聚酯多醇的制作方法
【专利说明】聚酯多醇
[0001] 本申请提供新颖聚酯多醇及包含这些聚酯多醇且具有高固体含量、低VOC的涂料 组合物，其快速固化且具有优良耐久性。
[0002] 业内已知聚酯多醇及包含聚酯多醇的涂料组合物。
[0003] 美国专利申请第2004/0186247号公开包含聚酯多醇的涂料组合物，聚酯多醇自 至少一种多醇、至少一种环状多羧酸及至少一种单羧酸制备。在此情形下，已教示，多醇必 须具有200-400mg KOH/g范围内的羟基值。美国专利申请第2004/0186247号中所公开的 所有涂料组合物在环境温度以上（即60°C)下固化，且均具有大于300g/l的高挥发性有机 物含量（VOC)。本发明的发明者已发现，与美国专利申请第2004/0186247号中所教示的羟 基值为200或更大的涂料组合物相比，包含羟基值小于200[mg KOH/g]且自所主张反应物 的选择制备的聚酯多醇的组合物惊人地产生具有优异耐久性的涂层。本发明的涂料组合物 能够于环境温度下快速固化且具有较美国专利申请第2004/0186247号中例示的组合物低 的 V0C。
[0004] 美国专利申请2010/0041820阐述风干醇酸基涂料组合物，其包含作为组分的一 的自复数种不饱和脂肪酸酯制备的聚酯多醇。在脂肪酸酯上存在不饱和碳链对于美国专利 申请2010/0041820的醇酸涂料组合物的氧化交联机制为必要的。然而，本发明者已发现， 不饱和的一个缺陷在于其损害涂料组合物的耐久性。本发明的聚酯多醇自一种实质上饱和 和/或饱和(： 6-(：18单元脂肪酸或其混合物、一种作为液体的单元脂肪酸或其混合物制备；因 此，已发现包含这些聚酯多醇的涂料组合物具有优异耐久性。
[0005] US 6, 251，985公开包含聚酯多醇及聚异氰酸酯组分的水性涂料组合物。US 5, 869, 566公开包含含活性氢基团的聚合物（尤其含活性氢基团的聚合物可包括聚酯多 醇）及聚-异氰酸酯固化剂的涂料组合物。两个美国专利皆阐述可用于制备聚酯多醇的单 体/组分的多个实施例。未表明如先前所主张的组分的组合可用于制备用于具有优良耐久 性的高固体、低VOC涂料组合物中的聚酯多醇。
[0006] DE 43 28 092 Al公开低固体水基多层涂料体系。涂料体系的基底涂布层源自氨 基甲酸酯改性的聚酯和/或氨基甲酸酯改性的醇酸。基底涂布层可任选地包含固化剂，其 为嵌段聚异氰酸酯或氨基塑料固化剂。然而，业内已众所周知嵌段聚异氰酸酯或氨基塑料 交联剂需要热量来实现固化。因此，DE 43 28 092的实施例的涂料组合物经热固化。DE 4328 092 Al中未表明，如先前所主张的组分的组合可用于制备用于高固体涂料组合物中 的聚酯多醇，该涂料组合物能够于环境温度下固化且具有优良耐久性。
[0007] 与 DE 43 28 092 Al -样，US 6, 166, 111A、US 4, 040, 995、GB1513769 及 W099/29760还公开需要热量来固化的涂料组合物。在这些文档中未教示或表明如何制备具 有高固体/低VOC及优良耐久性的环境温度可固化涂料组合物。
[0008] 本发明涉及包含聚酯多醇及克服与先前技术相关的缺点的新颖聚酯多醇的涂料 组合物。本发明的涂料组合物在经催化时于环境温度下快速固化（甚至固化至其可在10°c 至30°C范围内的温度下在小于4小时内干燥的程度），具有高固体含量（大于70重量％ ) 且具有低VOC (小于250克溶剂/升组合物g/Ι)，其能够形成良好膜，且具体而言已发现与 先前技术的组合物相比具有优良耐久性。
[0009] 本发明的涂料组合物具有大于70重量％的固体含量和/或小于250g/l的挥发性 有机物含量，且包含自包含以下的如下反应物制备的聚酯多醇：
[0010] (a)约10重量％至约40重量％的一种或多种每分子包含3个或更多个羟基的多 醇；
[0011] (b)约10重量％至约40重量％的一种或多种每分子包含2个或更多个酸基团的 多羧酸或其相应酯和/或酐，及
[0012] (c)约30重量％至约75重量％的一种饱和和/或实质上饱和C6-C2tl单元脂肪酸 或其混合物，其中该一种饱和和/或实质上饱和单元C 6-C2tl脂肪酸或其混合物为液体，
[0013] 其中聚酯多醇具有大于60mgK0H/g且小于200mgK0H/g的羟基值（OHV)，且每一组 分（a)、（b)或（c)的重量％为该组分的重量占（a) + (b) + (c)的总重量的百分比，及
[0014] 固化剂，且
[0015] 其中涂料组合物能够于环境温度下固化。
[0016] 优选地，本发明的涂料组合物具有大于70重量％的固体含量和/或小于250g/l 的挥发性有机物含量，且包含
[0017] 自包含以下的如下反应物制备的聚酯多醇：（a)约10重量％至约40重量％的一 种或多种每分子包含3个或更多个羟基的多醇；(b)约10重量％至约30重量％的一种或 多种每分子包含2个或更多个酸基团的多羧酸或其相应酯和/或酐；及（c)约35重量％至 约75重量％的一种饱和和/或实质上饱和C 6-C2tl单元脂肪酸或其混合物，其中该一种饱和 和/或实质上饱和单元C6-C 2tl脂肪酸或其混合物为液体；其中聚酯多醇具有大于60mgK0H/ g且小于200mgK0H/g的轻基值（OHV)，且每一组分（a)、（b)或（c)的重量％为该组分的重 量占（a) + (b) + (c)的总重量的百分比；
[0018] 固化剂，且
[0019] 其中涂料组合物能够于环境温度下固化。
[0020] 能够于环境温度下（或"在环境条件中"）固化的涂料组合物为无需人工加热来实 现固化的涂料组合物。因此，本发明的涂料能够在其无额外加热情况下施加时固化以在基 材上形成涂层膜。环境温度在业内通常也已知为〇°C至30°C范围内的温度。
[0021] 本发明的涂料组合物通常于环境温度下足够快速硬化，以使40-400 μπι的典型干 燥膜厚度在12小时后及甚至8或6小时后施加后根据ASTM D 5895如通过BK干燥追踪记 录器量测为干燥的。对于顶部涂层而言，涂层的典型干燥膜厚度介于40-100 μπι。对于底漆 涂层或底漆-顶部涂层而言，涂层的典型干燥膜厚度介于100-500 μ m。
[0022] 因此，用于制备聚酯多醇的组分（a)、（b)及（c)的量必须经选择以使聚酯多醇具 有大于60mg KOH/g且小于200mg KOH/g(此对应于290-920g/当量的羟基等效重量范围） 的 0HV。优选地，OHV 为 70mg KOH/g 至 190mg KOH/g。最优选地，OHV 为 70mg KOH/g 至 IOOmg K0H/g〇
[0023] 可根据ASTM方法E222 (修订版10)的测试方法A以实验方式测定羟基值。
[0024] 羟基值（OHV)为等效于1克多醇中的羟基含量的氢氧化钾的毫克数。
[0025] S卩，羟基数目= 56. IX 1000/羟基等效重量，其中56. 1为氢氧化钾的原子量，1000 为1克试样中的毫克数且羟基等效重量为1当量反应性OH基团所需具有的多醇的克数。
[0026] 涂料技术领域中熟知，在已知用于制备聚酯多醇的反应物及其量时，可容易地计 算聚酯多醇的理论羟基值（OHV)。
[0027] 举例而言，若考虑本申请的实施例1的聚酯配制剂，则此配制剂含有37. 40g新 戊四醇、30. 71g间苯二甲酸及83. 70g Edenor V85 (C8-C10饱和脂肪酸的混合物-酸值= 359-367)〇
[0028] 新戊四醇的分子质量为136. 15g/mol且每分子含有4个羟基。因此，配制剂含有 0. 274(37. 4/136. 15)摩尔新戊四醇，为配制剂贡献1. 096(0. 274*4)当量羟基。
[0029] 间苯二甲酸的分子质量为166g/mol且每分子含有2个酸基团。因此，配制剂贡献 0.185摩尔（30. 71/166)间苯二甲酸，其等于0.37(0. 185*2)当量羧酸。
[0030] Edenor V85(使用酸值说明