[发明专利]一种水性聚酯共聚物及其制备方法与应用有效

专利信息
申请号: 202080003836.0 申请日: 2020-11-24
公开(公告)号: CN112654658B 公开(公告)日: 2021-11-09
发明(设计)人: 陆均杰;李勇;谢静;刘亮;顾宇昕;张捷 申请(专利权)人: 擎天材料科技有限公司
主分类号: C08G63/87 分类号: C08G63/87;C08G63/85;C08G63/688;C09D167/02
代理公司: 广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205 代理人: 张建珍
地址: 523000 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 水性 聚酯 共聚物 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明属于涂料技术领域,公开了一种水性聚酯共聚物及其制备方法与应用。所述水性聚酯共聚物主要由以下组分制得:多元醇、多元酸和环保催化剂;所述多元醇包括螺环二醇、主链上碳原子数不少于5个的二元醇;所述多元酸包括芳香族多元酸、含磺酸基二元酸(酯)、脂肪酸和脂环酸;所述环保催化剂为钛酸酯、硅酸酯与胺类化合物发生络合反应制得;所述水性聚酯共聚物中端羧基总量的70‑100%来自于脂肪酸和/或脂环酸的端羧基。所述的水性聚酯共聚物用于水性涂料制备后,经固化形成的涂层具备优良的加工性、耐沸水性与稳定性。

技术领域

本发明属于涂料技术领域,特别涉及一种水性聚酯共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

聚酯树脂是一类具有外观丰满,附着力好,柔韧性好以及机械性能佳等特点,可作为水性热固性组合物中主要成膜物,广泛适用于涂料与油墨,胶黏密封、纤维与薄膜处理等应用领域的材料。对于高分子量聚酯及其固化涂层,可保持突出的加工性及附着力优势。但应用于水性涂料的高分子量聚酯,特别是对于高玻璃化温度(Tg)体系,常见的高分子量聚酯较难实现理想的水分散性与储存稳定性。

在现有的技术中,缩聚是合成高分子量聚酯的关键工艺,缩聚过程中所使用的催化剂以锡类与锑类为主,该两类催化体系工艺比较成熟且催化速度适中,然而锡类与锑类催化剂具备一定毒性,其催化体系固化涂层使用过程中存在溶出有害物质的风险。而钛系催化剂常用的钛酸酯类催化剂的催化活性高且无毒性,但水解稳定性差不利于水性涂料的储存稳定性,以及固化涂层耐水解性能稳定性;钛酸酯的热降解反应催化活性过高还会导致聚酯高聚物的性能下降,色相易发黄。而表面富含羟基的二氧化钛具有相当强的Lewis(路易斯)酸性,催化活性较高,但是其活性的长期稳定性不足。目前改进方式主要使用氧化硅,碱金属或碱土金属改性二氧化钛提高其催化活性的长期性,但结构改变削弱了其催化活性,不利于缩聚催化应用。因而高分子水性聚酯的催化合成,还需要采用具备更高催化活性与更长活性稳定性的环保催化剂。

高分子量水性聚酯共聚物的得到还需要优化其结构与组成,控制官能团的种类与数量,是实现其水性涂料应用的关键性能要求。可通过增加聚酯的可反应亲水性基团如羧基与引入强亲水性基团如磺酸基,调整亲水基团比例与分布,有效改善树脂的水分散性与稳定性。然而聚酯高聚物的亲水基团类别和含量不仅影响缩聚过程的聚酯分子量及其分布,基团的反应残留也进一步影响涂层固化程度,导致固化涂层的加工性,耐蒸煮性(耐沸水性),耐溶剂性等综合性能下降。

因而如何保持水性聚酯高聚物理想的加工性与耐蒸煮性(耐沸水性),并同时保留优良的水分散性与稳定性,是本领域现有技术的主要瓶颈。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种水性聚酯共聚物及其制备方法与应用,所述的水性聚酯共聚物可用于制备水性涂料,固化后所形成的涂层具备优良的加工性、耐沸水性与稳定性。

所述多元醇包括螺环二醇、主链上碳原子数不少于5个的二元醇;所述主链上碳原子数不少于5个的二元醇选自3-甲基-1,5-戊二醇和/或2-甲基-2,4-戊二醇;

所述多元酸包括芳香族多元酸、含磺酸基二元酸(酯)、脂肪酸和脂环酸;

所述环保催化剂为钛酸酯、硅酸酯与胺类化合物发生络合反应制得;所述胺类化合物选自(R)-螺环二胺,己内酰胺或N,N-二甲基酰胺中的至少一种;

所述水性聚酯共聚物中端羧基总量的70-100%来自于脂肪酸和/或脂环酸的端羧基。

本申请发明人发现,在含有强亲水基团的水分散性优良的聚酯高聚物中,引入刚性结构相当稳定的螺环二醇,链段的螺环可抑制高聚物聚合与固化过程的体积收缩,避免聚合物在高温、高湿状态变形与位阻失效,保证了水性聚酯高聚物的耐蒸煮性能;

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