[发明专利]一种含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含羧基官能团的饱和聚酯‑丙烯酸树脂接枝共聚物，该共聚物的酸值为20～120mgKOH/g，主要由以下质量百分含量的组分组成：丙烯酸树脂预聚体10～90％，作为接枝分支的饱和聚酯预聚体10～90％，丙烯酸树脂预聚体具有位于链中和/或链端的羧基官能团，其酸值为50～250mgKOH/g；饱和聚酯预聚体的链中和/或链端包含有羟基官能团，其羟值为10～100mgKOH/g，酸值为5～50mgKOH/g；还包括酯化催化剂，酯化催化剂的用量为丙烯酸树脂预聚体和饱和聚酯预聚体总质量的0～0.1％；酯化催化剂为锡类、锗类或钛类催化剂，还公开了上述共聚物的制备方法及其应用。

技术领域

本发明属于丙烯酸树脂改性聚酯树脂技术领域，具体涉及一种含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

聚酯型涂料应用广泛，涂膜饱满、机械性能优异，但耐候性、耐化学药品性等性能相对较差。丙烯酸型涂料具有优异的耐光性、户外老化性能和耐化学品腐蚀性等，但因树脂性脆，涂膜耐冲击性等机械性能稍差。

正因为上述两类涂料性能各有所长，也各有所短，将两类树脂相互结合，进行改性的研究已经有较多的文献报道。目前，丙烯酸树脂改性聚酯树脂的制备方法主要有3种：丙烯酸树脂和聚酯树脂直接物理共混法；丙烯酸树脂与聚酯树脂接枝共聚法；酯化接枝法合成丙烯酸改性聚酯树脂。

由于丙烯酸树脂与聚酯树脂在表面张力等方面有很大的差异，简单的物理共混后作为涂料成膜物质使用时涂膜会出现缩孔、失光等缺陷。接枝共聚法合成过程难于控制，粘度增大速度快，极易出现凝胶现象，且体系中存在大量未接枝的丙烯酸和聚酯大分子，对体系相容性改善有限。酯化接枝法反应过程好控制，原材料可选范围广，用于聚酯-丙烯酸树脂改性优势明显，但如何优化配方与工艺，合成性能合适的改性聚酯-丙烯酸树脂聚合物是一道难题。

目前已公开的现有技术制备的聚酯-丙烯酸接枝共聚物还存在酸值等性能无法满足粉末涂料等涂料的特殊性能要求的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物，该共聚物通过酯化反应将丙烯酸树脂预聚体和饱和聚酯预聚体两种预聚物接枝到一起形成接枝共聚物，改善了两种预聚物之间的相容性问题，通过配方设计优化两种预聚物的单体种类、组成，可以获得应用于涂料领域的综合性能优越的接枝共聚物。

本发明的目的还在于提供上述含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低。

本发明的第三个目的在于提供上述含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物在粉末涂料、水性涂料和溶剂型涂料中的应用。

本发明中的共聚物通过丙烯酸预聚物上的部分羧基官能团与聚酯预聚物上的羟基官能团发生的酯化反应而将两种预聚物接枝到一起形成接枝共聚物来改善聚酯与丙烯酸树脂之间的相容性问题；通过配方和工艺优化，保留了合适量的羧基官能团，用于在涂料中与固化剂发生交联固化反应；通过配方设计优化丙烯酸预聚物和聚酯预聚物的单体种类、组成，可以获得应用于涂料领域的综合性能优越的接枝共聚物。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种含羧基官能团的饱和聚酯-丙烯酸树脂接枝共聚物，该共聚物的酸值为20～120mgKOH/g，主要由以下质量百分含量的组分组成：

丙烯酸树脂预聚体10～90％

作为接枝分支的饱和聚酯预聚体10～90％

所述的丙烯酸树脂预聚体具有位于链中和/或链端的羧基官能团，其酸值为50～250mgKOH/g；

所述的饱和聚酯预聚体的链中和/或链端包含有羟基官能团，其羟值为10～100mgKOH/g，酸值为5～50mgKOH/g；

还包括酯化催化剂，所述酯化催化剂的用量为丙烯酸树脂预聚体和饱和聚酯预聚体总质量的0～0.1％。