一种含异丁基侧基结构的聚酯树脂和粉末涂料及其制备方法与流程

本发明涉及聚酯树脂制备领域，更具体地说，它涉及一种含异丁基侧基结构的聚酯树脂和粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、粉末涂料具有施工生产效率高、涂膜性能优良、涂装利用率好等优点，由其是涂料的生产和施工过程中的voc排放几乎为零,环保要求更加驱使其快速发展。但粉末涂料不管是热塑性或热固性,在涂装施工环节,一般需在180℃以上烘烤20min,才能保证涂层固化成膜，使其应用仅局限于金属等耐热基材,无法在木材、塑料等热敏性基材上推广使用。另外，高的固化温度,也使烘烤室的能耗增加,较长的固化时间也会增加产品在烘烤室内的停留时间,从而导致生产效率下降和生产成本较高。建设连续生产线往往占地面积大,建设成本较高。因此,对粉末涂料进行低温固化和快速固化研究具有重要的意义。对粉末涂料用聚酯树脂而言，降低粘流温度(tf)和熔体粘度，对粉末涂料降低固化温度和提高流平性能具有重要意义。然而聚合物的tf和玻璃化转变温度(tg)总是具有相同的变化趋势，较低的tg则会影响粉末涂料的储存稳定性。

2、分子链的柔顺性、对称性和规整性是调控聚合物tg和tf的重要因素，在聚合物主链中引入大的侧基，可以致使聚合物分子链的内旋转愈发困难，减低分子链的柔顺性对tg保持升高有利；同时也可致使聚合物分子对称性和规整性下降，增大熔融过程中的自由运动体积对tf的降低有利。

3、目前已经公布的醇单体的侧基改性如：中国专利申请cn105062301a公开了一种耐候性环氧树脂粉末涂料，将2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇1-3份用于环氧树脂粉末涂料。中国专利申请cn109180922a公开了一种低温固化型聚酯树脂及其制备方法与应用，将1,3-二羟基丁烷用于聚酯树脂合成。中国专利申请cn112063295a公开了一种低光泽抗弯曲粉末涂料及其制备方法，将2-乙基-1,3-己二醇用于聚酯树脂合成。中国专利授权cn111944137b公开了耐候型高抗冲粉末涂料用环氧化聚酯树脂及其制备方法，将2-甲基-2,4-戊二醇用于聚酯树脂合成。而羧酸单体的侧基改性较少，中国专利授权cn107177033b公开了一种粉末涂料用自流平聚酯树脂、其制备方法及含有其的粉末涂料组合物，将3,3-二甲基戊二酸用于聚酯树脂合成。

4、异丁基侧基相比甲基侧基具有更大的体积，将其接入聚合物主链中会增加分子间的间距，提高聚合物链低温运动的自由体积，促使低温的粘度下降，有利于粉末涂料的低温流平。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种含异丁基侧基结构的聚酯树脂和粉末涂料及其制备方法，将异丁基侧基结构引入粉末涂料用聚酯树脂中，通过调控异丁基侧基结构单体的含量，实现玻璃化转变温度(tg)下降不大的情况下，降低低温固化条件下的熔融粘度，同时保证树脂具有较好的热稳定性。该树脂制备的粉末涂料实现130℃进行低温固化，具有优异的储存稳定性以及漆膜的流平性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种含异丁基侧基结构的聚酯树脂，所述聚酯树脂内部结构单元中含有异丁基侧基结构；

4、所述聚酯树脂的原料由以下质量份数的组分组成：二元酸40-60份、二元醇30-40份、支化剂0.01-2份、酸解剂0-5份、酯化催化剂0.03-0.2份、抗氧剂0.01-1.5份、固化促进剂0.01-1份。

5、优选的，所述聚酯树脂是端羧基聚酯树脂，其酸值范围为25-40mgkoh/g。

6、优选的，所述二元酸为对苯二甲酸和3-异丁基戊二酸中的一种或者两者的混合物；当为两者的混合物时，3-异丁基戊二酸占多元酸总物质的量的0-10％。

7、优选的，所述二元醇为新戊二醇，乙二醇，一缩二乙二醇，三缩四乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，2-甲基-1,3-丙二醇，1,3-丁二醇，2-甲基-2,4-戊二醇，2-乙基-1,3-己二醇，1,4-丁二醇中的一种或多种的混合。

8、优选的，所述支化剂为三羟甲基丙烷，三羟甲基乙烷，1,2,5-戊三醇，季戊四醇，一缩二丙三醇中的一种或者多种的混合。

9、优选的，所述酸解剂为间苯二甲酸、己二酸、偏苯三酸酐和马来酸酐中的一种或者多种的混合。

10、优选的，所述酯化催化剂为二丁基氧化锡，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多种的混合。

11、优选的，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯的一种或者多种的混合。

12、优选的，所述固化促进剂为三苯基膦、三苯基乙基溴化膦；四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵，二月桂酸二丁基锡的一种或者多种的混合。

13、优选的，所述聚酯树脂的玻璃化转变温度(tg)>58.8℃，固液转变点温度<67.5℃。

14、一种含异丁基侧基结构的聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

15、(1)在氮气氛围下，将二元醇、支化剂、酯化催化剂、一部分抗氧剂加入反应器中；

16、(2)加热，再加入芳香二元酸，搅拌均匀；

17、(3)加热开始反应，随后升温，保温至反应体系澄清；

18、(4)降低反应体系温度；

19、(5)加入酸解剂，然后再升温，保温，继续反应；

20、(6)取样分析酸值、粘度，达到合格指标后，投加固化促进剂和剩余的抗氧剂，搅拌后出料。

21、优选的，所述步骤(2)中，升温加热至130℃。

22、优选的，所述步骤(3)中，加热升温至180℃开始反应，随后以10-15℃/h的速度升温至250℃，在此温度下，保温至反应体系澄清。

23、优选的，所述步骤(4)中，取样检测酸值(av)达到5-20mgkoh/g时，降低反应体系温度至220℃。

24、优选的，所述步骤(5)中，然后再升温至240℃，保温2h后，在真空度为-0.09～-0.099mpa的条件下继续反应2～4h。

25、优选的，所述步骤(6)中，取样分析酸值、粘度，其中：酸值控制在25-40mgkoh/g、200℃时粘度控制在35～55pa.s，指标合格后，投加固化促进剂和剩余的抗氧剂，搅拌0.5h后出料。

26、一种粉末涂料，所述粉末涂料的原料由以下重量份的组分组成：含异丁基侧基结构的聚酯树脂50-60份、异氰尿酸三缩水甘油酯2-4.5份、钛白粉10-18份、硫酸钡8-16份、流平剂1-2份、增光剂0.5-1份、安息香0.2-0.6份。

27、优选的，所述流平剂为glp503/588型流平剂，增光剂为促进剂blc701，安息香为二苯乙醇酮。

28、一种粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：

29、将各原料经混合机混合后通过双螺杆挤出机在各110℃的条件下经熔融挤出成片；

30、然后用磨机磨制成粉，最后过200目筛筛选后得到所述粉末涂料；

31、通过静电喷枪将所述粉末涂料喷涂于样板上，经烘箱在130℃下保温20min固化成型。

32、本发明的有益效果：本发明的树脂原料采用二元酸、二元醇、支化剂、酸解剂、酯化催化剂、抗氧剂、和固化促进剂，通过调控二元酸中3-异丁基戊二酸单体的含量，玻璃化转变温度(tg)>58.8℃，固液转变点温度<67.5℃；

33、本发明的树脂制备的粉末涂料可实现130℃进行低温固化，具有较好的储存稳定性以及优异的漆膜流平性。