[发明专利]一种水溶性聚酯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种环境友好水溶性聚酯及其制备方法。主要是以衣康酸及其磺化产物衣康酸磺酸钠代替传统的含苯环类的亲水单体及二元酸，加入1,4‑丁二醇，采用直接酯化缩聚法合成一种新型的水溶性聚酯(PBIINa)。该聚酯绿色安全，而且通过调节聚酯分子链中衣康酸及衣康酸磺化产物的含量，可对其水溶性进行调控，具有广泛的应用性。

【技术领域】

本发明涉及一种水溶性聚酯及其制备方法和用途，具体涉及一种涂料用水溶性聚酯，属于聚合物制备领域。

【背景技术】

醇酸树脂为传统涂料用树脂，具有优良的耐久性、光泽、保光保色性、硬度、柔韧性，极好的涂刷性，因此在溶剂型涂料中占有极为重要的位置和极大的份额。近年来，随着人类环保意识的不断增强，世界各国环保法规日益严格。传统的溶剂型醇酸树脂涂料含有大量可挥发性有机溶剂,在生产施工过程中会严重危害环境和操作人员的身体健康，其应用受到越来越大的限制。发展水性醇酸树脂涂料是解决这一问题的有效途径。因它以来源方便、易于净化的水为溶剂，故施工和贮存运输过程中无火灾危险；且不含苯类等有机溶剂，有利于减轻环境污染和对人体健康的危害；且施工时可采用喷涂、刷涂、淋涂、浸涂、电泳等多种方式，易实现自动化涂装,因此，它是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。目前应用比较广泛的水性醇酸聚酯主要有邻苯二甲酸类、偏苯三酸酐类以及间苯二甲酸-5-磺酸钠类。

水溶性醇酸聚脂的制备方法主要有内乳化法和外乳化法。外乳化法即利用外加表面活性剂的方法对常规醇酸树脂进行乳化。一般乳化工艺采用 后乳化法，即先合成常规的醇酸树脂，然后在表面活性剂存在的条件下进行乳化分散。与内乳化法相比，外乳化法所得体系具有储存稳定性差，粒径大，漆膜光泽差等缺点，因此目前水性醇酸树脂的合成更多是选用内乳化法。内乳化法是指将亲水性基团或分子链段引入到聚酯分子中，即制备水溶性醇酸聚酯，使聚酯分子直接溶解或分散在水中。从而消除乳化剂对成膜性能的影响，且贮存稳定。目前，内乳化法制备水溶性醇酸聚酯主要通过以下方法实现：第一种方法是在醇酸聚脂的分子长链中引入亲水性能较强的离子基团，包括含羧基的单体偏苯三酸酐及其衍生物、5-磺基间苯二甲酸及其衍生物。闫福安(中国涂料，2008,23(7)：15-21)等用偏苯三酸酐提供亲水基团，采用成盐法一步合成自干水溶性醇酸树脂。该方法得到的漆膜性能和水溶性基本理想。美国专利US4251406介绍了一种将5-磺基钠间苯酸二甲酸酯通过酯交换法在不饱和聚酯分子链段中引入磺酸钠基团，使聚酯分子溶于水的方法。目前常用的亲水性单体中都含有苯环，有一定的毒副作用，非环境友好单体。第二种方法，非离子基团法：在低分子聚合物中引入带有亲水性的非离子基团，使醇酸树脂具有水溶性。如用聚乙二醇代替部分多元醇，制得水溶性醇酸树脂，在分子中引入有亲水性的多亚乙氧基，使醇酸树脂分散在水中。美国专利US2634245、US3379548以及欧洲专利EP0029145介绍了在聚酯分子中引入非离子基团从而制备水溶性醇酸聚酯的方法。由于醇酸树脂主链上大量亲水性基团的存在，由该树脂制得的涂料耐水性不好，对钢铁类基材的附着力也较差。这主要是因 为亲水性的醚基分布在醇酸树脂链上，所以水进入涂层的扩散速率较高。另外，起连接作用的酯桥键紧邻着亲水基团，直接面临亲水基团的“进攻”，致使涂料的贮存稳定性较差。目前聚酯水性化研究多采用在醇酸聚酯的分子长链中引入亲水性基团的方法，但该方法常用亲水性单体大多含有苯环，非环境友好，环境友好型水溶性醇酸聚酯研究较少。

根据目前水溶性聚酯的研究现状及存在缺陷，本技术的目的是寻找一种新型环境友好水溶性聚酯的制备方法。主要是以环境友好的生物基单体衣康酸及其磺化产物代替传统的含苯环类的亲水单体及二元酸，加入1,4-丁二醇，采用直接酯化缩聚法合成一种新型的水溶性聚酯(PBIINa)。