一种可用于低温固化粉末涂料的聚酯树脂颗粒

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种可用于低温固化粉末涂料的聚酯树脂颗粒及基于其的低温固化聚酯粉末涂料。

背景技术

自新世纪初开始，粉末涂料在诸多领域的应用研究取得了快速的发展，尤其是机械工程领域，粉末涂料凭借突出的环保和性价比等优势，成为众多企业关注的焦点，低温固化粉末性能得到越来越深入的研究，并且在汽车、家具装饰、家电外壳、外墙涂料等诸多领域的应用和推广。传统热固性粉末涂料通常需要在180～200℃、15～30min的条件下固化成膜，通用塑料在此温度下发生一定程度的降解、软化，不仅影响产品外观，而且由于材料在高温变形，对于家具、家电组装也会产生一定影响，不符合环保节能的需求。同时能够经受此高温的工程机械结构件一般较厚且体积较大，固化时底材及涂料吸热量大且升温慢，但工件固化后又由于工件蓄热量大，余热释放慢，导致在涂层表面容易出现起霜现象。

聚酯粉末涂料在近些年一直是涂料研发的热点，各种新型工艺层出不穷，归结起来，这些工艺一方面是为了开发出聚酯涂料新的性能，另一方面也是为了降低成本。在现有的成熟的高温固化工艺条件下，仍存在涂料发黄、耗能巨大等问题，且在固化过程中一些基材不耐高温，因此，迫切需要低温固化工艺来拓展聚酯涂料应用范围。

如中国专利CN112552494A和CN114085363A中涂料的固化温度均超过180℃，由于固化温度较高，浪费能源的同时也会对基底材料造成破坏。目前已经存在低温固化工艺，在中国专利CN112680074A中提到了高酸值树脂和丙烯酸树脂的低温固化，在中国专利CN111876058A中实现了Primid体系的低温固化，涂料使用HAA固化剂虽然固化速度快、固化温度低，但是处理不当会出现“针孔”现象影响涂料美观性。所以在这件专利中，以TGIC作为粉末涂料固化剂，但是目前成熟的TGIC体系中，均是180～200℃高温固化，很少有固化温度低于140℃的报道。

发明内容

为克服传统聚酯粉末涂料因高温固化带来的高耗能和伤基材等使用问题，本发明提供了一种可用于低温固化粉末涂料的聚酯树脂颗粒及基于其的低温固化聚酯粉末涂料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可用于低温固化粉末涂料的聚酯树脂颗粒，其各组分按重量份的构成为：多元酸50-60份；多元醇30-45份；酸解剂2-10份；催化剂0.05-1份；热稳定剂0.1-1份；抗氧剂0.1-1份；促进剂0.1-1份。

进一步地：所述多元酸为对苯二甲酸(PTA)、己二酸(ADA)和环己烷二甲酸中的一种或多种的组合物；所述多元醇为新戊二醇(NPG)、2-甲基-1,3-丙二醇(MPO)、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(BEPD)、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)和三羟甲基丙烷(TMP)中的一种或多种的组合物；所述酸解剂为间苯二甲酸(IPA)。

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。

进一步地，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯(TPP)。

进一步地，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。

进一步地，所述促进剂为鎓盐促进剂。

本发明发现在原料中加入鎓盐促进剂，可以有效降低固化所需的活化能，使得基于该聚酯树脂颗粒的涂料在较低温度下可以完成固化；MPO共聚单元的引入可以大大增加高分子碳链柔顺度，使其易于旋转，从而使聚酯树脂的碳链在固化过程可以更快旋转到合适的角度完成固化。在体系中多种原料的共同作用下，使得涂料具有低表观活化能，从而使其可以低温固化。

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多元酸、多元醇、催化剂、热稳定剂和促进剂，在氮气保护下加热至230-245℃，恒温反应至体系酸值为20-30mgKOH/g，然后加入酸解剂和抗氧剂，继续恒温反应至体系酸值为40-60mgKOH/g，抽真空继续恒温反应0.5-2h，反应结束后放料冷却，粉碎，制得聚酯树脂颗粒粉末。

本发明进一步公开了基于上述聚酯树脂颗粒的低温固化聚酯树脂粉末涂料，其包括以下重量份的原料：

聚酯树脂颗粒50-65份；

固化剂4.7-5.7份；

粉末流平剂0.8-1.2份；

增光剂0.8-1.2份；

颜料0.5-25份；

无机填料10-30份；

安息香0-1份。

进一步地：所述固化剂为异氰尿酸三缩水甘油酯和β-羟烷基酰胺固化剂中的一种或多种的组合物；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、TiO

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

目前一般粉末涂料的固化温度都超过180℃，本发明通过科学合理的配方设计，获得了固化时具有低表面活化能的聚酯树脂颗粒，基于其的粉末涂料的固化温度低于140℃，远远低于目前主流粉末涂料的固化温度，不仅有利于节约能源、降低能耗，同时也可以保护基材不受高温侵蚀，拓展了聚酯粉末涂料的应用领域。

附图说明

图1为实施例中lnt

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述实施例中所用试剂和仪器均可以商品购买。

下述实施例所用促进剂为鎓盐促进剂242(购买自济南蓝爵商贸有限公司)。

下述实施例所用抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1076、受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168。

下述实施例所用粉末流平剂购买自宁波南海化学有限公司(GLP588)。

下述实施例所用增光剂购买自宁波南海化学有限公司(701B)。

下述实施例中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多元酸、多元醇、催化剂、热稳定剂和促进剂，在氮气保护下加热至245℃，恒温反应至体系酸值为20-30mgKOH/g，然后加入酸解剂和抗氧剂，继续恒温反应至体系酸值为30-60mgKOH/g(具体数值如表1所示)，抽真空继续恒温反应1h，用以排除体系中多余的酯化产物水、提高反应程度(此阶段主要为链段之间的聚合反应，酸值轻微下降，并不会有明显变化)，反应结束后放料冷却，粉碎，制得聚酯树脂颗粒粉末。

基于聚酯树脂颗粒制备聚酯树脂粉末涂料的方法为：将各原料按配比混合，然后通过双螺杆挤出机混料，投料区(I区)设置为110℃，混料挤出区(Ⅱ区)设置为115℃，挤出的粉末涂料放进咖啡磨中研磨，后逐级过筛，筛选出180-200目的涂料粉末进行喷涂，最后在130℃/30min条件下完成固化。样板制备完成后测试光泽度、膜厚、流平和冲击性能。

实施例1～实施例6及对比例1

实施例1～实施例6及对比例1中聚酯树脂颗粒的各组分按重量份的构成如表1所示，所得聚酯的物性参数也如表1所示。

表1聚酯树脂颗粒的原料组成及用量、物性参数

表1中：酸值测定采取的标准是GB/T 6743-2008；粘度测定采取的标准是GB/T9751.1-2008；Tg测定采取的标准是GB/T 19466.2-2004。

基于上述各实施例的聚酯树脂颗粒制得的粉末涂料的各组分按重量份的构成如表2所示，所得涂料的物性参数如表2所示。

表2聚酯树脂粉末涂料固化阶段的原料组成及用量、物性参数

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冲击强度采用的标准是GB/T 1732-1997；光泽测定采用的标准是GB/T 9754-2003；胶化时间采用的标准是GB/T 16995-1997。流平测定采用的标准是JB/T 3998-1999。

表2中：粉末涂料固化过程是将样板放置于130℃烘箱中烘烤15min。粉末涂料A作为对比例，使用的聚酯树脂没有添加ADA、MPO和CHDM，所以很难固化，膜厚仅约为50μm。在聚酯原料中加入ADA和MPO后，膜厚提高了约30μm。在加入CHDM后，膜厚提高了约15μm，证明CHDM有助于低温固化。胶化时间反映着粉末涂料固化时所需的表观活化能，此项指标与膜厚变化趋势基本相同，对粉末涂料A和粉末涂料E进行不同温度下的胶化时间测定，并进行拟合，根据阿伦尼乌斯方程可以推导出粉末涂料固化体系表观活化能，如式1所示，

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其中：t

以上所示均为本发明优选实施方式，只是帮助阐述本发明，没能详尽叙述所有细节，并非对本发明做任何实质上的限制。应当指出，凡未脱离本发明技艺精神所做的等效实施例或变更均包含在本发明保护范围内。