[发明专利]一种聚酯树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚酯树脂，所述聚酯树脂的结构式如式（I）所示。所述聚酯树脂结构为具有环脂肪结构的聚酯树脂，其中含有大量的五元环或六元环，五元环或六元环存在不同的稳定构象，当聚酯材料受到力的作用时，如拉伸，冲击等力的作用时，可以通过环构象的改变来缓冲并吸收碰外界的应力，减少提高聚酯的柔韧性，在保证聚酯力学强度的情况下赋予其良好的抗冲击性能。本发明还公开了所述聚酯树脂在涂料、汽车涂料和汽车中涂层涂料中的应用。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚酯树脂及其制备方法与应用。

背景技术

我国乘用车保有量不断攀升，小汽车出行已经成为人民日常出现重要工具，汽车在行驶过程容易受到石子等硬物的撞击，汽车行驶速度越快，撞击对汽车表面涂层的损害越大。一旦汽车涂层受到撞击掉落，汽车钢板就会暴露而受到腐蚀。因此，汽车涂料的耐石击性能被认为是其使用过程中的重要特性之一。汽车涂层是一个复合涂层，从下往上分别是电泳底漆，中涂，色漆和最上层的清漆。根据汽车涂料每层的功能设计，中涂层主要承担了抗石击的功能。聚酯树脂是中涂的主要成分，提高聚酯树脂的抗冲击性能对涂料抗石击性最为有效。

在已公开的技术中，通常是通过改性的方法提高聚酯的抗石击性能。聚酯的制备是由多元醇和多元酸反应而得到，常见的多元醇有，新戊二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，3-丙二醇和、三羟甲基丙烷。常见的多元酸有己二酸、丁二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等。制备的聚酯树脂的柔性较差，不能很好的满足汽车涂料应用的需求。为了提高聚酯的耐冲击性，申请号为CN 201110025407.6（一种聚酯树脂及其制备方法和一种汽车中涂）公开了一种用无机纳米材料多面体笼形苯基低聚倍半硅氧烷基（POSS）改性聚酯树脂，CN201110194684.X（一种聚酰胺改性聚酯树脂及其制备方法和含有该聚酯树脂的汽车中涂漆）公开了一种聚酰胺改性聚酯的方法。无论是通过无机填料还是有机聚合物改性聚酯，都是通过外加改性物质来提高抗石击性能，加入POSS这种具有孔洞结构的填料，如果分散不均匀会影响到涂层外观，而且空洞和不均匀的结构对力学性能产生影响，如耐腐蚀性降低，水气容易深入并滞留在含有POSS的聚酯树脂中。通过有机聚合物聚酰胺改性聚酯，二者的相容性如果不好，很容易出现相分离。因此提高聚酯本征材料的抗冲击性和柔性是提高聚酯材料抗石击的性能最佳方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种本征抗冲击性能好的聚酯树脂及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种聚酯树脂，所述聚酯树脂的结构式如式（I）所示：

（I）

其中，R₁和R₂为以下任意一种或多种混合：

、、、和；

R₃为1,2,3-苯三甲酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三甲酸、1,2,3-丙烷三甲酸、和顺式-乌头酸中的一种或多种；n 为20-50的整数。

本发明所述聚酯树脂结构为具有环脂肪结构的聚酯树脂，其中含有大量的五元环或六元环，五元环或六元环存在不同的稳定构象，如六元环具有船式构象和椅式构象，五元环具有信封式构象和半椅式构象，两种构象都可以相互转变，其构象的结构如图1所示，当聚酯材料受到力的作用时，如拉伸，冲击等力的作用时，可以通过环构象的改变来缓冲并吸收碰外界的应力，减少提高聚酯的柔韧性，在保证聚酯力学强度的情况下赋予其良好的抗冲击性能。

本发明的目的还在于提供一种所述的聚酯树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1. 二元醇和二元酸在催化剂的作用下，加热反应，反应过程用氮气吹扫，并用分水器分离产生的水，得到以羟基封端的聚酯树脂预聚体；

S2 在步骤S1所得到的以羟基封端的聚酯树脂预聚体中加入三元酸，在催化剂的作用下，加热反应，反应过程用氮气吹扫，并用分水器分离产生的水，得到具有交联结构的聚酯树脂；