一种改性聚酯树脂及其制备方法、一种隔热无卤阻燃的粉末涂料技术

本发明专利技术提供了一种改性聚酯树脂及其制备方法、一种隔热无卤阻燃的粉末涂料，原料为：多元醇：15

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚酯树脂及其制备方法、一种隔热无卤阻燃的粉末涂料


[0001]本专利技术属于粉末涂料
，具体涉及一种改性聚酯树脂及其制备方法、一种隔热无卤阻燃的粉末涂料。

技术介绍

[0002]粉末涂料目前广泛应用于金属材料、塑料和热敏性材料表面涂装，起到防腐、耐候、装饰等作用。随着现代工业以及家用电器等领域的发展，对零部件以及表层涂层的阻燃要求越来越高。目前粉末涂料主要采用的是无卤阻燃的原理，主要是在粉末涂料中添加氢氧化铝、磷氮类无卤阻燃剂等，如中国专利CN104893501A，CN114437613A，CN109705704A等。但是其不能解决聚酯树脂本身可燃的问题。
[0003]考虑到聚酯树脂本身可燃，因此目前聚酯树脂厂家开发了很多具备阻燃性性能的聚酯树脂，2017年8月22日公开的公开号为CN 107082876 A的专利“一种阻燃型聚酯树脂、其制备方法及包含其的粉末涂料”，其公开的聚酯树脂由以下主要原料经共聚反应制得：2
‑
溴
‑2‑
硝基
‑
1,3
‑
丙二醇，新戊二醇、三羟甲基三聚氰胺，三羟甲基氧化磷、四溴对苯二甲酸、均苯四甲酸二酰胺物、封端剂。其在聚酯树脂主链上面引入卤素以及磷等体系，已实现阻燃的效果。然而其含卤元素，着火后生成有毒烟雾如卤化氢等，容易致人中毒。
[0004]现有技术还有含磷的酸如磷酸和亚磷酸等具有强烈的脱羟基作用，容易导致聚酯树脂在合成过程中的降解以及对反应设备如不锈钢反应釜等腐蚀，因此目前市场上没有商业化的具备阻燃功能磷聚酯树脂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性聚酯树脂及其制备方法，采用多元醇和含硅原材料醇解，制备含硅的多元醇并用于制备聚酯树脂；另外在真空缩聚的后期引入磷氧键，成功制备含硅氧键和磷氧键的改性聚酯树脂。
[0006]本专利技术还有一个目的在于提供一种隔热无卤阻燃的粉末涂料，利用上述改性聚酯树脂为原料，且利用粉末涂料中填料表面进行二氧化硅包覆处理，提高了改性聚酯树脂和填料之间的相容性，改性聚酯树脂中的硅氧键在高温下热解成Si
‑
O
‑
Si等类似于二氧化硅的结构，这样和二氧化硅包覆填料体系一起组成致密的二氧化硅三维网络；改性聚酯树脂中磷氧键可以显著的提高其与含磷阻燃剂的相容性，在高温下改性聚酯树脂和阻燃剂一起协同形成致密的在高温热解成聚偏磷酸薄膜，形成的类似于二氧化硅的三维网络结构和聚偏磷酸薄膜涂覆在基材表面，协同实现隔热无卤阻燃的目的。本专利技术获得的隔热无卤阻燃的粉末涂料氧指数增加到29
‑
33，显著的增加了粉末涂料的阻燃性能。
[0007]本专利技术具体技术方案如下：
[0008]一种改性聚酯树脂，包括以下质量百分比的原料：多元醇：15
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45wt％；芳香多元酸35
‑
60wt％；支化剂：0.01
‑
2wt％；含硅原材料：3
‑
15％；酸解剂：3
‑
18wt％；催化剂0.03
‑
0.15wt％；固化促进剂0.01
‑
1wt％，含磷原材料2～10％wt；上述各原料质量百分比之和为100％。
[0009]所述多元醇选自新戊二醇(NPG)，乙二醇(EG)，甲基丙二醇(MPO)，乙基丁基丙二醇(BEPD)和环己烷二甲醇(CHDM)中的一种或多种者组合物。
[0010]所述芳香多元酸采用对苯二甲酸(PTA)和间苯二甲酸(IPA)中的一种或者两者的混合物，优选的，至少含间苯二甲酸且含量至少50％wt。
[0011]所述支化剂采用三羟甲基丙烷(TMP)和三羟甲基乙烷(TME)中的一种或者两种混合。
[0012]所述含硅原材料为硅油、烷基硅烷、芳香基硅烷或硅树脂中的一种或几种，优选含硅原材料的平均官能度小于2.5，更加优选的是小于2.2；
[0013]所述含硅原材料中硅元素的质量占总聚酯树脂的质量分数是1～5％wt；
[0014]所述硅油，选自甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、二甲基硅油、二乙基硅油、二苯基硅油或者甲基苯基硅油；所述烷基硅烷选自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷；所述芳香基硅烷选自二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、乙基苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷；所述硅树脂选自陶氏6018或者2080等。
[0015]所述酸解剂采用间苯二甲酸(IPA)、己二酸(ADA)、1，4环己烷二甲酸(CHDA)和富马酸(FCC)中的一种或者多种的混合，优选的，所述酸解剂至少含IPA且用量不低于50wt％。
[0016]所述催化剂为锡类催化剂，优选二丁基氧化锡，三丁基氧化锡，二羟基丁基氯化锡，草酸亚锡，单丁基氧化锡中的一种或者几种，基于树脂的总质量，其使用量是0.03～0.15％wt。其中用于催化多元醇、支化剂和含硅原材料之间的反应的部分作为催化剂A，催化剂A占总催化剂的质量比例为30～70％wt；用于催化酯化反应的部分作为催化剂B，占总催化剂的质量比例为70～30％wt。催化剂A和催化剂B的用量之和为催化剂的总用量。
[0017]所述固化促进剂剂采用四乙基溴化铵，四甲基溴化铵，苄基三乙基氯化铵，三苯基乙基溴化膦、二月桂酸二丁基锡的一种或者几种，基于树脂的总质量，其使用量是0.01～1％wt；
[0018]所述含磷原材料选自磷酸三甲酯，磷酸三乙酯，亚磷酸三甲酯，亚磷酸三乙酯，磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、磷酸丁基二苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、三(氯乙基)磷酸酯、磷酸三丁酯或甲苯基二苯基磷酸酯任意一种或几种。所述含磷原材料中磷元素占改性聚酯树脂质量分数的0.5
‑
4％wt。
[0019]所述改性聚酯树脂，其数均分子量在2000
‑
5000g/mol，玻璃化转变温度(Tg)≥56℃，酸值在22
‑
50mgKOH/g树脂，硅元素的质量占总聚酯树脂的质量分数是1～5％wt，磷元素占聚酯树脂质量分数的0.5
‑
4％wt。
[0020]本专利技术提供的一种改性聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0021]1)将配方量的多元醇、支化剂、含硅原材料和催化剂A投入反应釜中加热融化，随后在氮气气氛中加热升温至195
±
3℃，反应至无液体生产；
[0022]2)随后降温至140
‑
185℃并将配方量芳香多元酸和催化剂B同时投入反应釜中，在氮气氛加热升温至235
‑
255℃并维持，待体系澄清后取样检测酸值(AV)达到5
‑
20mgKOH/g树脂；
[0023]3)再加入配方量酸解剂并维持温度235
‑
250℃下进行酸解封端，待聚酯的酸值35～60mgKOH/g树脂，降温至230
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚酯树脂，其特征在于，所述改性聚酯树脂包括以下质量百分比的原料：多元醇：15
‑
45wt％；芳香多元酸35
‑
60wt％；支化剂：0.01
‑
2wt％；含硅原材料：3
‑
15％；酸解剂：3
‑
18wt％；催化剂0.03
‑
0.15wt％；固化促进剂0.01
‑
1wt％，含磷原材料2～10％wt；上述各原料质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的改性聚酯树脂，其特征在于，所述含磷原材料选自磷酸三甲酯，磷酸三乙酯，亚磷酸三甲酯，亚磷酸三乙酯，磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、磷酸丁基二苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、三(氯乙基)磷酸酯、磷酸三丁酯或甲苯基二苯基磷酸酯任意一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的改性聚酯树脂，其特征在于，所述含硅原材料为硅油、烷基硅烷、芳香基硅烷或硅树脂中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的改性聚酯树脂，其特征在于，所述改性聚酯树脂，其数均分子量在2000
‑
5000g/mol，玻璃化转变温度(Tg)≥56℃，酸值在22
‑
50mgKOH/g树脂；硅元素的质量占总聚酯树脂的质量分数是1～5％wt，磷元素占聚酯树脂质量分数的0.5
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4％wt。5.一种权利要求1
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4任一项所述改性聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将配方量的多元醇、支化剂、含硅原材料和催化剂A投入反应釜中加热融化，随后在氮气气氛中加热升温至195
±
3℃，反应至无液体生产；2)随后降温至140
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185℃并将配方量芳香多元酸和催化剂B同时投入反应釜中，在氮气氛加热升温至235
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255℃并维持，待体系澄清后取样检测酸值(AV)达到5
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20mgKOH/g树脂；3)再加入配方量酸解剂并维持温度235
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250℃下进行酸解封端，待聚酯的酸值35～60mgKOH/g树脂，降温至230
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【专利技术属性】
技术研发人员：周韦明，翟春海，黎珊珊，汪俊，焦金牛，张楠，吴德清，
申请(专利权)人：安徽神剑新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：