[发明专利]一种高耐候性高固体份聚酯树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐候性高固体份聚酯树脂及其制备方法，属精细化工合成领域。本发明利用分步法先将二元醇、二元酸、叔碳酸缩水甘油酯进行酯化缩聚反应得到线性的端羧基聚酯预聚物，再将制得的线性的端羧基聚酯预聚物、二元醇、三元醇或/和四元醇和具有紫外吸收功能的小分子单体进行酯化反应得到含线性柔性链的支化型高耐候性高固体份聚酯树脂。本发明制备的高固体份聚酯树脂，粘度可低至1500～3000mPa·s/25℃，且固含量高达80～90％；具有优异的物理机械性、耐化学性和耐候性，具有永久的耐光氧老化效果。本发明的制备过程简单高效、安全环保，适合工业化生产，可广泛应用于高端卷材涂料领域，提高涂料的使用寿命。

技术领域

本发明属于精细化工合成领域，涉及一种聚酯树脂，特别涉及一种高耐候性高固体份聚酯树脂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，特别是进入21世纪，人们对环保的日趋重视，对VOC排放量的规定也日趋严格。由于溶剂型涂料含有大量的挥发性有机溶剂，在使用过程中排入大气，不仅破坏环境，危害人体健康，同时也造成资源和能源的浪费，人们对溶剂型工业涂料的需求也日趋减少。为促进节能环保，2015年国务院对涂料行业下发了《关于对电池、涂料征收消费税的通知》，自2015年2月1日起在生产、委托加工和进口环节对涂料征收消费税。因此，在涂料研发和生产过程中，开发低溶剂型、高固体份，并在性能、价格、使用条件方面具有竞争优势的树脂产品显得尤为重要。粉末涂料、水性涂料、紫外光固化涂料和高固含量涂料因VOC含量低，使其在涂装过程中能达到规定的排放标准。水性涂料的VOC指标虽容易达到要求，但其含有的成膜助剂和胺类中和剂都具有很大的光化学活性，挥发的VOC对臭氧的影响也不容忽视，且其光泽、耐久性、耐腐蚀性较差，不能全部取代溶剂型涂料；粉末涂料虽然不使用溶剂，但是其施工较为复杂；高固含量涂料挥发的VOC含量很低，施工性能好，在环境保护及漆膜性能方面是较为理想的产品，因此对高固体份树脂的研究也随之成为重点工作。高固体份涂料是指其固体含量在65％～85％的涂料，即VOC含量≤420g/L，高固体份涂料的核心问题是设法降低成膜物质的相对分子质量，降低黏度，提高溶解性，在成膜过程中靠有效的交联反应，保证完美的涂层质量。高固体份涂料的关键是高固体份树脂的制备。

现有的卷材涂料大部分以聚酯-氨基体系以及环氧-聚氨酯体系为主，同时还有氟碳、硅改聚酯等体系均为溶剂型体系。市场上所有产品都在消费税缴纳范围，这将会大幅削弱企业的盈利能力。在面对国家与社会对于环保关注越来越高的情况下，产品的转型升级已迫在眉睫。聚酯树脂是涂料中应用较广的一种合成树脂，也是目前我国应用比较广的合成树脂之一。环保型高固体份聚酯树脂具有高固体份的特点，它节省大量的有机溶剂，即节约资源又减轻环境污染，可以在油漆、涂料、油墨等领域得到广泛应用，是一种具有广阔市场发展前景的环境友好型涂料。随聚酯树脂相对分子质量的增加，分子链伸长，树脂的黏度也随之增加。因此传统的聚酯树脂很难满足高固低黏的要求。高固体份聚酯树脂涂料要求对成膜树脂的结构和涂料配方进行重新设计。

性能优异的涂料主要取决于其基体树脂的分子结构设计，高固体份、低VOC含量聚酯树脂分子结构设计应考虑以下：改变酯结构以降低树脂的粘度，降低酯的相对分子质量；相对分子质量小的酯，可以明显降低聚酯树脂的粘度；但是相对分子质量过低会影响成膜物的性能，一般认为相对分子质量为1000-1300比较合适。提高相对分子质量的均匀度，改变反应条件使酯的相对分子质量分布在较小的范围内可以使聚酯树脂的粘度明显降低。减小树脂的极性来降低聚酯树脂的粘度，主链对树脂的极性影响较小，也不容易进行改变，一般是通过增加侧链的含量，来达到减小树脂的极性的目的。

张剑飞等(涂料工业，44.11(2014):18-24)讨论了不同二元酸和多元醇对羟基聚酯树脂结构的影响，以六氢苯酐、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷、三羟乙基异氰尿酸酯为主要原料合成高固体份、高羟基值聚酯树脂，在140℃下将六氢苯酐、1,6-己二醇进行开环反应，再在160℃开始酯化反应，属于一步酯化反应。