[发明专利]一种高羟值聚酯树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子聚合物材料的合成方法，具体地说，涉及一种高羟值聚酯树脂的制备方法，这种聚酯树脂固体含量高、粘度低，有助于制备溶剂掺用量低，符合环保要求的优质涂料，特别是在飞行器上应用的航空涂料。

背景技术

聚酯树脂由于反应活性高、固化后漆膜的性能稳定、耐老化性优、着色性好而广泛用作涂料的基本原料。聚酯树脂的传统的合成方法为一步加料合成法，即一开始就将所有的原材料一起投入反应釜内，在通氮气的情况下加热到220～250℃左右，保温到酸值达到要求后，加入溶剂调节粘度，出料。这样的一步加料法合成得到的聚酯树脂往往分子量分布范围很广，分子量可以从550～350000；其中分子量在10000～50000的大分子量级分约占到树脂整体的1/3左右，这些大分子量级分会导致体系的粘度升高，以致在制造涂料时为了达到适用于涂料的粘度，不得不添加多量溶剂，从而造成对环境的污染，不符合环保的要求；同时，分子量在55～850的小分子量级分占树脂整体的1/5左右，这些小分子量级分不但会影响树脂的耐水性，同时在固化过程中容易挥发出来，影响树脂的固化成膜。为此迫切希望能够找到一种好的合成方法，以便能借助控制聚酯树脂合成反应过程中的化学计量参数来控制分子量的排布，减少或降低合成过程中出现的不希望有的高分子量级分以及低分子量级分。

美国专利4829132曾披露一种聚酯树脂的合成方法，它采用脂环族的羧酸来提高聚酯树脂的耐候性，同时在反应过程分步添加芳香族羧酸，控制分子结构的排布，使脂环族羧酸尽可能先和多元醇反应完全，最后未反应的酸为芳香族羧酸。这种利用分步添加芳香族羧酸的方法，可以使树脂的分子结构符合设计要求。本发明就是受这一专利文献的启发而达成的。

发明内容

本发明旨在提供一种高羟值聚酯树脂的制备方法，使制备的聚酯树脂具有高固体含量、低粘度、高羟值的特征；还可以通过单体的选择和用量的调整来提高树脂的耐水性、耐候性、柔韧性和耐化学药品性。采用本发明所述的新的合成方法可有效地降低树脂的粘度，从而减少树脂中溶剂的使用量，满足环保要求。

本发明是这样实现的，所述高羟值聚酯树脂的制备方法，使用原料包括多元酸、多元醇和稀释剂，其特征是，通过分步加料方式，完成多元酸与多元醇的酯化缩聚反应，得到的聚酯树脂固体含量为70～80质量％、羟值3.5～5.5％、粘度1500～8000cm²/s。

采用本发明方法制备聚酯树脂，所用原料的配比为：

组分名称               质量％

多元醇                 36.5～38.5

多元酸                 32.5～35.0

稀释剂               27.5～30.0

这儿所述的多元醇选自二元醇、三元醇中的一种或它们的混合物；所述的多元酸选自脂肪族羧酸、芳香族羧酸、芳香族改性羧酸、脂环族羧酸以及酸酐中的一种或它们中几种的混合物；所述的稀释剂选自芳香族类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂中的一种或它们中几种的混合物。

为了使制备的聚酯树脂具有特定的性状，以满足不同的使用要求，可以通过单体选择和用量的调整来选择性地改善所得聚酯在某些方面的特定性能，也就是：

1)选用脂环族羧酸或酸酐，如选用氢化苯酐，最好是四氢苯酐、六氢苯酐等，可以提高树脂的耐候性；

2)选用水解稳定性强的单体，如选用新戊二醇、间苯二甲酸等，可以改善聚酯树脂的耐水性；

3)多元醇中选择一种直链型的长碳链二元醇或多元醇，酸中选择一种直链型的长碳链二元酸(也可两者节选)，可增加聚酯的碳链长度，增强树脂的柔韧性，提高抗冲击性；

4)提高支链型多元醇的含量，就可提高羟基的含量以及增加树脂的支化度，从而改善树脂的耐化学药品性。

按照本发明，高羟值聚酯树脂的合成工艺是：在进行酯化缩聚反应时，多元酸与多元醇的摩尔比宜掌握为1.10～1.26。酯化缩聚反应步骤如下：在室温下，将部分多元酸和多元醇投入反应釜内，通入氮气，并加热，当釜内原料大部分溶解后，开动搅拌装置，升温至160～180℃，然后，缓慢加热，并分步加入其余的多元酸或多元醇，最后升温至200～250℃，保温，设定酸值小于5时为反应终点，冷却到100±10℃，加入稀释剂，搅拌均匀，出料，包装。