一种耐候式聚酯树脂的制备方法及应用与流程

本发明属于粉末涂料的，具体涉及一种耐候式聚酯树脂的制备方法及应用。

背景技术：

1、粉末涂料因具有无溶剂排放的优点，被广泛应用于涂料市场。粉末涂料有四种体系：聚酯/三缩水甘油酸酯（tgic）、聚酯/异氰酸三缩水甘油酯、聚酯/羟基烷基酰胺（haa）、聚酯/异氰酸酯和聚酯/混合。基于tgic、haa和异氰酸酯交联的羧基端聚酯为基础的系统显示出良好的耐久性和足够的机械性能以及其他性能，主要用于户外；相反以环氧树脂交联的羧基封端聚酯为基础的系统则表现出优异的流平性能和装饰性能，主要用于室内。

2、热固性粉末涂料主要由反应性聚酯树脂、固化剂、填料和颜料组成；在其所有原材料中，聚酯树脂和固化剂决定了粉末涂料和膜的性质，涂层的流平性能极易受聚酯树脂的粘度和固化反应性的影响，在固化过程中，膜的形成行为可以分为三个阶段：第一阶段，当粉末开始熔化时，涂层的粘度增加；第二阶段，粉末涂料开始流动，粘度降低；第三阶段，当粉末涂层交联在一起时，粘度迅速增加。根据粉末涂料的固化机制，膜的流平性能取决于第二和第三阶段的流变行为。

3、目前已采用非有机锡催化剂来制备低温固化粉末涂料树脂，虽解决了在制备粉末涂料树脂采用有机锡催化剂所带来的安全隐患的问题，但此种树脂制备的粉末涂料储存稳定性较差，通常情况下需要低温冷藏保存，使用极为不便，且极大地限制了粉末涂料树脂的应用。

4、现有技术中有针对聚酯树脂极大限制了粉末涂料树脂应用的研究，如专利申请cn117209728a一种储存稳定的聚酯树脂及其制备方法和应用等，其通过引入线性分子链有助于降低粘度并提高流平性能，解决了目前制备的聚酯树脂极大限制了粉末涂料树脂应用的问题，但现有的聚酯树脂仅能应用于室内的粉末涂料，但对于应用于户外粉末涂料中的聚酯树脂，则很难控制流平性能，导致难以制备出高品质的涂层，使其耐候性较差，应用范围较窄。为此，需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐候式聚酯树脂的制备方法及应用，以解决上述背景技术中提出的现阶段的聚酯树脂在应用于户外粉末涂料时，很难控制流平性能，导致难以制备出高品质的涂层，使其耐候性较差，应用范围较窄等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其具体制备步骤如下：以对称性二元醇和对称性二元酸作为起始原料，依次加入通有氮气保护的反应釜中，在180～250℃条件下并在非有机锡催化剂的催化下进行4～6小时酯化反应；待酯化反应结束后，此时酸值为6～9mgkoh/g、温度为210～230℃时，在氮气的保护下，再次加入对称性二元酸与抗氧化剂进行1.5～3.5小时酸解反应；待酸解反应结束后，此时酸值为43～47mgkoh/g时，在负压-0.095～-0.1mpa下进行2～4小时真空缩聚，在酸值为33～38mgkoh/g、粘度为3000～5000mpas@175℃时结束真空缩聚，而后加入三苯基乙基溴化膦进行搅拌混合；待混合均匀后进行出料、冷却、破碎和包装得到酸值为33～38mgkoh/g、粘度为3000～5000mpas@200℃、玻璃化转变温度为55-60℃的耐候式聚酯树脂，其中，所述对称性二元醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、1,3-二羟基丙酮、2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇、1,4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物，所述对称性二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-环己烷二甲酸中的一种或几种的混合物，所述非有机锡催化剂为草酸亚锡，所述抗氧化剂为亚磷酸。

3、除以上技术方案外，还可将上述制备的高流平以及超耐候的聚酯树脂应用于粉末涂料的制作。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

5、1.本发明采用对称性二元醇和对称性二元酸作为起始原料，使聚酯树脂具备了半结晶的状态，与无定形的聚酯树脂相比，半结晶聚酯树脂在达到熔点时其粘度能够迅速下降，有助于提高流平性能，并且不同于线性无定形聚酯树脂的较低tg，通过聚酯树脂的晶体结构可以及时调整tg，从而有效地改善了粉末涂料储存的稳定性，且无需经过封端反应，使聚酯树脂制备的粉末涂料能够有效地应用于户外，有效地提升了聚酯树脂的流平性能及耐候性，从而大大提高了涂层的品质，满足了粉末涂料对美观、涂层均匀性和耐刮擦性的要求，极大提升了粉末涂料的应用范围；

6、2.本发明采用预聚合-酸化-真空缩聚的三步法制备的聚酯树脂具有优异的耐候性能，使其能够有效地抵抗紫外线辐射、高温、湿度及其他恶劣环境条件对粉末涂料性能的影响，从而使其在户外和高暴露的环境中能够长时间保持良好的性能，不易发生老化、变色或表面磨损的问题；

7、3.本发明制备的聚酯树脂利用其出色的耐候性和化学稳定性，使其制备的超耐候粉末涂料的涂层具有较长的使用寿命，有效地降低了维护和更换的频率，同时也能使其具备的高性能涂层，广泛应用于建筑、交通工具、户外设备等领域；

8、4.本发明采用了低温固化的聚酯树脂制备粉末涂料，能够有效降低生产中的能耗，带来了更经济和环保的生产过程，还能因低温条件下实现更快的固化速度，有效地提高了生产效率，使其能够满足高效率和短周期生产要求；

9、5.本发明采用低温固化制备的聚酯树脂，有效地减少了固化过程中产生的热应力，有助于防止涂层或树脂对基材的损害，尤其是对于热敏感的基材，使其具备了节能环保的特点，大大降低了碳的足迹，减少了温室气体的排放，符合可持续发展的制造要求，同时也能有效避免热敏感物质在涂覆过程中的分解，有助于保持原材料的性能。

技术特征：

1.一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述聚酯树脂的具体制备步骤如下：以对称性二元醇和对称性二元酸作为起始原料，依次加入通有氮气保护的反应釜中，在非有机锡催化剂的催化下进行酯化反应；待酯化反应结束后，在氮气的保护下，再次加入对称性二元酸与抗氧化剂进行酸解反应；待酸解反应结束后，在负压下进行真空缩聚，而后加入三苯基乙基溴化膦进行搅拌混合；待混合均匀后进行出料、冷却、破碎和包装得到耐候式聚酯树脂。

2.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述对称性二元醇为新戊二醇、三羟甲基乙烷、1,3-二羟基丙酮、2-丁基-2-乙基-1,3丙二醇、1,4-环己烷二甲醇中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述对称性二元酸为对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-环己烷二甲酸中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述非有机锡催化剂为草酸亚锡。

5.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为180～250℃，所述酯化反应的时间为4～6小时，所述酯化反应结束时的酸值为6～9mgkoh/g。

6.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为亚磷酸。

7.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述酸解反应的温度为210～230℃，所述酸解反应的时间为1.5～3.5小时，所述酸解反应结束时的酸值为43～47mgkoh/g。

8.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述负压的压力为-0.095～-0.1mpa，所述真空缩聚时间为2～4小时，所述真空缩聚结束时的酸值为33～38mgkoh/g、粘度为3000～5000mpas@175℃。

9.根据权利要求1所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法，其特征在于，所述耐候式聚酯树脂的酸值为33～38mgkoh/g、粘度为3000～5000mpas@200℃、玻璃化转变温度为55-60℃。

10.权利要求1～9任一项所述的一种耐候式聚酯树脂的制备方法在粉末涂料中的应用。

技术总结
本发明属于本发明属于粉末涂料的技术领域，具体涉及一种耐候式聚酯树脂的制备方法及应用，包括三个步骤：S1、预聚合；S2、酸化；S3、真空缩聚。本发明的耐候式聚酯树脂的粉末涂料，具有良好的耐冲击性能、柔韧性以及耐候性能，通过引入半结晶聚酯树脂到粉末涂料中，提高了粉末树脂的流平性能，较低的固化温度降低了生产中的能耗，带来了更经济和环保的生产过程，具有优异的耐候性能，能够抵抗紫外线辐射、高温、湿度和其他恶劣环境条件对粉末树脂性能的影响，使其在户外和高暴露环境中长时间保持良好的性能。

技术研发人员：韩秉振,高占超,宋继瑞,俞从昀
受保护的技术使用者：江苏睿浦树脂科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17