[发明专利]扩链法制备水性聚酯树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚酯树脂制备的方法，特别是一种扩链法制备水性聚酯树脂的方法。

背景技术

21世纪涂料发展的方向之一是环保型涂料，即低污染或无污染涂料。环保型涂料包括高固体分及无溶剂涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料4大类型。其中水性涂料不需要特殊的施工设备，适用范围广，是发展的重中之重。水性聚酯涂料是一类具有代表性的水性涂料，广泛用于金属和木器表面的保护和装饰，具有光泽高、附着力强、丰满度高、耐冲击性优良等特点。传统的聚酯水性化是利用苯酐、顺酐、偏苯三酸酐等进行接枝反应引入亲水性基团，该方法是在相对分子量较高的树脂上进行接枝，由于树脂分子量较高，体系粘度大，反应较难控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩链法制备水性聚酯树脂的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种扩链法制备水性聚酯树脂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a)将20～40％的多元醇，10～15％的二元醇与45～65％的二元酸按重量百分比混合后，在惰性气体气氛下，180℃反应3小时，再在230～240℃反应4小时，得到端羟基的聚酯树脂预聚物；

b)将上述的预聚物冷却至110℃，加入用异戊酮或环己酮溶解的扩链剂均苯四酐；扩链剂用量为预聚物重量的10～15％。在110℃下反应4小时后，真空脱去异戊酮或环己酮，得到扩链产物；

c)在上述的扩链产物中，加入该扩链产物重量的25～35％的乙二醇丁醚或丙二醇丁醚和8～12％的三乙胺后，按去离子水∶扩链产物＝4～2∶1的重量比加入去离子水搅拌均匀，得到固含量为20～60％的水性聚酯树脂。

上述的多元醇为季戊四醇、三羟甲基丙烷或甘油；所述的二元醇为新戊二醇、丙二醇或乙二醇；所述的二元酸为邻苯二甲酸酐或己二酸。

与现有技术相比，本发明方法具有以下突出的实质性特点和显著优点：本发明采用均苯四酐作为扩链剂，在较低分子量聚酯树脂进行扩链反应的同时引入亲水性基团，反应所用聚酯分子量小，体系粘度小，反应容易控制，具有独特优势。该方法操作方便，产品性能优异，适合工业化生产。

具体的实施方式

实施例一：在装有温度计、分水器、机械搅拌的三口烧瓶中加入16.3g的乙二醇，6.9g甘油，37g邻苯二甲酸酐；在通N₂条件下加热至180℃反应3小时；然后逐渐升温到230～240℃，继续反应4小时，待酸值降到8以下时，降温至110℃，加入用8ml异戊酮溶解的4.7g均苯四酐。反应4小时后，在1.3×10³～2.0×10³Pa下除去异戊酮。降温至70℃，加入20g乙二醇丁醚和4.53g三乙胺搅拌5分钟，边搅拌边加入100ml去离子水，得到固含量约为35％的水性聚酯树脂。

实施例二：在装有温度计、分水器、机械搅拌的三口烧瓶中加入20g丙二醇，10.1g三羟甲基丙烷，36g邻苯二甲酸酐；在通N₂条件下加热至180℃反应3小时；然后逐渐升温到230～240℃，继续反应4小时，待酸值降到8以下时，降温至110℃，加入4g用8ml异戊酮溶解的均苯四酐。反应4个小时，在1.3×10³～2.0×10³Pa下除去异戊酮。降温至70℃，加入15g丙二醇丁醚和4.53g三乙胺搅拌5分钟，边搅拌边加入144ml去离子水，得到固含量约为20％的水性聚酯树脂。

实施例三：在装有温度计、分水器、机械搅拌的三口烧瓶中加入21.8g新戊二醇，8.1g三羟甲基丙烷，29.6g邻苯二甲酸酐；在通N₂条件下加热至180℃反应3小时；然后逐渐升温到230～240℃，继续反应4小时，待酸值降到8以下时，降温至110℃，加入用10ml环己酮溶解6.23g均苯四酐。反应4小时后，在1.3×10³～2.0×10³Pa下除去环己酮，降温至70℃，加入25g乙二醇丁醚和4.53g三乙胺搅拌5分钟，边搅拌边加入68ml的去离子水，即得固含量约为40％的水性聚酯树脂。

实施例四：在装有温度计、分水器、机械搅拌的三口烧瓶中加入20g丙二醇，10.1g季戊四醇，37g邻苯二甲酸酐；在通N₂条件下加热至180℃反应3小时；然后逐渐升温到230～240℃，继续反应4小时，酸值降到8以下后，降温至110℃，加入用8ml异戊酮溶解的4g均苯四酐。反应4个小时，在1.3×10³～2.0×10³Pa下除去环己酮，加入14g丙二醇丁醚和4.53g三乙胺搅拌5分钟，边搅拌边加入32ml去离子水，即得固含量约为60％的水性聚酯树脂。