一种水性聚酯树脂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种水性聚酯树脂的制备方法及应用，利用纯对苯二甲酸或对苯二甲酸为主要原料生产水性饱和聚酯树脂，用于饱和聚酯树脂材料、水性聚酯树脂涂料、水性聚酯树脂胶黏剂等领域。创新了超细水性饱和聚酯树脂制造方法。利用此原理和条件，可以开拓出对苯二甲酸的多用途应用途径，制造的水性饱和聚酯树脂，用高温烘烤成网交联，改进了以前传统采用碱中和酸羧基的水性聚酯树脂的制造工艺特点，产生完全的绿色环保水性聚酯树脂产品，经济效益和社会效益巨大。

Preparation and application of a waterborne polyester resin

The invention discloses a preparation method and application of water-borne polyester resin, which uses pure terephthalic acid or terephthalic acid as the main raw material to produce water-borne saturated polyester resin, and is used in the fields of saturated polyester resin material, water-borne polyester resin coating, water-borne polyester resin adhesive, etc. The manufacturing method of super fine waterborne saturated polyester resin was innovated. By using this principle and condition, the multi-purpose application of terephthalic acid can be exploited, and the water-borne saturated polyester resin can be manufactured. The water-borne saturated polyester resin can be crosslinked by baking at high temperature, and the manufacturing process characteristics of the water-borne polyester resin which used to neutralize alkali and carboxylic acid groups can be improved. Economic and social benefits are enormous.

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚酯树脂的制备方法及应用
本专利技术属于水性聚酯树脂应用和制备领域，涉及一种水性饱和聚酯树脂的制造方法及应用。
技术介绍
聚酯树脂由二元酸或多元酸和二元醇或多元醇参与酯化缩聚而成的高分子化合物的总称。聚酯树脂分为饱和聚酯树脂和不饱和聚酯树脂，饱和聚酯是指合成原料中不含除苯环外的不饱和键的聚合酯化物。合成饱和聚酯树脂的主要原料是二元酸、二元醇和三元酸、三元醇，个别的还有一元醇或一元酸。最常用的醇是新戊二醇，乙二醇，丙二醇，三元醇主要是三羟甲基丙烷、三羟乙基乙烷，四元醇为季戊四醇。二元酸有己二酸、葵二酸，最常用的芳香族二元酸是邻苯二甲酸，间苯二甲酸、对苯二甲酸，三元酸有偏苯三酸酐。利用上述醇和酸互配化学合成酯化反应生成的酯化物，即为聚酯树脂。通过对聚酯树脂配方的调整，如多元醇过量，可以得到羟基终止的聚酯。如果多元酸过量，则得到的是以羧基终止的聚酯。传统方中将过量的酸羧基用胺或氨中和，则可得到水溶性聚酯树脂。并用调整配方工艺，可分别生产饱和聚酯树脂和不饱和聚酯树脂，两种聚酯树脂都要用溶剂稀释才可使用。多元酸和多元醇都有各自的特性，决定了它们的过程应用性。酯化反应中多元酸的反应合成的物化条件的优劣排序是：邻苯二甲酸＞间苯二甲酸＞对苯二甲酸；酯化反应生成物的理化特性的优劣排序是：对苯二甲酸＞间苯二甲酸＞邻苯二甲酸；合成反应中一般多数采取用合成条件来决定需所取的原料，一般比较少用对苯二甲酸来合成聚酯，主要用来调整聚酯的Tg。是因为若用对苯二甲酸作为聚酯合成中的原料，它难溶难融，熔点高，不溶于一般有机溶剂，合成反应温度高，时间长，生成物聚酯Tg高，粘度高，相容性差，产品需要添加溶剂稀释，应用时会产生大量的气体VOC。生产中一般配比用量较少，故而决定了对苯二甲酸的应用范围较窄，用量少。聚酯虽然大量应用于涤纶的制造，但在工程应用上还是受到一定的局限。采用不同的多元酸和多元醇可合成出不同类型、不同特性的饱和聚酯树脂。若使用的都是直链结构的二元醇和二元酸，产生的就是只含直链结构的聚酯树脂，若使用的多元酸中含苯环(例：苯酐、对苯二甲酸、偏苯三酸酐等)产生的就是含有苯环结构的聚酯树脂，有其特出的性能，尤其是对苯二甲酸的衍生物，具备聚酯树脂通用性强、附着力好、耐侯性、有硬度、柔韧性，耐热性、强度冲击性、耐化学性的优点等最强的优点。若采用化学反应中引入除多元醇、多元酸之外的其它成份，产生的就是改性聚酯树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种一种水性聚酯树脂的制备方法及应用。本专利技术公开了一种水性聚酯树脂的制备方法，包括如下步骤：1)以对苯二甲酸或对苯二甲酸与其它有机酸的混合酸为酸液，与二元醇或多元醇为醇液；将酸液和醇液混合搅拌制浆，制浆后加入酯化合成反应器，其中酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2-3；2)用惰性气体置换酯化合成反应器；控制升温速度为2-4℃/min，反应30-60min；此时塔顶不断蒸出水分，待蒸馏出水1-2小时后，关闭反应器冷却系统连通大气的出口阀门，使反应器以30-50℃/h速度升温，釜内温达到170-190℃后，继续升温反应2-3小时，随反应排出酯化生成的水分；再继续以10-30℃/h速度升温，在220-260℃条件下反应，到出现塔顶温度自动下降且没有液体蒸出时或塔顶温掉到150℃以下时，停止反应；3)利用反应釜酯化合成余热，抽真空脱挥，脱除未反应多余的醇，真空度保持在0.01Mpa-0.05Mpa，时间为10-30分钟；然后将酯化生成的端羟基聚酯产物冷却到140℃以下，得到水性聚酯树脂。本专利技术公开了一种水性聚酯树脂为主要成分的树脂浆料，所述树脂浆料的制备方法如下：将水性聚酯树脂配比清水，其中水性聚酯树脂︰水的质量比例为3︰4-6，通过送料泵压进超细研磨机磨碎成半透明浆体，储存作为聚酯预聚体基本主材；在聚酯预聚体基本主材中加入固化剂，所述的固化剂为水性酚醛树脂、水性氨基树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性缩醛树脂、水性丙烯酸树脂、水性含氟硅树脂中的一种或多种，预聚体基本主材︰固化剂的质量比为5︰1-5，加入聚酯树脂功能助剂，聚酯树脂功能助剂加入量为1-10wt％，调整树脂浆料的pH值在7-9范围内；所述的水性聚酯树脂的制备步骤如下：1)以对苯二甲酸或对苯二甲酸与其它有机酸的混合酸为酸液，与二元醇或多元醇为醇液；将酸液和醇液混合搅拌制浆，制浆后加入酯化合成反应器，其中酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2-3；2)在惰性气体氛围下，酸液与醇液进行酯化反应；3)利用反应釜酯化合成余热，抽真空脱挥，脱除未反应多余的醇，然后将酯化生成的端羟基聚酯产物冷却，得到水性聚酯树脂。优选的，酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2.1-2.5。优选的，所述的其它有机酸包括己二酸、葵二酸、丙烯酸、邻苯二甲酸，间苯二甲酸中的一种或多种，对苯二甲酸在酸液中的质量百分比大于30％。优选的，所述的二元醇为乙二醇、丙二醇、新戊二醇中的一种或多种。优选的，所述的在惰性气体氛围下，酸液与醇液进行酯化反应，具体为：用氮气置换酯化合成反应器；控制升温速度为2-4℃/min，反应30-60min；此时塔顶不断蒸出水分，待蒸馏出水1-2小时后，关闭反应器冷却系统连通大气的出口阀门，使反应器以30-50℃/h速度升温，釜内温达到170-190℃后，继续升温反应2-3小时，随反应排出酯化生成的水分；再继续以10-30℃/h速度升温，在220-260℃条件下反应，到出现塔顶温度自动下降且没有液体蒸出时或塔顶温掉到150℃以下时，停止反应。优选的，所述的步骤3)具体为：利用反应釜酯化合成余热，抽真空脱挥，脱除未反应多余的醇，真空度保持在0.01Mpa-0.05Mpa，时间为10-30分钟；然后将酯化生成的端羟基聚酯产物冷却到140℃以下，出料、造粒、得到水性饱和聚酯树脂。本专利技术公开了一种所述树脂浆料在制备水性饱和聚酯树脂材料、水性聚酯树脂胶黏剂或水性聚酯树脂涂料中的的应用。本专利技术公开了一种所述树脂浆料的应用，将树脂浆料涂覆、浸渍、混合进入到被涂浸物件内部或表面上，烘烤固化前先低温缓慢脱水，脱水温度低于60℃，避免产生气泡。当水分脱除干净时，使涂覆胶黏物件迅速升温到120-200℃，烘烤时间为5-60分钟，达到热固化网状交联。超量利用对苯二甲酸与其它多元酸，与二元醇或其它多元醇化学合成饱和聚酯，再粉碎或直接用水稀释磨细，制造成水性饱和聚酯树脂，是一种全新的制造水性聚酯树脂的创新专利技术。新工艺生产的完全水性饱和聚酯树脂中对苯二甲酸摩尔配比率用量增加，生成的聚酯树脂结晶点高，强度提高，耐热性好，应用面广泛，完全无溶剂VOC，水性环保，绿色产品。新水性饱和聚酯树脂低价位的对苯二甲酸用量多，成本低，经济效益好，社会经济效益显著。综上三点所述，利用对苯二甲酸与二元醇化学合成饱和聚酯，可以彻底增加水性树脂行业内的产品种类，填补了对于水性饱和聚酯树脂的制造和使用方法中技术和品种的空白，性能条件均能达到和超过溶剂型聚酯产品的水平，值得大力推广使用。具体实施方式本专利技术实施例用对苯二甲酸或协同其它多元酸，再和二元醇或多元醇，按要求比例加入醇酸混合容器中搅拌混合制浆，按反应要求配比对苯二甲酸和二元醇为1∶2-3mol的比例搅拌混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性聚酯树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)以对苯二甲酸或对苯二甲酸与其它有机酸的混合酸为酸液，与二元醇或多元醇为醇液；将酸液和醇液混合搅拌制浆，制浆后加入酯化合成反应器，其中酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2‑3；2)用惰性气体置换酯化合成反应器；控制升温速度为2‑4℃/min，反应30‑60min；此时塔顶不断蒸出水分，待蒸馏出水1‑2小时后，关闭反应器冷却系统连通大气的出口阀门，使反应器以30‑50℃/h速度升温，釜内温达到170‑190℃后，继续升温反应2‑3小时，随反应排出酯化生成的水分；再继续以10‑30℃/h速度升温，在220‑260℃条件下反应，到出现塔顶温度自动下降且没有液体蒸出时或塔顶温掉到150℃以下时，停止反应；3)利用反应釜酯化合成余热，抽真空脱挥，脱除未反应多余的醇，真空度保持在0.01Mpa‑0.05Mpa，时间为10‑30分钟；然后将酯化生成的端羟基聚酯产物冷却到140℃以下，得到水性聚酯树脂。

【技术特征摘要】
1.一种水性聚酯树脂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)以对苯二甲酸或对苯二甲酸与其它有机酸的混合酸为酸液，与二元醇或多元醇为醇液；将酸液和醇液混合搅拌制浆，制浆后加入酯化合成反应器，其中酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2-3；2)用惰性气体置换酯化合成反应器；控制升温速度为2-4℃/min，反应30-60min；此时塔顶不断蒸出水分，待蒸馏出水1-2小时后，关闭反应器冷却系统连通大气的出口阀门，使反应器以30-50℃/h速度升温，釜内温达到170-190℃后，继续升温反应2-3小时，随反应排出酯化生成的水分；再继续以10-30℃/h速度升温，在220-260℃条件下反应，到出现塔顶温度自动下降且没有液体蒸出时或塔顶温掉到150℃以下时，停止反应；3)利用反应釜酯化合成余热，抽真空脱挥，脱除未反应多余的醇，真空度保持在0.01Mpa-0.05Mpa，时间为10-30分钟；然后将酯化生成的端羟基聚酯产物冷却到140℃以下，得到水性聚酯树脂。2.一种水性聚酯树脂为主要成分的树脂浆料，其特征在于所述树脂浆料的制备方法如下：将水性聚酯树脂配比清水，其中水性聚酯树脂︰水的质量比例为3︰4-6，通过送料泵压进超细研磨机磨碎成半透明浆体，储存作为聚酯预聚体基本主材；在聚酯预聚体基本主材中加入固化剂，所述的固化剂为水性酚醛树脂、水性氨基树脂、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性缩醛树脂、水性丙烯酸树脂、水性含氟硅树脂中的一种或多种，预聚体基本主材︰固化剂的质量比为5︰1-5，加入聚酯树脂功能助剂，聚酯树脂功能助剂加入量为1-10wt％，调整树脂浆料的pH值在7-9范围内；所述的水性聚酯树脂的制备步骤如下：1)以对苯二甲酸或对苯二甲酸与其它有机酸的混合酸为酸液，与二元醇或多元醇为醇液；将酸液和醇液混合搅拌制浆，制浆后加入酯化合成反应器，其中酸液中的羧基与醇液中的羟基的摩尔比为1∶2-3；2)在惰性气体氛围下，酸液与醇液进行酯化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅立民，
申请(专利权)人：绍兴立源科技信息有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33