一种聚酯树脂组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酯树脂组合物，包括无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂，二者均由如下原料反应制得：二元醇、多元醇、芳香二元酸、脂肪二元酸、酸解剂、催化剂和促进剂。无定型饱和聚酯树脂的酸值为30～50mgKOH/g，羟值≤10mgKOH/g，200℃熔融粘度为2000～6000mPa

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种聚酯树脂组合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于树脂配方领域，具体涉及一种聚酯树脂组合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]粉末涂料因其“4E”(高效、省资源、高性能、经济)的特性，近几年得到了快速发展，涉及的应用领域包括汽车、家电、建筑材料、工程机械、电子3C等。粉末涂料的快速发展与应用领域的扩大促进了行业的技术进步，也对涂料提出了较高的性能要求。耐候性是衡量粉末涂料的重要指标之一，是决定粉末涂料涂层及基材寿命的关键因素。随着粉末涂料在高档户外建材、幕墙、光伏组件等领域的应用，超耐候粉末涂料的需求呈现快速发展趋势。聚酯树脂作为粉末涂料的重要原材料，决定了粉末涂料的性能，目前超耐候粉末涂料虽然解决了常规粉末涂料的耐候性问题，但是存在机械性能的缺陷。另一方面，粉末涂料虽然具有优异的性能，但是相比液体涂料具有较高的固化温度，传统粉末涂料所用的固化温度较高(180℃～210℃)，固化时间长(5～30min)，这限制其只能用于金属等耐热基材，并且相对耗能、耗时。然而，随着粉末涂料市场应用的发展，木质产品(如MDF等)、塑料制品、金属塑料复合件等越来越多的采用粉末涂料进行涂装。由于这些制品均属于热敏性材质，要求粉末涂料的固化温度必须降低才能应用这些产品。综合来看，在低温条件(140-170℃)下固化粉末型粉末涂料已成为行业的趋势之一。因此，从节能与高性能的角度出发，具有低温固化超耐候特性的粉末涂料既解决了粉末涂料的使用寿命问题，又解决了粉末涂料高能耗问题。
[0003]但是固化温度对于粉末涂料的性能往往具有重要影响，将固化温度降至更低温度，所得粉末涂料会带来各种各样的问题，如涂层出现平整度上的缺陷产生橘皮、缩孔；机械性能下降、耐候性缺陷等。同时，常规超耐候粉末涂料本身也具有机械性能的缺陷，降低固化温度更会导致其性能无法满足要求，因此低温固化超耐候粉末涂料需要兼顾低温固化工艺，以及产品的涂层流平性和超耐候粉末涂料的机械性能等问题。
[0004]目前有一些专利进行了超耐候粉末涂料用聚酯树脂的研究，例如中国专利CN1042924343A公开了一种超耐候低温固化型聚酯树脂的制备方法，该专利主要从聚酯树脂结构设计的角度解决超耐候低温固化下的涂层性能缺陷问题，但是低温固化涂层的流平性问题无法解决。中国专利CN102408550A公开了一种超耐候粉末涂料用端羧基聚酯树脂及其制备方法，但是该专利的固化温度为200℃，不适宜应用于低温固化。中国专利CN104530408A公开了超耐候粉末涂料用聚酯树脂、使用该树脂的粉末涂料及制备方法，该专利通过使用含氟单体进行聚酯树脂的合成，提高了粉末涂料的耐候性，但是存在固化温度高的缺陷。中国专利CN107189045A公开了一种异氰酸环氧丙醇酯(TGIG)体系粉末涂料用低温超耐候抗折弯的饱和聚酯树脂及其制备方法，该专利解决了粉末涂料低温固化下的涂层性能缺陷，但是非超耐候型，存在耐候性的缺陷。
[0005]因此，亟需解决现有技术中聚酯树脂组合物低温固化下存在的流平性缺陷、机械性能差及耐候性差等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在克服现有技术的缺点与不足，提供一种聚酯树脂组合物，包括无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂，在140-170℃低温固化条件下，通过该组合物制备的粉末涂料涂层具有优异的流平性、机械性能以及耐候性。
[0007]本专利技术中的无定型态与半结晶态是聚合物的聚集态结构。无定型态的聚合物，链段结构呈现无规排列，有利于粉末涂料的制备。半结晶态的聚合物，链段呈现规整排列，有利于涂层流平性及机械性能的提高。
[0008]本专利技术中的半结晶聚酯树脂主要由直链非支化脂肪族的单体组成，链段结构均匀分布，具有较好的柔韧性，制备的涂层可以较好的吸收机械性能的能量，提高涂层的机械性能，但由于制备半结晶聚酯树脂的单体具有较多的β-氢，在紫外线的作用下容易形成自由基导致涂层耐候性下降。
[0009]本专利技术中聚酯树脂选自芳香二元酸为对苯二甲酸和间苯二甲酸。间苯二甲酸的结构为非对称性，不利于粉末涂料涂层的机械性能，但是其制备的树脂应用于粉末涂料相比对苯二甲酸，具有耐候性突出的特点。
[0010]因此本专利技术通过无定型聚酯树脂和半结晶聚酯树脂的结合应用，无定型饱和聚酯树脂组分提供涂层良好的耐候特性以及低温固化下高活性的特性；而半结晶饱和聚酯树脂组分解决涂层低温固化下流平性以及机械性能的缺陷，二者在粉末涂层中进行协同作用解决目前超耐候粉末涂料涂层存在的性能缺陷。
[0011]术语“无定型”是指组分的物理形态为玻璃态，具有玻璃化转变温度指标。
[0012]术语“半结晶聚酯树脂”是指组分的物理形态中同时存在晶区和非晶区结构，且组分物理状态不存在玻璃态，无玻璃化转变温度指标。
[0013]术语“饱和聚酯树脂”是指合成聚酯树脂的原料中不含除苯环和羧酸基团以外的不饱和键。
[0014]术语“低温固化”是指在140-170℃条件下进行粉末涂料的固化行为。
[0015]本专利技术一个目的在于提供一种聚酯树脂组合物，通过以下技术手段得以实现：
[0016]一种聚酯树脂组合物，是包括无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的混合物。
[0017]其中，所述无定型饱和聚酯树脂由质量百分比如下的原料反应制得：
[0018][0019]所述半结晶饱和聚酯树脂由质量百分比如下的原料反应制得：
[0020][0021]其中，所述的无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的质量比为99:1～80:20。
[0022]所述的聚酯树脂的无定型状态与半结晶状态主要是链段结构聚集态的体现，无定型态聚酯树脂的链段呈现无规状，配方组成含具有侧基结构的单体；半结晶态的链段呈现规整排列，配方组成主要由直链非支化的脂肪族单体组成。
[0023]进一步地，所述无定型饱和聚酯树脂中的二元醇，选自以下成分：
[0024][0025]其中，2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、羟基新戊酸羟基新戊酯、三甲基戊二醇的质量百分比不同时为0。
[0026]所述的二元醇单体结构含侧基基团或者为脂环族单体，部分单体不含有易被氧化的β-氢提高了涂层耐候性；同时链段结构具有的侧基基团通过位阻作用保护酯键，可避免水解作用导致涂层耐候性下降。
[0027]进一步地，所述的半结晶饱和聚酯树脂的二元醇，选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇或1,10-癸二醇中的一种或多种，其中碳原子数为偶数的二元醇质量百分数在二元醇中的质量比不低于50％。
[0028]碳原子为偶数的单体有利于结晶的形成。
[0029]进一步地，所述无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的多元醇，选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或者季戊四醇中的一种或多种。
[0030]进一步地，所述无定型饱和聚酯树脂的芳香二元酸，选自对苯二甲酸或间苯二甲酸的一种或两种，且间苯二甲酸在芳香本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚酯树脂组合物，其特征在于，所述聚酯树脂组合物是包括无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的混合物，其中，所述无定型饱和聚酯树脂由质量百分比如下的原料反应制得：所述半结晶饱和聚酯树脂由质量份数如下的原料反应制得：其中，所述的无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的质量比为99:1～80:20。2.根据权利要求1所述聚酯树脂组合物，其特征在于，所述无定型饱和聚酯树脂中的二元醇包括以下成分：其中，2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、羟基新戊酸羟基新戊酯、三甲基戊二醇的质量百分比不同时为0；所述的半结晶饱和聚酯树脂的二元醇，选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇或1,10-癸二醇中的一种或多种，其中碳原子数为偶数的二元醇在二元醇中的质量百分比不低于50％。3.根据权利要求1所述聚酯树脂组合物，其特征在于，所述无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的多元醇，选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷或者季戊四醇中的一种或多
种。4.根据权利要求1所述聚酯树脂组合物，其特征在于，所述无定型饱和聚酯树脂的芳香二元酸，选自对苯二甲酸或间苯二甲酸的一种或两种，且间苯二甲酸在芳香二元酸中的质量百分比不低于50％；所述的半结晶饱和聚酯树脂的芳香二元酸，选自对苯二甲酸。5.根据权利要求1所述聚酯树脂组合物，其特征在于，所述无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的脂肪二元酸，选自己二酸、丁二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸或十二烷二酸中的一种或多种。6.根据权利要求1所述聚酯树脂组合物，其特征在于，所述无定型饱和聚酯树脂酸解剂，选自间苯二甲酸、己二酸或1,4-环己烷二甲酸的一种或多种；所述半结晶饱和聚酯树脂酸解剂，选自己二酸、丁二酸、戊二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸或1,4-环己烷二甲酸中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的聚酯树脂组合物，其特征在于，所述的无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的催化剂，选自单丁基氧化剂、单丁基三异辛酸锡、钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯；所述的无定型饱和聚酯树脂和半结晶饱和聚酯树脂的促进剂，选自三苯基乙基溴化...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢静，李勇，刘亮，顾宇昕，张捷，
申请(专利权)人：擎天材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：