一种高性能水性涂料用的聚酯树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，主要是由以下重量百分比含量的原料经熔融缩聚反应得到：多元醇：25~70%，支化剂：1~20%，芳香多元酸：20%～35%，脂肪多元酸：5%～20%，酸解剂：3%～15%，酯化催化剂：0.005%～0.15%。本发明专利技术还公开了该聚酯树脂的制备方法。本发明专利技术提供的聚酯树脂粘度低、存储稳定性好，采用的工艺简单易行，用于聚酯树脂/水性氨基树脂固化体系中，且制备的水性涂料具有优异的耐水性能、高光泽和优异的机械性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涂料用的聚酯树脂及其制备方法，尤其涉及。
技术介绍
随着各国法规对VOC的限制及人们对环保意识的增强，环保型涂料越来越受到市场的重视。而水性涂料作为一种环境友好型涂料，不需要特殊的施工设备，适用范围广，获得了广泛的应用。水性聚酯涂料是一类具有代表性的水性涂料，综合性能优异，广泛用于金属和木器表面的保护和装饰，具有光泽高、附着力强、丰满度高、耐冲击性优良等特点。但由于一般聚酯较易水解，导致水性聚酯的应用受到了一定的限制，但通过优化配方设计，可得到的耐水性好的聚酯树脂。大量文献报到了多元醇和多元酸在有机锡催化剂的条件下合成水性涂料用聚酯树脂的方法，但主要用于卷材涂料，且合成的酸值为65-75mg KOH/g之间，且固含量较低，一般在50%以下，很少谈及涂料的耐水性和存储稳定性。另有，专利200710045920采用均苯四酸酐代替偏苯三酸酐的方法合成了粘度较低的水性树脂，但采用的单体中酸包含有邻苯二甲酸，由于邻苯二甲酸本身的耐水性比较差，从而导致合成的聚酯树脂耐水性受到影响。 目前，市面上的水性聚酯涂料在使用的过程中常常会遇到耐水性差和储存稳定性不佳的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，该聚酯树脂粘度低、存储稳定性好，采用的工艺简单易行，用于聚酯树脂/水性氨基树脂固化体系中，且制备的水性涂料具有优异的耐水性能、高光泽和优异的机械性能。本专利技术的目的之二是提供上述高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法。本专利技术的第一个目的是通过以下技术方案来实现的一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，主要是由以下重量百分比含量的原料经熔融缩聚反应得到多元醇25 70%，支化剂广20%，芳香多元酸20% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解剂3% 15%,酯化催化剂0. 005% 0. 15%ο本专利技术所述的多元醇包括新戊二醇、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3_丙二醇、己二醇和1，4-环己烷二甲醇等中的一种或多种混合物，优选新戊二醇和2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇。作为本专利技术的一个实施方式新戊二醇20 40%，2_乙基-2-丁基-1，3-丙二醇 5 30%，支化剂2 20%，芳香多元酸25% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解剂3% 15%， 酯化催化剂0. 005% 0. 15%。所述的支化剂包括三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷和季戊四醇等中的一种或两种以上的混合物，其中优选三羟甲基丙烷。所述的芳香多元酸包括对苯二甲酸和间苯二甲酸等其中的一种或两种的混合物， 优选间苯二甲酸。所述的脂肪多元酸包括己二酸、癸二酸和1，4-环己烷二甲酸等其中的一种或两种以上的混合物，优选己二酸或1，4-环己烷二甲酸。所述的酸解剂包括间苯二甲酸、己二酸、1，4-环己烷二甲酸、偏苯三酸酐、均苯四酸酐、富马酸酐和马来酸酐等中的一种或两种以上的混合物，优选偏苯三酸酐、间苯二甲酸和1，4-环己烷二甲酸中的一种或两种以上的混合物。所述的酯化催化剂为有机锡类化合物，包括单丁基氧化锡、二丁基氧化锡。本专利技术的第二个目的是通过以下技术措施来实现的一种高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤(1)按配比量取多元醇与多元酸及支化剂置于反应釜中，加入酯化催化剂于160°c 240°C下进行酯化缩合反应，至酸值2 5 mgKOH/g ；(2)加入酸解剂进行封端和解聚，合成以端羟基为主、端羧基为辅的高性能水性涂料用的聚酯树脂。作为本专利技术的一个实施方式所述的高性能水性涂料用的聚酯树脂的制备方法， 其具体步骤为(1)在反应釜中，加入配比量的多元醇和支化剂，加热升温至物料熔化；然后依次加入配比量的芳香多元酸、脂肪多元酸和酯化催化剂，通氮气继续升温反应，至180°c酯化水开始生成并馏出，然后逐渐升温至240°C，共反应5 10小时至95%的酯化水排出后，酸值达至Ij 2 5mgK0H/g(2)降温至185°C，加入酸解剂，反应0.5 lh，酸值达到15 60mgK0H/g，降温至 80°C，停止反应得到合成以端羟基为主、端羧基为辅的高性能水性涂料用的聚酯树脂。本专利技术的聚酯树脂还可以采用一步法制备方法制备，即将多元醇、芳香多元酸、月旨肪多元酸、支化剂、酸解剂和酯化催化剂混合均勻后进行酯化缩合反应，也是可以得到本专利技术的高性能水性涂料用的聚酯树脂。本专利技术方法制备的聚酯树脂羟值为100 150mgK0H/g，酸值15 60mgK0H/g，熔融粘度为50 150mPa. s，数均分子量为1000 3000。本专利技术方法合成的聚酯树脂具有合适的玻璃化转变温度、软化点、存储稳定性好的特点，与氨基树脂固化制成的涂层具有优异的耐水煮效果、极好的流平性能、机械性能。用本专利技术所述的聚酯树脂制备耐候水性涂料的步骤为将合成的聚酯树脂通过加入助溶剂和二乙醇胺、去离子水中和后制成水分散树脂，再与氨基树脂、填料、颜料及其他助剂按比例称好后混勻后研磨制成水性涂料。本专利技术合成的聚酯树脂的耐水性佳，主要用于氨基树脂固化的水性烤漆，固含量达70%以上，酸值为15 30mg KOH/g羟值为10(Tl30mg KOH/g，固化后的涂层具有优良的耐水性和机械性能。具体实施实例下面列举一部分具体实施例对本专利技术进行说明，表1为聚酯树脂的实例，A F为不同单体和工艺组合的对比实例。将表1所列配比量的新戊二醇、2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇、乙二醇和三羟甲基丙烷加入反应釜内，加热升温至物料熔化；然后依次加入间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸、1，4-环己烷二甲酸和二丁基氧化锡，通氮气继续升温反应，180°C左右酯化水开始生成并馏出，然后逐渐升温至240°C，共反应5 10小时至95%的酯化水排出后，酸值达到2 5mgK0H/g，降温至185°C，加入酸解剂反应0. 5 Ih后检测酸值与粘度，当酸值达15 60mgK0H/g，羟值达100 150mgK0H/g后可降温至80°C，停止反应得到高性能水性涂料用的聚酯树脂，该聚酯树脂的酸值15 60mgK0H/g，羟值100 150mgK0H/ g ； 200°C熔体粘度(ICI锥平板粘度计)50 150mPa · s，数均分子量为1000 3000。在所得的聚酯树脂中加入助溶剂乙二醇丁醚，加大搅拌速率溶解lOmin，冷却至 60°C左右再加入中和剂二乙醇胺、去离子水，后搅拌30min后即可得到水性树脂。酸解剂采用偏苯三酸酐、均苯四酸酐或间苯二甲酸。表1聚酯树脂的组份和性能权利要求1.一种高性能水性涂料用的聚酯树脂，其特征在于，主要是由以下重量百分比含量的原料经熔融缩聚反应得到多元醇25 70%，支化剂广20%，芳香多元酸20% 35%，脂肪多元酸5% 20%，酸解剂3% 15%,酯化催化剂0. 005% 0. 15%ο2.根据权利要求1所述的高性能水性涂料用的聚酯树脂，其特征在于，所述的多元醇包括新戊二醇、2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇、 己二醇和1，4-环己烷二甲醇中的一种或多种混合物。3.根据权利要求2所述的高性能水性涂料用的聚酯树脂，其特征在于，所述的多元醇为新戊二醇和2-乙基-2- 丁基-1，3-丙二醇。4.根据权利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛，顾宇昕，曾定，万貂，周年忠，
申请(专利权)人：中国电器科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：