一种作为汽车中涂漆的聚酯水分散体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低酸值，高分子量的可作为汽车中涂漆的聚酯水分散体，该分散体包含有（Ａ）水可分散聚酯树脂、（Ｂ）中和剂和（Ｃ）水发明专利技术还公开了该聚酯分散体的制备方法；该聚酯水分散体具有优良的存储稳定性，与固化剂等其它组份配合而成的涂料组合物可用于多层涂膜，特别适于用作汽车中涂漆，固化后得到的涂膜具有优异的耐水、抗石击性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低酸值，高分子量的作为汽车中涂漆的聚酯水分 散体，该聚酯水分散体形成的涂膜具有优异的综合性能，可广泛应用 于各种汽车车身的涂装，本专利技术还涉及该聚酯水分散体的制备方法。
技术介绍
近年来随着环境保护的观念日益深入人心，限制可挥发性物排放量(VOC)已经在各国相继成为法规。市场上现有的溶剂型涂料产品及配套涂装工艺已经违背了可持续发展的要求。聚酯树脂作为成膜物质具有良好的性能，对于各种基材的涂装， 其漆膜具有耐候，耐溶剂，附着力强等特点。因此，从环境保护和限制voc排放量的角度出发，水分散聚酯树脂涂料具有很好的发展前 學汽车车身涂层是多层体系，通常包括电泳沉积底漆层，中涂层， 面漆层等，其中中涂漆可增加底漆与面漆的附着力，具备一定的硬度和柔韧性，提供涂膜抗石击性能。通常，为了提高抗石击性能， 一种 简单有效的方法就是提高树脂的分子量。然而，分子量的提高意味着 树脂粘度的上升，从而需要使用更多的溶剂。现有的一般中涂漆工艺是，使用溶剂型涂料树脂和三聚氰胺甲醛 树脂或其他固化剂作为成膜物质，烘烤固化后得到性能合适的涂膜。然而大量地使用有机溶剂，不符合限制voc排放量的要求，存在火灾隐患、危害工人的身体健康，特别是对生态环境造成不可逆的破坏。欧洲专利EP 1 285 937 A2公开了一种水分散聚酯树脂，采用封 闭多异氰酸酯作为固化剂，固化后得到抗石击性能优良的涂膜，然而 该聚酯分散液具有过高的酸值，残留的羧基对涂膜的耐水耐盐雾性能 造成不利的影响。中国专利CN 1549849A公开了一种低粘度的耐碎石冲击水分散 聚酯树脂涂料，有机溶剂含量小于5%，但酸值高达40-50，同样影 响涂膜的耐水性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种低酸值、高分子量且具有优异存 储稳定性的聚酯水分散体，并能与其他组合物一起配合，固化成膜后 具有良好的耐水和耐溶剂性能，附着力和抗石击能力强。本专利技术的第二个目的是要提供一种该聚酯水分散体的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种作为汽车中涂漆的聚酯水分散体，其特征在于该分散体包含有(A)水可分散聚酯树脂、(B)中和剂和(C) 7jC，所述聚酯树酯是将一种或多种多元酸与一种或多种多元醇混合均匀，进行熔融縮聚 反应，在反应后期引入亲水基团到聚酯分子链上，反应结束后加入一种或多种有机溶剂溶解所得的聚合物，其分子量介于4000 8000, 羟值低于60mg KOH/g，酸值介于15~35mg KOH/g，平均粒度小于 500nm。该分散体40。C下粘度低于20 mPa*S，有机溶剂的含量小于5%。本专利技术的多元羧酸可以是对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、 苯酐、偏苯三酸、偏苯三酸酐中的一种或多种，或脂肪族羧酸中的1， 4一环己烷二羧酸、丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、富马酸中的一种或几种；多元醇多元醇是乙二醇、丙二醇、1， 3 — 丁二醇、二甘 醇、二丙二醇、1， 4一环己烷二甲醇、1, 3—丙二醇、1， 6—己二醇、 新戊二醇中的一种或几种。上述多元酸组分中以摩尔计含有至少50%的芳香族多元羧酸， 多元醇组分中以摩尔计含有至少60%的乙二醇和/或新戊二醇。本专利技术采用的水可分散聚酯树脂具有足够的可被中和形成水分 散盐的-COOH基团。中和剂的物质为NaOH、 KOH、氨水、二乙胺、三乙胺、二乙醇 胺或二甲基乙醇胺。该分散体中还包含有固化剂，所述的固化剂为封端异氰酸酯或氨 基树脂。上述作为汽车中涂漆的聚酯水分散体的制备方法，包括有如下步，骤采用逐步聚合的方法，制备高分子量的具有足够-COOH基团的 聚酯树脂，该聚酯分子量介于4000 8000,酸值介于15 35mg K0H/g，羟值低于60mg KOH/g;将聚酯(A)溶解在有机溶剂中， 加入中和剂中和至必要的中和度；将得到的聚酯溶液与水混合，形成 聚酯/溶剂/水三元共混物，进行相反转自乳化过程，并在低于6(TC的 温度下抽除有机溶剂。在聚合反应过程中，必要时可使用縮聚反应催化剂，所述催化剂为有机锡类、钛酸酯类或氧化锑类化合物。 以下是本专利技术采用的最优技术方案-聚酯树脂(A)可分散在水(C)介质中，不需要使用表面活性 齐廿。本专利技术的聚酯树脂的酸值大于或等于15mg KOH/g小于35mg KOH/g，如果酸值大于35mgKOH/g，涂膜耐水性能下降。当酸值低 于15mgKOH/g，很难形成均一的水分散体。聚酯树脂包含一定量的 羟基官能团，为不至于影响涂膜耐水性，羟值应低于60mgKOH/g， 优选为30 50mgKOH/g。聚酯树脂数均分子量在4000 8000之间，优选为5000-7000，当 分子量低于4000时，不易得到较好的综合性能，分子量大于8000或 更大时，不容易获得优良存储稳定性的水分散体。对于玻璃化温度没 有特别的限制，但从汽车涂料应用要求出发，介于-2(TC 8(TC为佳。本专利技术的聚酯树脂(A)由如下必要的组分合成多元酸")， 多元醇(a2)，其他多元酸和多元醇(a3)。多元酸(ai)可以是芳香族多元羧酸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、 邻苯二甲酸、苯酐、四氢苯酐、六氢苯酐中的一种或几种；可以是脂 肪族羧酸l， 4一环己垸二羧酸、丁二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、 富马酸中的一种或几种。多元醇(a2)可以是乙二醇、丙二醇、1， 3 — 丁二醇、二甘醇、 二丙二醇、1， 4-环己烷二甲醇、1， 3 —丙二醇、1， 6—己二醇、新 戊二醇中的一种或几种。其他多元酸和多元醇(a3)包括偏苯三酸酐、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙垸、e-己内酯等。特别的，多元酸(a》中芳香族多元酸的摩尔百分比至少50%, 低于50%会降低硬度和耐划伤性能。多元醇(a2)中乙二醇和新戊二 醇的摩尔百分比至少为60%，低于60%会降低耐水和耐化学性能。 根据性价比，芳香族多元酸中优选使用对苯二甲酸和间苯二甲酸，并 且所占芳香族多元酸的摩尔百分比大于60%为宜。还可能包括一种摩尔含量不超过5 %的三官能度或更高官能度的 多元醇，例如丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。聚酯树脂可在熟知的工艺条件下通过一种或多种多元酸和一种 或多种多元醇进行縮聚反应制备，本专利技术采用的工艺为氮气保护， 在180 260。C下，进行酯化反应3 7h，随后投入縮聚反应催化剂， 使用抽真空设备抽除体系内空气、水等小分子物质，进行缩聚反应， 直到聚合物达到所需的分子量。根据情况，可能需要使用縮聚反应催化剂，常用的催化剂包括有 机锡类、钛酸类、锑类化合物等。在縮聚反应后期，加入一种多元酸或多元醇组分在氮气保护下进 行解聚反应以获得所需要的酸值或羟值。用于解聚反应的多元酸优选为芳香族多元酸，例如芳香族二元酸 (对苯二甲酸、间苯二甲酸，苯酐)和芳香族多元酸偏苯三酸(酐)。用于解聚反应的多元醇优选为新戊二醇、乙二醇等。在抽除体系内空气、水等小分子物质时，体系内压力控制在1000 Pa或更低。"解聚"法是一种有效控制聚酯树脂分子量和调节聚酯官能团的 聚合手段，例如，若要合成分子量较高的聚酯树脂，在聚合度较高的 情况下，分子量不易得到有效控制，因此，在聚合后期加入适量对苯 二甲酸，可以引发同步的解聚和縮聚反应，从而为最后得到的聚酯树 脂提供一个合适的酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作为汽车中涂漆的聚酯水分散体，其特征在于该分散体包含有（Ａ）具有自乳化性能的聚酯树脂、（Ｂ）中和剂和（Ｃ）水，所述聚酯树脂是将一种或多种多元酸与一种或多种多元醇混合均匀，进行熔融缩聚反应，在反应后期引入亲水基团到聚酯分子链上制备的，聚酯树脂的数均分子量高于４０００，羟值低于６０ｍｇＫＯＨ／ｇ，酸值介于１０～３０ｍｇＫＯＨ／ｇ，用中和剂中和后加水分散，其平均粒径小于５００ｎｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王炼石，欧阳鎏，张安强，冯兆均，冯兆华，阮伟明，
申请(专利权)人：广东雅图化工有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]