一种可用于免磷化处理环保粉末涂料的聚酯树脂颗粒的制作方法

本发明涉及涂料，具体涉及一种聚酯树脂颗粒及基于其的免磷化处理环保粉末涂料。

背景技术：

1、自1869年英国waross发明磷化处理工艺后，经过漫长时间发展，目前工艺非常成熟，在金属表面开发出多种用途，比如：应用在涂漆底层，可以防锈；减摩润滑作用；表面装饰等。虽然有着种种较好的用途，但却始终无法克服自身弊端：磷酸盐和重金属是磷化液的原料；在磷化液成膜过程中所用的促进剂也多为亚硝酸盐；在生产中也会产生大量废弃物。这些问题一直阻碍磷化工艺的发展，到目前为止，仍无法从根本上解决此类问题。

2、近年来，金属材料表面在喷涂涂料前，需要进行陶化(如中国专利cn 114622196a)或者磷化(如中国专利cn 111945142b)处理。传统的磷化工艺复杂繁琐，排放的工业废水中含有大量的磷元素，会引起水体富营养化，磷化液中含有重金属离子和亚硝酸盐，有强烈的致癌作用，因此含磷废液的排放受到越来越严格的控制，使其应用受到极大的限制。磷化工艺仍存在速度慢、磷化膜薄、膜耐腐蚀性差等诸多问题，即使是经过优化改性后的陶化工艺，也会存在工艺复杂、附着力低、原料成本高、自修复能力差等诸多缺陷问题。不管是从环境角度还是节能方面，这种高污染高耗能的工艺都迫切需要进行优化改进，但是经过多年发展，这些问题都没能解决，淘汰此项工艺正是未来的发展方向。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种聚酯树脂颗粒及基于其的免磷化处理环保粉末涂料，旨在使其可以直接喷涂在未经磷化的金属表面，以解决传统工艺中的污染问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种聚酯树脂颗粒，其特点在于，各原料按重量份的构成为：二元酸55-60份；二元醇30-40份；酸解剂2-10份；多元醇0.1-1份；催化剂0.01-0.5份；热稳定剂0.1-1份；抗氧剂0.1-1份；改性磷酸酯0.1-1份。

4、进一步地：所述二元酸为对苯二甲酸(pta)、己二酸(ada)和环己烷二甲酸中的一种或多种的组合物；所述酸解剂为间苯二甲酸(ipa)。

5、进一步地，所述二元醇为新戊二醇(npg)、2-甲基-1,3-丙二醇(mpo)、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(bepd)、二乙二醇(deg)和1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种的组合物。

6、进一步地，所述多元醇为三羟甲基丙烷(tmp)、季戊四醇和1,2,4,5-苯四酚中的一种或多种的组合物。

7、进一步地：所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、草酸亚锡和钛酸四丁酯中的一种或多种的组合物；所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯(tpp)；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合物。

8、进一步地，所述改性磷酸酯为格瑞诗dc118或杭州杰西卡化工有限公司的jsc-7300中的一种或多种的组合物。

9、偏苯三酸酐(tma)对人体有着较大危害性，数据显示如果暴露时间延长且不采取干预措施，偏苯三酸酐会对肺功能造成严重和永久性损害。所以本发明在合成聚酯粉末时，摒弃了常规的tma封端，虽然酯化反应生成的水没有tma吸收，但是通过额外加入改性磷酸酯提高了聚酯整体极性，用以达到提高附着力的目的，这样在后期涂覆时就可以省去磷化处理步骤，工艺流程图如图1所示。同时，由于在原料中加入了改性磷酸酯，这种原料不仅含有酰胺基团，也含有苯基，酰胺基团中的n原子上的孤对电子和样板相互吸引，原理图如图2所示。同时酰胺基团也是一种极性基团，基团中携带大量电子云，与样板中的金属相互吸引，有助于提高涂层附着力。改性磷酸酯原料中的苯基侧链则会对主链上的基团产生一定的屏蔽和保护作用，减少了耐盐雾测试过程中主链的受损，从而提高了涂料的耐盐雾性能。

10、本发明还公开了所述聚酯树脂颗粒的制备方法，包括如下步骤：在反应釜中按配比加入二元酸、二元醇、催化剂，在氮气保护下加热至230-245℃，恒温反应至体系酸值为20-30mgkoh/g，然后加入酸解剂、多元醇、改性磷酸酯、抗氧剂和热稳定剂，继续恒温反应至体系酸值为30-50mgkoh/g，抽真空继续恒温反应0.5-2h，反应结束后放料冷却，粉碎，制得聚酯树脂颗粒。

11、本发明进一步公开了基于上述聚酯树脂颗粒的免磷化处理环保粉末涂料，其包括以下重量份的原料：

12、聚酯树脂颗粒30-40份；

13、环氧树脂20-30份；

14、粉末流平剂0.8-1.2份；

15、增光剂0.8-1.2份；

16、颜料0.5-25份；

17、无机填料10-40份；

18、安息香0.1-0.5份。

19、进一步地：本发明的聚酯树脂颗粒可以与环氧树脂相互交联固化，无需额外添加固化剂；所述的粉末流平剂为丙烯酸酯类流平剂；所述颜料为绢云母、tio2、炭黑、永固红和酞青蓝中的或多种的组合物；所述无机填料为沉淀baso4。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

21、1、目前一般粉末涂料在喷涂前都需要进行陶化或者磷化处理，本发明通过科学合理的配方设计，获得了性能优异的聚酯树脂颗粒，基于其的粉末涂料喷涂前可以不对金属材料进行陶化或者磷化处理，不仅有利于节约能源、降低能耗，减少生产过程中带来的污染问题，同时也可以保护基材不受侵蚀，拓展了聚酯粉末涂料的应用领域。

22、2、针对固化问题，本发明采用双组份共混的方式，聚酯树脂与环氧树脂相互交联，完成固化。通过摒弃传统意义上的固化剂，使用双组份来完成固化，节约成本的同时也保护了环境。

23、3、金属样板在表面经过磷化处理后，会在表面形成“锚点”，这种锚点虽然可以与涂料进行紧密结合，像是船锚一样紧紧固定住表面侧层，但是在锚点周围，涂料无法整体包裹住锚点，在样板、涂料和锚点之间会存在一定空隙，在盐雾氛围中，cl-随着空气流动进入这些空隙，从而越过涂层这层保护，直接侵入到板材表面。使用本发明的涂料，金属表面不需要进行磷化处理，在金属样板表面不会形成凸起结构，涂层与金属之间结合更加紧密，涂料依靠自修复性质修复表面划痕，阻碍腐蚀性盐雾进一步侵入金属内部，涂料中的酰胺基团携带大量电子云，与金属样板相互吸引，提高涂层附着力，使其耐盐雾性能更加优异，如图2所示。

技术特征：

1.一种可用于免磷化处理环保粉末涂料的聚酯树脂颗粒，其特征在于，各原料按重量份的构成为：二元酸55-60份；二元醇30-40份；酸解剂2-10份；多元醇0.1-1份；催化剂0.01-0.5份；热稳定剂0.1-1份；抗氧剂0.1-1份；改性磷酸酯0.1-1份。

2.根据权利要求1所述的聚酯树脂颗粒，其特征在于：所述二元酸为对苯二甲酸、己二酸和环己烷二甲酸中的一种或多种的组合物；所述酸解剂为间苯二甲酸。

3.根据权利要求1所述的聚酯树脂颗粒，其特征在于：所述二元醇为新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、二乙二醇和1,4-环己烷二甲醇中的一种或多种的组合物。

4.根据权利要求1所述的聚酯树脂颗粒，其特征在于：所述多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇和1,2,4,5-苯四酚中的一种或多种的组合物。

5.根据权利要求1所述的聚酯树脂颗粒，其特征在于：所述改性磷酸酯为格瑞诗dc118或杭州杰西卡化工jsc-7300中的一种或多种的组合物。

6.根据权利要求1所述的聚酯树脂颗粒，其特征在于：所述催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、草酸亚锡和钛酸四丁酯中的一种或多种的组合物；所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的组合物。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述聚酯树脂颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种免磷化处理环保粉末涂料，其特征在于：由权利要求1～7中任意一项所述的聚酯树脂颗粒制备而成。

9.根据权利要求8所述的免磷化处理环保粉末涂料，其特征在于：所述涂料包括以下重量份的原料：

10.根据权利要求9所述的免磷化处理环保粉末涂料，其特征在于：所述的粉末流平剂为丙烯酸酯类流平剂；所述颜料为绢云母、tio2、炭黑、永固红和酞青蓝中的一种或多种的组合物；所述无机填料为沉淀baso4。

技术总结
本发明属于涂料技术领域，公开了一种可用于免磷化处理环保粉末涂料的聚酯树脂颗粒，该聚酯树脂颗粒的各原料按重量份的构成为：二元酸55‑60份；二元醇30‑40份；酸解剂2‑10份；多元醇0.1‑1份；催化剂0.01‑0.5份；热稳定剂0.1‑1份；抗氧剂0.1‑1份；改性磷酸酯0.1‑1份。本发明所生产的聚酯涂料使用时不需要在涂覆表面进行磷化处理，极大减少了喷涂过程对环境的污染，同时简化了工艺步骤、缩短了工艺时间，成本也有所降低，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：薛亮,杨有荣,李志祥,陆保玉
受保护的技术使用者：安徽永昌新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11