[发明专利]取代烷烃在饱和聚酯树脂中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种取代烷烃，尤其涉及一种小分子有机支化单体，应用于低收缩饱和聚酯树脂支化聚合技术，使饱和聚酯实现高效缩聚反应和体型分子结构，特别适用于在高端模塑料领域中的应用。

背景技术

模塑料用不饱和聚酯树脂由于其自身固化后收缩的缺点，使其在模塑料领域通常不单独使用，一般都要配合部分抗收缩剂来弥补模压制品收缩率大的缺陷，从80年代起开始逐渐采用热塑性塑料，如：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚醋酸乙烯酯（PVAC）等作为低收缩剂和不饱和树脂配合使用，使模压制品的尺寸精度和稳定性大幅提高，表观性能也逐步改善。之后，根据模压工艺的特点，进一步开发了高不饱和度的模压树脂及配套的低收缩树脂，大大降低了产品的收缩率，同时还提高了模压产品的光泽度和着色性能，并逐渐形成了以模压材料形态分类的片状模塑料（SMC）与团状模塑料（BMC或DMC），极大地促进了模压不饱和聚酯树脂往高端发展，并广泛应用于汽车零部件、电动机马达、电子电器、体育器材及日用器材等领域。

低收缩树脂是促使模塑料用不饱和聚酯树脂走向高端的关键材料，低收缩树脂本身为饱和树脂，不能参与固化，通过低收缩树脂自身的大分子结构镶嵌在模塑料中，利用增塑的原理起到对模塑料制品的抗收缩作用。因此，低收缩树脂的性能直接决定着模塑料制品的表观性能。

目前，国内外通常采用的低收缩树脂均为饱和聚酯的苯乙烯溶液（饱和聚酯树脂），其合成原理与不饱和聚酯树脂一致，均为线型聚合物。线型聚合物作为模塑料用低收缩树脂，普遍存在分子迁移的缺陷，即不参与固化的低收缩树脂受到不饱和树脂的固化收缩应力作用，挤出到模塑料制品表面，造成模塑料制品表面失光。为了解决该问题，行业内专家往往采取提高低收缩树脂分子量的方法来克服。但是，合成饱和聚酯树脂的主要原材料之一为芳香族二元酸，用芳香族二元酸合成饱和聚酯存在一个最大的缺陷就是聚酯的反应时间长（一般为40～45小时，甚至达到60～70小时），能耗提高，致使生产成本的大幅度提高。低收缩饱和聚酯树脂的合成反应实际上就是在较高温度下进行的酯化反应和缩聚反应。为了缩短反应时间，减少耗能，工业上已先后采用降低釜压排除水分子，增加搅拌速度，以及加入催化剂等方法进行改进，但收效甚微。

同时，由于低收缩树脂自身分子结构的特点，造成模塑料制品强度下降，着色力差，一旦在分子结构中引入支链化基团，聚酯由于受到分子空间位阻的影响，反应速度进一步的减缓，使生产成本和材料成本的亦随之增加。

支化反应技术是在20世纪80年代末90年代初开始发展起来的，一项比较新颖的高分子聚合技术。由于支化聚合后的高分子材料分子量分布较宽、机械强度较低，而始终未能在不饱和聚酯领域得到具体的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种取代烷烃，以此为支化材料，结合支化反应技术应用于饱和聚酯的改性，有效缩短反应时间和提高树脂粘度。

本发明的另一个目的在于提供一种饱和聚酯，其中含有取代烷烃，使制得的树脂能牢固的镶嵌在模塑料制品中不迁移，解决现有模塑料制品久置失光、收缩率大且强度下降等问题。

本发明的又一个目的在于提供一种饱和聚酯的制备方法，加入取代烷烃为支化材料而得，有效解决现有饱和聚酯合成工艺能耗高和反应速度快的问题。

本发明提供的一种取代烷烃，含多个官能团，以适用于聚酯醇酸支化反应，其结构如下式Ⅰ所示：

式中，取代基R₁、R₂和R₃独立地选自于羟基或羧基。取代基R₄独立地选自于C1～C4的直链或支链烷基，如：但不仅限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基等，更优先选择C1～C3的直链或支链烷基，如：甲基、乙基、正丙基和异丙基等。

具体的，本发明提供的一种取代烷烃如：三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷和二羟甲基丙酸

将本发明提供的取代烷烃作为支化材料与多元酸（酐）和多元醇，经单体交替无规则缩聚反应后，制得一种饱和聚酯。聚酯粘度显著提高，反应周期显著缩短。经测定，其粘均分子量为22,000Da～28,000Da，分子量分散系数为2.0～7.0。本发明提供的取代烷烃的用量为0.1wt%～5wt%，优先选择0.3wt%～4wt%，更优先选择0.5wt%～2.5wt%。