一种耐高低温冲击柔性有机硅改性聚酯树脂及其制备方法技术

一种耐高低温冲击柔性有机硅改性聚酯树脂及其制备方法，包括如下步骤：将二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、三甲基三氯硅烷混合后滴加到去离子水中，控制反应温度始终≤25℃，反应后倒入分液漏斗中，静置分层后，取下层液水洗至pH值7，浓缩后得硅醇；将己二酸和新戊二醇加热至完全溶解，再加入二甲苯，分别加热至170℃、180℃、190℃、200℃回流脱水，测得酸价≤10则降至室温后出料，得到己二酸聚酯；硅醇与己二酸聚酯混合后，分别在180℃、190℃、200℃、220℃下接枝反应，测量胶化点≤100s时停止反应，得到有机硅改性聚酯树脂，其可在‑180℃～280℃宽温度范围内长期使用，且温度可交替变换，其性能不受影响，同时，其涂膜柔韧性较佳，具有优异的冲击柔性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高低温冲击柔性有机硅改性聚酯树脂及其制备方法
本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种耐高低温冲击柔性有机硅改性聚酯树脂及其制备方法。
技术介绍
涂料中所用的聚酯树脂一般是低分子量的、无定形、含有支链、可以交联的聚合物。它一般由多元醇和多元酸酯化而成，有纯线型和支化型两种结构，纯线型结构树脂制备的漆膜有较好的柔韧性和加工性能；支化型结构树脂制备的漆膜的硬度和耐候性较突出。目前在使用聚酯树脂时，通常通过化学改性引入一些其它结构，可使聚酯树脂具有原本不具备的性能，达到改善和突出某种性能目的，来达到特殊的应用性能要求，使用较多的是环氧、丙烯酸、有机硅改性聚酯树脂。如中国专利CN201410615096.2公开了一种耐高温有机硅改性不饱和聚酯树脂涂料的制备方法，制备出来的涂料具有优异的耐高温性能。目前有机硅改性聚酯树脂最低可耐-100℃，随温度继续降低，树脂将变硬变脆，在更加苛刻的低温环境下将无法使用。而某些特定的环境，其温度会更低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐高低温冲击柔性有机硅改性聚酯树脂及其制备方法，能够解决普通有机硅改性聚酯树脂在低于-100℃条件下不能使用的问题，其可在-180℃～280℃宽温度范围内长期使用，且温度可交替变换。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术提供的一种耐高低温冲击有机硅改性聚酯树脂的制备方法，其包括如下步骤：(1)硅醇的合成、水洗、浓缩所述硅醇的各组分及质量百分数为：二甲基二氯硅烷：16.8～17.3％；二苯基二氯硅烷：15.2～15.6％；三甲基三氯硅烷：7.0～7.3％；去离子水：59.8～61.0％；合成：按照上述配方取料，将二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、三甲基三氯硅烷混合得到氯硅烷混合液；在搅拌条件下，将氯硅烷混合液滴加到去离子水中，控制反应温度始终≤25℃，并控制氯硅烷混合液的滴加速度为平均为1.0～1.1g/min，待氯硅烷混合液滴加完毕后继续反应30～50分钟后倒入干净的分液漏斗中；水洗：待分液漏斗中产物静置分层后，取下层液用去离子水进行水洗，直至下层液pH值为7；浓缩：将洗涤后的溶液加入密闭反应装置中进行蒸馏浓缩，具体是：在搅拌条件下抽真空，并控制真空度0.075～0.08MPa，搅拌速度200～400r/min，反应温度≤60℃，蒸馏后取样测得产物固含量≥98％为止，降温至45～50℃时倒出反应产物备用；(2)己二酸聚酯的合成所述己二酸聚酯的各组分及质量百分数为：己二酸：55.6～56.4％；新戊二醇：43.6～44.4％；按照上述配方取料，将己二酸和新戊二醇投入反应瓶中，在搅拌条件下加热至完全溶解，再加入二甲苯，加热至170℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至180℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至190℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至200℃回流脱水至少1个小时，降温至100℃以下取样测得酸价≤10即反应程度≥98％，则降至室温后出料，得到己二酸聚酯；(3)合成硅改聚酯树脂将步骤(1)制备的硅醇与步骤(2)合成的己二酸聚酯按质量比为1：4.2～4.8比例混合后，分别连续地在180℃、190℃、200℃、220℃高温条件下接枝反应，测量胶化点≤100s时停止反应，过滤网过滤后出料，得到所述硅改聚酯树脂。进一步，步骤(1)中，将去离子水加入反应瓶中，反应瓶置于水浴锅中，向水浴锅中添加冰块，用冰块控制反应瓶内反应温度始终≤25℃。步骤(2)中，测量酸价控制反应程度≥98％具体操作如下：200℃回流脱水至少1个小时，降温至100℃以内取样测得酸价≤10，则降至室温后出料；若酸价≥10，则继续升温至200℃进行保温反应至少1小时，再降温至100℃以下取样测酸价，如此重复操作直至酸价≤10。优选的，步骤(2)中，控制搅拌速度在200～400r/min。优选的，步骤(2)中，所述的二甲苯的添加量为己二酸和新戊二醇质量之和的3～4％。本专利技术在合成己二酸聚酯工艺中利用测量酸价控制反应程度≥98％，反应产物的酸价达到10以下的情况下，表明反应程度≥98％，则可停止反应。优选的，步骤(3)中，硅醇和己二酸聚酯混合后在180℃保温反应1h，再加热到190℃保温反应1h，继续加热到200℃保温反应1h，最后加热到220℃进行保温反应至胶化点≤100s时停止加热。本专利技术还提供一种利用上述制备方法制备得到的耐高低温冲击有机硅改性聚酯树脂。本专利技术中硅醇合成配方的组成中：如果三甲基三氯硅烷添加量较多，当三甲基三氯硅烷含量超过7.3％，则合成硅醇官能度硅较高，合成硅改性聚酯时胶化；如果二苯基二氯硅烷含量过高，合成硅改性聚酯树脂中由于苯环含量较多，在低温条件下较脆，反之，其含量过低，其耐高温性能较差；二甲基二氯硅烷的加入主要用来改善合成树脂的韧性，C-C键可以自由转动，使合成树脂具有优异的机械性能。本专利技术设置己二酸与新戊二醇的质量比为55.6～56.4％：43.6～44.4％，控制醇超量10％～12％，从而通过醇超量来控制己二酸聚酯树脂的分子量。本专利技术合成己二酸聚酯树脂的平均分子量在1500～2000。己二酸聚酯树脂分子量过大，合成硅改聚酯树脂中柔性链段较多，不利于树脂的耐高温性能。在具体使用过程中，有机硅改性聚酯树脂通常是与异氢酸酯树脂或氨基树脂混合使用，聚酯树脂分子量太低，整个涂层体系氨酯键较少，氨酯键为决定聚氨酯树脂优异性能的关键结构，氨酯键使分子之间通过氢键结合成聚氨酯树脂的硬段，与极性基材亦通过氢键结合，是使涂层具有优异的附着力。本专利技术控制有机硅改性聚酯合成中硅醇与己二酸聚酯树脂的质量比为1：4.2～4.8，合成硅改聚酯的主要化学反应为硅羟基与醇羟基的缩合，硅醇与己二酸聚酯树脂的质量比决定有机硅改性聚酯树脂中含硅部分与柔性链段的比例，进一步决定有机硅改性聚酯树脂的耐高温与耐低温性能。本专利技术中含硅部分与柔性链段的比例为1.8～2.3。当含硅部分与柔性链段的比例≥2.3，树脂耐温性能好，但由于柔性链段减少，树脂低温下容易发脆，耐低温性能差；当含硅部分与柔性链段的比例≤1.8，树脂结构中柔性链段较多，耐低温性能优异，但其耐高温性能较差。本专利技术步骤(1)中控制反应温度始终≤25℃，氯硅烷混合液的滴加速度为平均为1.0～1.1g/min，主要是为了防止氯硅烷水解过程中硅醇的自聚。步骤(3)中发生的关键反应为硅羟基与醇羟基的缩合，当反应温度达到180℃时，主要是由步骤(1)中三种氯硅烷水解得到的三种硅醇中间体中第一个硅羟基与聚酯树脂的缩合；反应温度达到190℃时，主要是三种硅醇中间体中第二个烷基硅醇与聚酯树脂的反应；当反应温度达到200℃时，主要是三种硅醇中间体中第二个苯基硅醇与聚酯树脂的反应；当反应温度达到220℃，主要是三官能度硅醇中间体中最后一个硅羟基与聚酯树脂中的醇羟基的缩合反应。本专利技术的有益效果：本专利技术通过控制有机硅改性聚酯树脂中耐高温结构与柔性链段的比例以及通过控制硅羟基与醇羟基的缩合反应温度控制有机硅改性聚酯树脂的结构规整性等，使得本专利技术提供的有机硅改性聚酯树脂同时具有耐低温和耐高温性能，并具有优异的冲击柔性。本专利技术提供的有机硅改性聚酯树脂可以在-180℃～280℃宽温度范围内长期使用，且温度可交替变换，其性能不受影响，且与耐高温颜料混合制备色漆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高低温冲击有机硅改性聚酯树脂的制备方法，包括如下步骤：1)硅醇的合成、水洗、浓缩合成：将二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、三甲基三氯硅烷混合得到氯硅烷混合液；在搅拌条件下，将氯硅烷混合液滴加到去离子水中，控制反应温度始终≤25℃，并控制氯硅烷混合液的滴加速度为1.0～1.1g/min，待氯硅烷混合液滴加完毕后继续反应30～50分钟后倒入干净的分液漏斗中；水洗：待分液漏斗中产物静置分层后，取下层液用去离子水进行水洗，直至下层液pH值为7；浓缩：将洗涤后的溶液加入密闭反应装置中进行蒸馏浓缩，具体是：在搅拌条件下抽真空，并控制真空度0.075～0.08MPa，搅拌速度200～400r/min，反应温度≤60℃，蒸馏后取样测得产物固含量≥98％为止，降温至45～50℃时倒出反应产物备用；2)己二酸聚酯的合成将己二酸和新戊二醇投入反应瓶中，在搅拌条件下加热至完全溶解，再加入二甲苯，加热至170℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至180℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至190℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至200℃回流脱水至少1个小时，降温至100℃以下取样测得酸价≤10，则降至室温后出料，得到己二酸聚酯；3)合成硅改聚酯树脂将步骤1)制备的硅醇与步骤2)合成的己二酸聚酯按质量比为1：4.2～4.8比例混合后，分别依次连续地在180℃、190℃、200℃、220℃高温条件下接枝反应，测量胶化点≤100s时停止反应，过滤网过滤后出料，得到所述硅改聚酯树脂。...

【技术特征摘要】
1.一种耐高低温冲击有机硅改性聚酯树脂的制备方法，包括如下步骤：1)硅醇的合成、水洗、浓缩合成：将二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、三甲基三氯硅烷混合得到氯硅烷混合液；在搅拌条件下，将氯硅烷混合液滴加到去离子水中，控制反应温度始终≤25℃，并控制氯硅烷混合液的滴加速度为1.0～1.1g/min，待氯硅烷混合液滴加完毕后继续反应30～50分钟后倒入干净的分液漏斗中；水洗：待分液漏斗中产物静置分层后，取下层液用去离子水进行水洗，直至下层液pH值为7；浓缩：将洗涤后的溶液加入密闭反应装置中进行蒸馏浓缩，具体是：在搅拌条件下抽真空，并控制真空度0.075～0.08MPa，搅拌速度200～400r/min，反应温度≤60℃，蒸馏后取样测得产物固含量≥98％为止，降温至45～50℃时倒出反应产物备用；2)己二酸聚酯的合成将己二酸和新戊二醇投入反应瓶中，在搅拌条件下加热至完全溶解，再加入二甲苯，加热至170℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至180℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至190℃回流脱水1～1.5小时，继续加热至200℃回流脱水至少1个小时，降温至100℃以下取样测得酸价≤10，则降至室温后出料，得到己二酸聚酯；3)合成硅改聚酯树脂将步骤1)制备的硅醇与步骤2)合成的己二酸聚酯按质量比为1：4.2～4.8比例混合后，分别依次连续地在180℃、190℃、200℃、220℃高温条件下接枝反应，测量胶化点≤100s时停止反应，过滤网过滤后出料，得到所述硅改聚酯树脂。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈珍，李博文，胡进奔，吴津成，
申请(专利权)人：中昊北方涂料工业研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62