[发明专利]一种聚酯树脂合成用复合环保催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚酯树脂合成用复合环保催化剂，所述催化剂包含氢氧化亚锡与草酸亚锡。本发明提供的环保复合催化剂中的氢氧化亚锡具有较高的催化活性、合成聚酯具有很高的透明度，具有固化促进剂的作用；草酸亚锡同样具有较高的催化活性、合成聚酯稍微浑浊；草酸亚锡较氢氧化亚锡价比高，调整草酸亚锡及氢氧化亚锡适当比例，在聚酯树脂清澈透明的前提下尽量提高草酸亚锡的用量使复合催化剂具有较高的性价比。该复合环保催化剂易于制备且在聚酯树脂的生产中无需调整聚酯树脂配方、工艺，制备的聚酯树脂无起霜物质，满足低温固化、无起霜的应用领域。

技术领域

本发明涉及聚酯树脂合成及聚酯树脂应用技术领域，具体是涉及一种适合聚酯树脂合成用复合环保催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

粉末涂料是一种不含溶剂的固体涂料，使用过程中无VOC排放，是理想的环保型涂料之一。粉末涂料需要高温烘烤熔融流平和固化成膜，尤其在工程机械涂料涂装行业，机械部件较重，固化时基材及涂料吸热量大，工件离开烘道后蓄热量的，余热释放慢，粉末涂层表面会析出一层粉霜状物质，降低涂层光泽，影响涂层的装饰性能、加工性能及机械性能等。该白霜物质为2个对苯二甲酸和2个新戊二醇反应成环物，该产物没有反应活性基团，在涂层中以游离形式存在，分子量为468.18，在热量作用下迁移到涂层表面，温度大于120℃时，白霜从涂层中迁移到涂层表面，温度＞160℃时，白霜从涂层表面脱附。

要解决粉末涂料涂层无起霜现象，一是无起霜物质；二是有起霜物质，但起霜物质不能析出、挥发、升华而出涂层。聚酯树脂主要以原料PTA(对苯二甲酸)和NPG(新戊二醇)为主，PTA、NPG是聚酯合成的重要原料，为了降低粉末涂料配方的成本几乎不可避免大量使用PTA和NPG，因为NPG是保证润湿和耐候性的主要多元醇，而PTA是保证Tg、成本、柔韧性的主要多元酸。所以聚酯树脂生产中不可避免的大量使用PTA和NPG，在通常催化体系下会产生起霜物质，PTA对位结构易于NPG形成C22环状化合物，C22环状物残留在聚酯中，会使聚酯熔融粘度降低，会对粉末涂料起增塑作用，在紫外光老化过程中，C22环状物迁移至涂料表面，增加了粉末涂料的空穴和吸水率，加速粉末涂料水解。为了降低起霜物质含量一般有：一降低NPG添加量的聚酯树脂，耐候性下降；二低或无PTA的高耐候性聚酯，聚酯树脂的成本高；将上诉两种聚酯混用可以降低起霜物质的要求，但使用繁琐且需要重新调整及验证粉末涂料、涂层的各项指标。

聚酯树脂的合成工艺一般分为三个阶段，第一阶段酯化反应生成端羟基聚酯树脂，其中搅拌速率(150±50r/min)、升温方式(程序升温)、升温速率(5-15/℃h)及第一阶段终点控制(酸值10-15mgKOH/g；第二阶段加入醇解剂，反应温度在245-255℃至产物清澈透明，终点控制酸值40-45mgKOH/g；第三阶段真空缩聚，反应温度220-230℃，时间2-3h，真空度-0.095-0.098Mpa，酸值在32-38mgKOH/g，Tg≥60℃，软化点100-120℃，熔融粘度5000-7000mPa.s/200℃，再加入抗氧剂等助剂搅拌分散均匀降温出料。目前抗起霜聚酯树脂主要存在两方面的问题：一是通过优化聚酯配方后成本大幅提高，二是涂料施工工艺要求高，操作繁琐。

为了满足粉末涂料的反应活性，满足烘烤固化条件需要添加固化促进剂，使涂膜性能达到指标要求。添加固化促进剂降低固化温度和缩短固化时间，降低能耗，提高效率，且扩大粉末涂料的应用范围，扩大在底材不耐热领域，如木制家具行业的应用。固化促进剂可以在制粉过程中添加，也可以在聚酯树脂中添加。由于添加量很少，在制粉过程中添加很难分散均匀，如局部浓度过大容易产生凝胶，在涂层表面形成缺陷，如在合成聚酯树脂中添加，由于此时聚酯树脂的粘度相对较小，固化促进剂容易分散均匀。在聚酯树脂合成后期添加存在如下问题：(1)后期聚酯树脂的粘度很高，很少量的固化促进剂混合不均匀，导致同一批次聚酯树脂固化活性差异较大；(2)一般固化促进剂都是小分子化合物，易吸水失去活性。