[发明专利]一种高性能水性涂料用的聚酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种涂料用的聚酯树脂及其制备方法，尤其涉及一种高性能水性涂料用的聚酯树脂及其制备方法。

技术背景

随着各国法规对VOC的限制及人们对环保意识的增强，环保型涂料越来越受到市场的重视。而水性涂料作为一种环境友好型涂料，不需要特殊的施工设备，适用范围广，获得了广泛的应用。水性聚酯涂料是一类具有代表性的水性涂料，综合性能优异，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。但由于一般聚酯较易水解，导致水性聚酯的应用受到了一定的限制，但通过优化配方设计，可得到的耐水性好的聚酯树脂。

大量文献报到了多元醇和多元酸在有机锡催化剂的条件下合成水性涂料用聚酯树脂的方法，但主要用于卷材涂料，且合成的酸值为65-75mg KOH/g之间，且固含量较低，一般在50%以下，很少谈及涂料的耐水性和存储稳定性。另有，专利200710045920采用均苯四酸酐代替偏苯三酸酐的方法合成了粘度较低的水性树脂，但采用的单体中酸包含有邻苯二甲酸，由于邻苯二甲酸本身的耐水性比较差，从而导致合成的聚酯树脂耐水性受到影响。目前，市面上的水性聚酯涂料在使用的过程中常常会遇到耐水性差和储存稳定性不佳的情况。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，该聚酯树脂粘度低、存储稳定性好，采用的工艺简单易行，用于聚酯树脂/水性氨基树脂固化体系中，且制备的水性涂料具有优异的耐水性能、高光泽和优异的机械性能。

本发明的目的之二是提供上述高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，主要是由以下重量百分比含量的原料经熔融缩聚反应得到：

多元醇：25~70%，支化剂：1~20%，芳香多元酸：20%～35%，脂肪多元酸：5%～20%，酸解剂：3%～15%，酯化催化剂：0.005%～0.15%。

本发明所述的多元醇包括新戊二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、乙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1，3-丙二醇、己二醇和1,4-环己烷二甲醇等中的一种或多种混合物，优选新戊二醇和2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇。

作为本发明的一个实施方式：新戊二醇：20～40%，2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇：5~30%，支化剂：2~20%，芳香多元酸：25%～35%，脂肪多元酸：5%～20%，酸解剂：3%～15%，酯化催化剂：0.005%～0.15%。

所述的支化剂包括三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷和季戊四醇等中的一种或两种以上的混合物，其中优选三羟甲基丙烷。

所述的芳香多元酸包括对苯二甲酸和间苯二甲酸等其中的一种或两种的混合物，优选间苯二甲酸。

所述的脂肪多元酸包括己二酸、癸二酸和1,4-环己烷二甲酸等其中的一种或两种以上的混合物，优选己二酸或1,4-环己烷二甲酸。

所述的酸解剂包括间苯二甲酸、己二酸、1,4-环己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富马酸酐和马来酸酐等中的一种或两种以上的混合物，优选偏苯三酸酐、间苯二甲酸和1,4-环己烷二甲酸中的一种或两种以上的混合物。

所述的酯化催化剂为有机锡类化合物，包括单丁基氧化锡、二丁基氧化锡。

本发明的第二个目的是通过以下技术措施来实现的：一种高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1) 按配比量取多元醇与多元酸及支化剂置于反应釜中，加入酯化催化剂于160℃～240℃下进行酯化缩合反应，至酸值2~5 mgKOH/g；

(2) 加入酸解剂进行封端和解聚，合成以端羟基为主、端羧基为辅的高性能水性涂料用的聚酯树脂。

作为本发明的一个实施方式：所述的高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法，其具体步骤为：

(1) 在反应釜中，加入配比量的多元醇和支化剂，加热升温至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化剂，通氮气继续升温反应，至180℃酯化水开始生成并馏出，然后逐渐升温至240℃，共反应5～10小时至95%的酯化水排出后，酸值达到2～5mgKOH/g

(2) 降温至185℃，加入酸解剂，反应0.5～1h，酸值达到15～60mgKOH/g，降温至80℃，停止反应得到合成以端羟基为主、端羧基为辅的高性能水性涂料用的聚酯树脂。