包含碳水化合物基聚酯的气干型油漆组合物制造技术

本发明专利技术涉及通过使（ｉ）碳水化合物或其酰基酯，（ｉｉ）干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物，（ｉｉｉ）非芳族多元羧酸的烷基酯进行酯基转移或酯交换反应可制得的聚酯。本发明专利技术还涉及制备聚酯的方法，包括酯基转移或酯交换步骤。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气干型清漆或半干型涂料组合物。更具体的是，本专利技术涉及由可再生材料制备的聚酯及其作为所述气干型清漆或油漆或木材着色料中粘结剂的用途。本专利技术还涉及制备所述聚酯的方法以及包含所述聚酯的气干型清漆或油漆或木材着色料组合物。
技术介绍
要求使挥发性有机化合物(VOC)散发最小已导致实质上努力降低溶剂的使用，使醇酸树脂涂料的固体含量增大，由此不改变施涂粘度。为了进一步减少环境负担和促进可持续的、CO2中性的经济，越来越需要基于最大可能使用可再生资源的醇酸油漆。WO 9938926-A1公开了可再生多元醇在醇酸树脂中的应用。大部分的醇酸树脂组分来自农业来源，但是这些粘结剂仍包含来自石化来源的二元羧酸。EP0741175A2公开了完全基于可再生原料的醇酸树脂水乳液的制备方法，所述乳液包含醇酸粘结剂和乳化剂。常规气干型醇酸树脂可以通过一种或多种多元醇、一种或多种多元羧酸或相应酸酐和长链不饱和脂肪酸或油的缩聚反应来制得。这些树脂的结构如下聚酯的主链部分由多元醇和多元羧酸组成。这一主链上共价连接来自一种或多种干性油或半干性油的脂肪酸。由于在天然油中存在，甘油是广泛使用的多元醇。合适多元醇的其它非限制性例子包括季戊四醇、二季戊四醇、乙二醇、二甘醇、丙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、二-三羟甲基丙烷和1，6-己二醇。用于合成醇酸树脂的多元羧酸以及相应的酸酐是芳族、脂族和脂环族组分，通常来自石化原料。这种多元酸的典型例子包括邻苯二甲酸及其区域异构的类似物、偏苯三酸、均苯四酸、庚二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、延胡索酸和四氢邻苯二甲酸。常规醇酸树脂的特征在于相当高的分子量和宽的分子量分布，这源自其制造方法。甚至工艺条件出现细微的变化也会导致所得粘结剂性质出现大的差异。除了性质发生变化以外，还会发生凝胶化，这可以通过降低多元羧酸∶多元醇的比例来部分抑制。所述羟基和羧酸官能团的相异反应活性是导致凝胶化和/或分子量分布变宽的其它因素。宽分子量分布会导致粘度值高。所述分子量分布可以通过尺寸排阻色谱法(一种分析分离方法，相比分子量更高的部分，所述分子量低的级分更慢从色谱柱中流出)来表现。分子量更高的部分对干燥性能有利，但是这会增大粘结剂的特性粘度，同时大量分子量低的低聚物呈现出粘度降低行为，但是对硬度产生有不利影响。因此，为了制备基于常规醇酸的油漆，需要大量脂族(一些芳族)烃溶剂，获得产物实际可行的粘度。分子量低的高固体含量醇酸树脂确实减少了溶剂需求，但是会有干燥性变差的问题。单分散性或接近单分散性的粘结剂将低溶剂需求和高干燥性能综合在一起，在固化时形成均匀交联的聚合物网状结构，这提高了综合的膜性质。在常规醇酸合成工艺中，分子量可以在工艺末期通过加入酯基转移反应催化剂、降低反应温度以及使用单官能团酸作为链终止剂来控制。由此使多分散性降低的效果明显，但是相当有限。使醇酸树脂固体含量增大的替换技术如下用快速粘度降低的氧化溶剂来代替烃溶剂；形成具有更呈球状结构的高度支化醇酸树脂(其特性粘度比更呈线型结构的相应物低)；增大油类分子的长度，同时降低酸值和基值，由此使分子间氢键数减少，并利用反应稀释概念；非挥发性低分子量组分(降低醇酸树脂的粘度并在固化时结合到聚合物网状结构中)。本专利技术的主要目的是提供由可再生材料制得的新型聚酯，它可用作粘结剂，尤其是“醇酸型”粘结剂。另一个目的是提供包含所述粘结剂的气干型油漆、清漆或木材着色组合物。本专利技术另一目的是提供分子量分布窄且具有如下一种或多种性质的粘结剂挥发性有机化合物(VOC)需求低，干燥性、硬度形成以及流平性质良好，以及保光性高。本专利技术另一目的是提供可自氧化成膜醇酸聚合物，它完全来自农业和可再生来源，适于用在涂料组合物如油漆、清漆或木材着色剂中。另一个目的是提供具有如下一种或多种性质的油漆、清漆或木材着色剂特性粘度降低，干燥快速特性或高质量的膜性能，如有限的发黄、当以厚层施涂时不会起皱、弹性和透明度。专利技术概述本专利技术涂料组合物可以满足上述至少一个或多个目的。本专利技术所述气干型油漆、清漆和木材着色组合物基于由可再生材料制得的粘结剂。其特征在于所述粘结剂由聚酯组成，所述聚酯可通过使(i)碳水化合物或其酰基酯，(ii)脂肪酸酯，(iii)多元羧酸酯进行酯基转移或酯交换反应而制得。更具体的是，本专利技术涉及通过使(i)碳水化合物或其酰基酯，(ii)干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物，(iii)非芳族多元羧酸的烷基酯进行酯基转移酯交换反应可制得的聚酯。本专利技术也包括制备所述聚酯的方法以及所述聚酯作为涂料中粘结剂的应用，尤其是用作“醇酸”型粘结剂。本专利技术还包括所述粘结剂及其在气干型油漆、清漆或木材着色组合物中的应用。详细说明在本文中，术语“酰基”是指和碳-氧双键连接的烷基。更具体的是在本文中，酰基是指通式R1CO-所示基团，其中R1表示烷基。在本文中，单独或组合使用的术语“烷基”是指直链和支链饱和烃基，它包含1-6个碳原子，较好是1-4个碳原子，更好是1-2个碳原子。这种基团的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基等。在一个实施方式中，所述碳水化合物的酰基酯是低级酰基酯，其中，本文所述“低级”是指C1-4碳原子。合适碳水化合物的酰基酯是乙酸酯、丙酸酯等。在另一实施方式中，所述干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物是短链烷基酯，其中，“短链”是指C1-6碳原子。合适的所述脂肪酸的短链烷基酯为甲酯、乙酯等。在一个实施方式中，本专利技术涉及通过使(i)碳水化合物的酰基酯，(ii)干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物，(iii)非芳族多元羧酸的烷基酯进行酯基转移或酯交换反应可制得的聚酯。在另一实施方式中，本专利技术涉及通过使(i)碳水化合物，(ii)干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物，(iii)非芳族多元羧酸的烷基酯进行酯基转移反应可制得的聚酯。在本文中，术语“碳水化合物”包括由至少2个或更多碳水化合物单元组成的任意组分。在一个实施方式中，所述碳水化合物或其酰基酯由2-6个碳水化合物单元组成。在另一实施方式中，所述碳水化合物或其酰基酯由2-4个碳水化合物单元组成。合适碳水化合物的非限制性例子包括二-，三-和低聚单糖，如蔗糖、海藻糖、蜜三糖、龙胆三糖、蔗果三糖和蔗果四糖。在一个优选实施方式中，所述碳水化合物或其酰基酯是蔗糖。为了降低不含溶剂的酯交换反应中的碳水化合物的熔点，所述碳水化合物可以通过例如乙酸酐部分或完全酰化。碳水化合物原料的取代度适于为50-100％，较好是75-100％。本文所用合适的干性脂肪酸、半干性脂肪酸或其混合物是烯键式不饱和共轭或非共轭C12-24羧酸，如油酸、蓖麻油酸、亚油酸、亚麻酸、巴西果油酸(licanoicacid)和桐酸或其混合物，通常以来自天然或合成油的脂肪酸混合物形式使用。合适天然油的例子包括但不限于红花、妥尔油、金盏花油、菜籽油、花生油、大豆油、桐油、亚麻子油、沙丁鱼油、腓鱼油、芝麻油、橄榄油、脱水蓖麻油、牛脂油、向日葵油、棉籽油以及它们的混合物。合适的可自氧化脂肪酸的碘值至少为100，较好约为100-140，表示为每克脂肪酸中碘的厘克数(例如，ASTM试验方法D-1959)。所述烷基酯较好是C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯，它可通过使（ｉ）碳水化合物或其酰基酯，（ｉｉ）干性脂肪酸、半干性脂肪酸的烷基酯或其混合物，和（ｉｉｉ）非芳族多元羧酸的烷基酯进行酯基转移或酯交换反应制得。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EA奥斯特维恩，J维吉能，J范哈弗伦，M吉拉德，
申请(专利权)人：西格马科汀斯公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]