[发明专利]一种粉末涂料用生物基聚酯树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯树脂及其制备方法，具体涉及一种粉末涂料用生物基聚酯树脂及其制备方法。

背景技术

随着石化资源储量的日益减少，石化产品价格持续上涨，同时石化产品的使用也进一步加重了地球环境的负荷，寻找可再生资源替代现有石化原材料迫在眉睫。

粉末涂料以其经济、环保、高效和性能卓越等优点正在逐渐替代有机溶剂型涂料，成为涂料行业中的重要发展方向，尤其是聚酯基粉末涂料，由于其在装饰性、经济性以及综合性能方面的突出优势，已经占据了整个粉末涂料体系半壁江山。目前粉末涂料用聚酯树脂的原材料主要是以对苯二甲酸、间苯二甲酸、新戊二醇为主，均属于石化衍生品，整个原材料产业链对有限的石化资源及社会环境造成了很大的压力，寻找能有效替代石化产品的再生新资源是关键，发展以生物质为原料的生物基多元醇多元酸制备聚酯树脂技术将是涂料行业可持续发展的必然途径。

通过生物基多元醇、生物基多元酸合成聚酯树脂的研究报道并不多，而国内还没涉及适用于粉末涂料的生物基聚酯树脂合成研究的报道。

中国发明专利公布号CN102827361A，公开了一种生物基聚酯及其制备方法，该聚酯通过2,5-呋喃二甲酸与1，4-戊二醇进行酯化缩聚制得，该聚酯适用于塑料行业，未见其用于涂料行业的报道；而中国发明专利公布号：CN103694458A，以及另一中国发明专利公布号：CN104387568A，均涉及一种聚酯多元醇及其制备方法，可以用于聚氨酯原材料，但未见其用于涂料行业的报道，制备方法也不相同。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种粉末涂料用生物基聚酯树脂，选用的原材料均来源于生物质提炼，该树脂的在自然环境降解后不会对环境造成任何影响，使用该聚酯制成的粉末涂料流平极好，机械性能优异，储存性能好，完全可满足粉末涂料室内用途。

本发明的第二个目的是提供上述聚酯树脂的制备方法。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种粉末涂料用生物基聚酯树脂，其特征在于，包括以下组分及其质量百分比：生物基多元醇：30～50%；生物基多元酸40-60%；生物基酸解剂5-20%；催化剂0.03-0.15%；所述组分经熔融聚合而成，制得酸值为45-75mgKOH/g，粘度为1500～3500mPa.s，数均分子量为1500～3000，玻璃化转变温度为48-60℃的生物基聚酯树脂。

优选的，所述多元醇可以是生物基乙二醇、丙三醇、丁二醇、异山梨醇一种或几种的混合物。

优选的，所述多元酸可以是己二酸、琥珀酸、衣康酸（亚甲基丁二酸）、2,5-呋喃二甲酸中的一种或几种的混合物。

优选的，所述酸解剂可以是己二酸、琥珀酸、衣康酸（亚甲基丁二酸）中的一种或几种的混合物。

优选的，所述催化剂可以是草酸亚锡。

本发明的第二个目的可通过以下技术方案实现：上述生物基聚酯树脂的制备方法，在反应釜中，加入生物基多元醇升温至90～110℃加热熔融，加入生物基多元酸和催化剂后，通氮气升温至170～190℃开始酯化反应，并蒸馏出水，控制升温速度使得蒸馏柱顶温不超过102℃，升温至230～240℃酯化缩聚反应10-14h，当反应程度达到95%以上时，酸值达到12～18mgKOH/g时，在温度230～240℃，真空度＜75mmHg的条件下进行真空缩聚，缩聚时间为1～3h，当酸值达到8～12 mgKOH/g，停止真空，降温至220℃时加入生物基酸解剂，酸解1～2h后，当酸值达到50-80 mgKOH/g时，在温度225～235℃，真空度＜75mmHg的条件下进行第二次真空缩聚，缩聚时间为0.5～2h，至酸值达到45～75mgKOH/g得到粉末涂料用生物基聚酯树脂。本发明的粉末涂料用生物基聚酯树脂的酸值为45-75mgKOH/g，粘度1500～3500mPa.s，数均分子量1500～3000，玻璃化转变温度48-60℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明的粉末涂料用生物基聚酯树脂，所选用的原材料均来自生物质提炼而得，通过选用直链或者带环状的生物基多元醇及多元酸来平衡所制备的聚酯树脂的流平性能和储存性能，同时可满足力学性能。

（2）再有，由于采用本发明合成的生物基聚酯树脂制成的粉末涂料流平极好，力学性能优异，储存性能好，完全可满足粉末涂料室内用途。

（3）该聚酯树脂可埋藏在土壤中自然降解且不对生态构成任何影响，经济社会效益明显。