包括以下重量百分比 含量的組分經熔融縮聚反應得到多元醇25 -45%芳香多元酸35 -65%脂肪多元酸0 3%支化劑0 1%酸解劑6 20%酯化催化劑0. 01 0.
2.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的多元醇為新戊二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、二甘醇、1， 6-己二醇、1，4-丁二醇和1，4-環己烷二甲醇中的一種或幾種的混合物。
3.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的芳香多元酸為對苯二甲酸和間苯二甲酸中的一種或兩種的混合物。
4.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的脂肪多元酸為己二酸、癸二酸、壬二酸、1，4_環己烷二甲酸、富馬酸和馬來酸中的一種或 幾種的混合物。
5.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的支化劑為三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷或季戊四醇。
6.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的酸解劑由酸解劑A和酸解劑B組成，所述的酸解劑A的成分與酸解劑B的成分不相同，它 們的重量百分比含量為酸解劑A 4 12%酸解劑B 2 8%;其中，所述的酸解劑A為間苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1，4_環己烷二甲酸、偏苯三酸 酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來酸酐中的一種或兩種以上的混合物；所述的酸解劑B為間 苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1，4_環己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富馬酸酐和馬來 酸酐中的一種或兩種以上的混合物。
7.根據權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，其特徵是，所述 的酯化催化劑為單丁基氧化錫或二丁基氧化錫。
8.—種權利要求1所述的耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂的製備方法，其特 徵是，其包括以下步驟(1)在反應釜中，加入配比量的多元醇和支化劑，加熱升溫至物料熔化；然後依次加入 配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化劑，通入氮氣繼續升溫反應，至180°C酯化水 開始生成並餾出；然後逐漸升溫至250°C，共反應5 10小時至95%的酯化水排出後，酸值 達到 10 18mgK0H/g ；(2)取配比量的酸解劑，將重量百分比為4 12%的酸解劑作為酸解劑A，餘下的重量 百分比2 8%的酸解劑作為酸解劑B，其中酸解劑A的成分與酸解劑B的成分不相同；在 步驟(1)中的反應物中加入酸解劑A繼續保溫3 5h，酸值達到21 30mgK0H/g時抽真空 縮聚0. 5 5h，酸值達到15 25mgK0H/g ；然後加入酸解劑B進行封端，反應0. 5 3h後，酸值到30 55mgK0H/g時，即停止反應，解聚得到分子量分布均勻的端羧基聚酯樹脂。
全文摘要
本發明公開了一種耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂，由以下重量百分比含量的組分經熔融縮聚反應得到多元醇25～45％、芳香多元酸35～65％、脂肪多元酸0～3％、支化劑0～1％、酸解劑6～20％、酯化催化劑0.01～0.15％。本發明還公開了該耐候型高光澤粉末塗料用端羧基聚酯樹脂的製備方法。該聚酯樹脂具有合適的玻璃化轉變溫度、軟化點、粘度和貯存穩定性，用其製備所得的粉末塗料具有96％以上的60°光澤、優良流平性能和耐候性能。
文檔編號C09D5/03GK102127212SQ20101058587
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者何濤, 周年忠, 李業鋒, 顧宇昕 申請人:中國電器科學研究院, 廣州擎天實業有限公司