[发明专利]一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂及其制备方法。

技术背景

近年来，粉末涂料以其经济、环保、高效和性能卓越等优点，正逐渐替代有机溶剂型涂料，成为涂料行业中的重要发展方向，一直保持着较快的增长速度。主要用于家用电器、庭院金属家具、五金构件、汽车零部件、户外栏框等领域。随着建材行业的发展，耐候性粉末涂料越来越受到市场的青睐，而采用一般耐候聚酯树脂制备的户外耐久性也很难满足这种需求，这使得行业更倾向于超耐候聚酯粉末涂料来满足户外的耐候性。

一般而言，出于对机械性能和成本的考虑，耐候型聚酯树脂多采用对苯二甲酸和间苯二甲酸共缩聚制得，而常规的超耐候聚酯树脂多采用间苯二甲酸制得，这样导致树脂的机械性能较差，影响了树脂的使用。目前专利文献200910184341报道了超耐候粉末涂料的制备方法，但多是通过选用耐候型聚酯树脂以及氟碳树脂共混来获得超耐候性的，而并非改进聚酯树脂的耐候性能；专利文献201010191395报道了超耐候粉末涂料的制备，其中大略提到了超耐候聚酯树脂的制备，但只局限于采用常规的新戊二醇和间苯二甲酸制备的常规耐候型聚酯，且并未提及涂层的机械性能。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂，该超耐候聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度和存储稳定性，制备的粉末涂料具有优异的机械性能和耐候性，尤其适合使用于聚酯/TGI固化体系粉末涂料。

本发明的目的之二是提供上述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措施来实现的：一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂，主要是由以下重量百分比的原料缩聚合成：

多元醇：23％～50％，芳香多元酸：40％～65％，脂肪多元酸：0％～10％，支化剂：0％～2％，酸解剂：10％～20％，酯化催化剂：0.01％～0.15％。

本发明所述的多元醇采用新戊二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、1，4-环己烷二甲醇、己二醇和羟基特戊酸新戊二醇单酯等中的一种或两种以上混合物。

本发明所述的支化剂采用三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、双三羟甲基丙烷和季戊四醇等中的一种或两种以上的混合，其中，优选三羟甲基丙烷。

本发明所述的芳香多元酸采用间苯二甲酸。

本发明所述的脂肪多元酸采用己二酸、癸二酸、壬二酸、1，4-环己烷二甲酸、氢化双酚A和六氢苯酐等中的一种或两种以上的混合物。

本发明所述的酸解剂包括间苯二甲酸、己二酸、癸二酸、1，4-环己烷二甲酸、六氢苯酐和偏苯三酸酐等中的一种或两种以上混合物，优选间苯二甲酸和1，4-环己烷二甲酸。

本发明所述的酯化催化剂为有机锡类化合物或钛系催化剂，包括单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、钛酸正丁酯等。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：一种超耐候粉末涂料用端羧基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180℃～240℃下进行酯化缩合反应；

(2)加入酸解剂进行封端和解聚，然后真空缩聚成超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂。

作为本发明的一个实施方式：所述的超耐候粉末涂料用端羧基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6～25mgKOH/g；

(2)加入酸解剂反应0.5～3h，酸值达到33～45mgKOH/g，抽真空缩聚1～5h，酸值达到28～36mgKOH/g，即停止反应得到超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂。

本发明的聚酯树脂还可以采用一步法制备方法制备，即将多元醇、芳香多元酸、脂肪多元酸、支化剂、酸解剂和酯化催化剂混合均匀后进行酯化缩合反应，也是可以得到本发明的超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂的。

本发明方法制备的聚酯树脂酸值为28～36mgKOH/g，羟值小于10mgKOH/g，玻璃化转变温度为55～75℃，熔融粘度为2000～8500mPa.s，数均分子量为2000～8000。本发明方法合成的聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度、存储稳定性好以及树脂合成工艺简单等特点，与TGIC固化制成的粉末涂层具有优异的机械性能和耐候效果。