2011粉末涂料年会-新型primid固化聚酯树脂的合成及性能研究

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1、新型高表面装饰性能的HAA固化聚酯树脂的合成及性能研究StudyonSynthesisandPerformanceofExcellentDecorativeHAACurablePolyesterResins应明友邱锋利储坚刚徐忠根(浙江天松新材料股份有限公司)摘要：本文介绍了一种新型高表面装饰性的HAA固化聚酯树脂的合成工艺。该树脂具有较高的Tg和较低的熔融黏度，在HAA固化的粉末涂料中具有良好的分散性和润湿性。考察了挤出温度对表面雾影的影响以及脱气剂安息香对涂膜表面性能的影响。用该聚酯树脂配制的粉末涂料表面装饰性优异、适应性强和抗干扰性好，涂膜的表面性能可与TGIC固化体系媲

2、美，可替代TGIC固化体系用于高表面装饰性的涂装领域。1前言随着石油及挤出化学品价格的持续高企，粉末涂料产品体系正在发生结构性变化，环氧/聚酯混合型体系正逐渐被纯聚酯体系替代[1]。纯聚酯粉末涂料体系的固化剂[2]主要有异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)、羟烷基酰胺(HAA)、多环氧化合物、氨基树脂、四甲氧基甘脲等。我国纯聚酯粉末涂料体系的固化剂主要为TGIC和HAA两种，TGIC固化的纯聚酯粉末涂料在抗黄变性、涂膜外观(光滑性、平整性、丰满度)等方面优势明显，但TGIC有一定毒性，对皮肤有刺激性，虽然其毒理尚不完全明确，但限制TGIC在粉末涂料中的应用已成为趋势。相比之下，HA

3、A是一种绿色环保的纯聚酯粉末涂料固化剂，但固化涂膜的表面性能和装饰性能不及TGIC体系，易出现猪毛孔等表面缺陷。因此开发具有高表面装饰性能的HAA固化聚酯[5-7]具有很好的市场前景和社会效益。HAA固化体系和TGIC固化体系的性能差异源于它们的固化机理不同。TGIC与端羧基聚酯的交联反应为环氧基与羧基的加合反应，固化交联过程中基本没有小分子副产物产生，形成的固化涂膜结构致密，外观优异。而HAA与端羧基聚酯的固化交联反应为羟基与羧基的酯化缩聚反应，固化交联过程中有水分子产生。研究和应用实践证明，HAA与端羧基聚酯的固化反应速度很快，无需添加固化促进剂，得到的涂膜表面性能取决于固

4、化交联速度与副产物水分子逃逸速度之间的动态平衡。另外HAA是一种亲水性化合物，与涂料配方的其它组分在润湿性和分散性方面存在差异，因此降低聚酯树脂黏度和反应活性，提高聚酯树脂的润湿性和分散性，对于克服HAA固化体系的表面缺陷非常重要，是获得高表面装饰性能的HAA固化纯聚酯粉末涂料的有效途径。我们合成了一种新型高表面装饰性HAA固化的端羧基聚酯树脂，借助DTA方法分析了树脂的玻璃化转变温度(Tg)，用其配制了HAA固化的纯聚酯粉末涂料，考察了涂膜的耐过烘烤泛黄性、耐水煮性和耐候性，得到了综合性能优异的聚酯树脂。2实验部分2.1实验材料及仪器新戊二醇、丁二醇、环已烷二甲醇、2-丁基-

5、2-乙基-丙二醇(BEPD)、对苯二甲酸(PTA)、间苯二甲酸(IPA)、已二酸、壬二酸、偏苯三酸酐(TMA)、酯化催化剂(F4101)、抗氧剂AT-215，这些实验材料均为工业级。3000mL小型玻璃反应器全套及搅拌电机；CDR-4P差动热分析仪：上海天平仪器厂；DV-Ⅱ型旋转黏度仪：BROOKFIELD公司；DF-4型电脑沥青软化点测定仪：北京华惠达泰试验仪器有限公司；QUB/Basic型加速耐候性试验箱：美国Q-PANEL公司；TT210覆层测厚仪：北京时代之峰科技有限公司；color-guide45/0色差仪：BYKGardner公司；Micro-tri-gloss光泽

6、仪：BYKGardner公司。2.2聚酯树脂合成将原料二元醇、二元酸和其他反应物料按配方量投入反应釜中，充氮气保护，当升温到160℃时开始酯化出水，继续升温达到255℃至反应无酯化水时得到无色透明的树脂。加入多元酸封端剂，在240~250℃下保温反应40~50min。反应完成后逐步抽真空至50mmHg(－0.093Mpa)，在255℃真空条件下继续反应40~60min，降温至200℃反应完毕，出料。2.3涂料及涂膜样板制备将试制的聚酯树脂、HAA、颜料、填料、流平剂、脱气剂、固化促进剂等材料按表1配方量加入配料容器中，充分搅拌均匀后用挤出机熔融挤出，粉碎，获得粉末涂料样品。将制

7、成的粉末涂料静电喷涂于样板上，将于固化烘烤箱中固化成膜。表1试验用粉末涂料配方序号材料名称配方用量，质量份HAA体系TGIC体系1聚酯树脂2852802HAA153TGIC204颜料R0921201205填料BaSO480806光亮剂701557流平剂GLP588558安息香1.229合计511.25122.4性能表征—聚酯树脂酸值、软化点测定：按相应的国家标准规定方法测定；—熔融黏度测定：用DV-Ⅱ型旋转黏度仪测定；—玻璃化温度和固化温度测定：用CDR-4P差动热分析仪测定，升温速率10℃