[发明专利]丙烯酸改性聚酯树脂及其制备方法

说明书

本发明关于一种丙烯酸改性的聚酯树脂。具体来说，关于由包含季戊四醇、多元醇单体、多元有机酸单体与环烷族二元酸单体所形成主链上含有双键的聚酯预聚物，再经丙烯酸类单体接枝所制得的改性聚酯树脂。本发明亦关于经丙烯酸改性的聚酯树脂的制备方法。

技术领域

本发明关于一种丙烯酸改性聚酯树脂及其制备方法，尤其关于一种水可稀释型的丙烯酸改性聚酯树脂。

背景技术

涂料可涂布在物品表面提供保护或装饰效果，其应用广泛，功能亦各有所需。因此，如何获得具有所欲性质的涂层是极为重要的课题。

一种常见的方式为，使用相同或不同的涂料在欲涂布的物品表面上制备多层涂层。例如，可先涂布底涂(层)后，再进一步涂布一或多层的其他涂层，如油墨层、光油层、顶涂层、保护层。底涂的主要特性为与所涂布基材的表面与油墨层具有良好密着性；油墨层可提供所欲图案；光油层的主要特性则为具有高硬度(耐磨)、高柔韧性(防止涂层受撞击时破裂)及高光泽度等。当应用在食品包装材时，涂层必须耐高温、耐沸水、高硬度、高柔韧性以及具有一定程度的化学耐性等，使得在制造过程中仍然可以维持涂层的完整性。当应用于汽车工业或建筑材料时，由于常暴露于外部环境，涂层亦以能耐高温、耐沸水、高硬度、高柔韧性及具有一定程度的化学耐性者为佳。为了美观，也可能要求上述涂层具有高光泽度。

常见的涂料组合物包含丙烯酸体系涂料、聚酯体系涂料、醇酸体系涂料等。一般认为聚酯体系涂料所形成的涂层在对欲涂物基材表面的附着力、硬度、加热再塑性及抗黄变性方面优于醇酸体系涂料，而在流平性、丰满度及耐冲击性(柔韧性)优于丙烯酸体系涂料。

然而，聚酯体系的涂层所面临的一个问题是耐沸水煮以及耐蒸煮性不足，聚合物主链上的酯键容易在高温下产生水解反应而断裂，使得涂层因化学结构瓦解而性能下降。再者，因应环保政策，许多国家希望减少挥发性有机化合物的使用量(volatile organiccompound,VOC)，所以涂料领域逐渐由含大量VOC的树脂系统转移到水可稀释型的树脂系统，藉由加水稀释达到降低VOC使用量的目的。水可稀释型的树脂大多分子设计为导入亲水性较佳的官能基，如羧酸基或磺酸基，来增加树脂对水的溶解度或兼容性。然而，通过引入亲水性官能基改性的聚酯树脂其涂层易因过度亲水，导致耐水性及耐蒸煮较未改性的聚酯涂层更差。因此，聚酯体系涂料仍然有持续改良的空间。

为了解决上述问题，先前技术已揭示各种不同的方法。CN103554381A藉由叔碳酸缩水甘油酯的导入，合成丙烯酸改性聚酯来加强涂层的耐水、耐碱及耐酸性；但未揭示该树脂所形成的涂膜是否在高温下仍具有良好的耐水性，而能通过严苛的耐水煮或蒸煮测试。

另外，现有技术(CN102875945A)尝试使用三级(叔)碳酸缩水甘油酯，利用立体空间障碍保护主链上的酯键；然而，本案发明人发现，即使是使用三级(叔)碳酸缩水甘油酯进行改良，所得聚酯以水稀释后，通常在60℃的环境下仅能维持3至7天的稳定性，超过7天该涂料会有白色沉淀产生，而其涂膜的光泽度与透明度等性质均有所减损。若使用沸水处理，更致使涂层起泡脱落，密着性显著下降。

有鉴于此，技术领域中需要一种丙烯酸改性聚酯树脂，除了可维持良好的柔韧性以及耐溶剂性等优点外，还可以耐高温蒸煮，而增广其应用领域，仍是业界致力的目标。

发明内容

为了解决上述问题，经发明人反复的研究后发现，通过选用聚酯预聚物与环烷族二元酸单体以及控制(甲基)丙烯酸类单体的导入方式，可以制备出不但具有良好的柔韧性以及高耐溶剂性、高耐水性等优点外，还可以耐高温蒸煮的丙烯酸改性聚酯树脂。因此，本发明的目的在于提供一种新颖的丙烯酸改性聚酯树脂，其包含：

(i)聚酯，其包含衍生自聚酯预聚物与环烷族二元酸单体的单元，其中所述聚酯预聚物系由以下单体经由缩聚反应所制得：

(A-1)季戊四醇，

(A-2)三元醇，

(A-3)二元醇，及