一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車涂料，具體說是汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車涂料是一種使用要求高而且技術(shù)含量高的涂料品種，主要包括底漆、中涂漆和面漆。汽車涂料的水性化進(jìn)程是從底到面逐步進(jìn)行的，早在20世紀(jì)60年代，歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)率先使用水性電泳底漆，目前底漆已有90%以上采用水性涂料，88%汽車中涂也采用水性陰極電泳漆，但中涂絕大部分還是應(yīng)用溶劑型涂料。水性面漆由于技術(shù)難度相對較大，水性化進(jìn)程有些緩慢，目前汽車行業(yè)上應(yīng)用很少。
[0003]為了適應(yīng)環(huán)保要求，降低汽車涂裝的VOC排放，國內(nèi)外都在積極開發(fā)和利用環(huán)保型涂料，包括水性涂料、高固體涂料和粉末涂料等。水性涂料是以大量水代替有機(jī)溶劑，使在生產(chǎn)和施工過程中有機(jī)溶劑的揮發(fā)量大為減少，這樣不僅改善了生產(chǎn)操作人員的工作環(huán)境，也減少了有機(jī)溶劑的揮發(fā)，是環(huán)保涂料的一個重要發(fā)展方向。但現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)的汽車涂料用聚酯水分散體由于在設(shè)備和工藝方面的限制，生產(chǎn)的產(chǎn)品性能不夠好，質(zhì)量不夠高，迫切需要新的工藝和制備出高新能、環(huán)保的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可制備產(chǎn)品綜合性能較好的汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其包括以下步驟:
(I)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；
(2 )向容器內(nèi)通入氮氣，并對上述混合物料進(jìn)行攪拌加熱、熔融反應(yīng)；
(3)然后減小容器內(nèi)壓強(qiáng)，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物；
(4)接著加入偏苯三酸酐進(jìn)行攪拌加熱反應(yīng)，反應(yīng)完成得到聚酯樹脂；
(5)取上述聚酯樹脂，按配比用丙酮將其溶解；
(6)然后加入三乙胺，并攪拌;再滴加去離子水，繼續(xù)攪拌，得到聚酯水分散體。
[0006]作為優(yōu)選，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述對苯二甲酸10—20份，間苯二甲酸10—20份，己二酸I一5份，三羥甲基丙烷I一5份，乙二醇I一5份，新戊二醇15—25份，三氧化二銻0.1 —0.2份。
[0007]作為優(yōu)選，步驟(2)的攪拌加熱是先升溫至100—120°C，然后進(jìn)行攪拌，再升溫至150—160°C，并保溫20—30min，接著以0.3—0.5°C/min的升溫速率升溫至230—250°C，直至反應(yīng)完全。
[0008]作為優(yōu)選，減小容器內(nèi)壓強(qiáng)可先停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(4)的加熱反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，加熱溫度為160—200°C。
[0010]作為優(yōu)選，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述偏苯三酸酐的加入量為I一2.5份，酸值保持在12—20mgK0H/go
[0011 ]作為優(yōu)選，所述聚酯樹脂與丙酮的質(zhì)量比為1: (.1.2—1.7)。
[0012]從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過熔融縮聚制得聚酯水分散體，由于熔融需采取較高溫度，從而使得低沸點的二元醇容易被排出體系外，可保證投料的準(zhǔn)確性。同時，本發(fā)明可克服有機(jī)醇損失量較大的缺陷，具有反應(yīng)迅速、反應(yīng)過程穩(wěn)定、產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0013]下面將詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0014]—種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其包括以下步驟:
首先，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻;其中對苯二甲酸和間苯二甲酸可提高產(chǎn)品的硬度、耐候性和耐藥品性能；己二酸可保持產(chǎn)品的普適性和柔韌性;三羥甲基丙烷的甲基的空間位阻效應(yīng)可屏蔽聚酯的酯基，提高耐水解性，同時可引入分支;新戊二醇具有很好的耐水解性、耐候性，且制備的產(chǎn)品硬而韌，抗污能力強(qiáng)；乙二醇具有較好的普適性和柔韌性；三氧化二銻作為催化劑，可促進(jìn)縮聚反應(yīng)的進(jìn)行，其活性較高。在實施過程中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述對苯二甲酸1—20份，間苯二甲酸1—20份，己二酸I 一5份，三羥甲基丙烷I 一5份，乙二醇I一5份，新戊二醇15一25份，二氧化二鋪0.1一0.2份。
[0015]在加熱前，向容器內(nèi)通入氮氣，以排除容器中的空氣，然后開始對上述混合物料進(jìn)行加熱，升溫至100—120°C后大部分原料開始熔融，再進(jìn)行低速攪拌，接著升溫至150—1600C，并保溫20—30min，然后以0.3—0.5°C/min的升溫速率升溫至230—250°C，直至反應(yīng)完全。本發(fā)明的聚酯樹脂合成分為酯化階段和縮聚階段，酯化階段采用先升溫和恒溫的方式，使酯化反應(yīng)的正逆反應(yīng)趨于平衡。為了保證酯化完全，本發(fā)明采用通氮氣的方式將生產(chǎn)的水帶出容器。在升溫酯化階段，由于醇組分的沸點普遍較低，而酯化反應(yīng)的溫度較高，加上攪拌的作用，醇組分很容易排出，未防止醇的損失，升溫速率選擇較小。升溫酯化后，進(jìn)行恒溫酯化，此時溫度不宜過低，否則會導(dǎo)致樹脂反應(yīng)程度低，分子量小，影響涂膜的性能;但穩(wěn)定過高會增加副反應(yīng)的產(chǎn)生及低聚物的損耗，因此本發(fā)明選用230—250°C進(jìn)行恒溫酯化。
[0016]酯化反應(yīng)完全后，先停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物，為下一步地縮聚反應(yīng)做好準(zhǔn)備?？s聚反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，是在酯化反應(yīng)產(chǎn)物中加入偏苯三酸酐進(jìn)行攪拌加熱，加熱溫度為160—200°C，其中，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述偏苯三酸酐的加入量為I一2.5份，酸值保持在12—20mgK0H/g。在縮聚階段，鏈增長主要是在低聚物之間進(jìn)行，含羥基的低聚體和含羧基的低聚體相互縮聚，如此逐步形成聚合物分子鏈，隨著生成的小分子不斷抽除，聚酯樹脂的分子量不斷提高。
[0017]取上述聚酯樹脂，按配比用丙酮將其溶解，兩者質(zhì)量比為1:(.1.2-1.7)，待樹脂溶解后，可按照設(shè)定的中和度加入適量的三乙胺，用高速攪拌機(jī)攪拌;再滴加去適量的離子水，繼續(xù)攪拌，使透明溶液變成乳白色，即得到聚酯水分散體。三乙胺的常溫?fù)]發(fā)速度適中，且其助劑效果好，不會使聚酯產(chǎn)生氨解反應(yīng)，提高了樹脂的穩(wěn)定性。
[0018]實施例1 按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計將10份對苯二甲酸、10份間苯二甲酸、5份己二酸、5份三羥甲基丙烷、I份乙二醇、25新戊二醇和0.1份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至100°(:，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至150°(:，并保溫30min，然后以0.3°C/min的升溫速率升溫至230°C，直至反應(yīng)完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物;接著恢復(fù)容器至常壓，并加入I份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為1600C，酸值為12mgKOH/g，最后獲得聚酯樹脂。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)取該聚酯樹脂I份，用1.2份的丙酮將其溶解，待溶解后加入適量三乙胺中和，然后加入適量離子水?dāng)嚢?，得到聚酯水分散體，將該分散體用于汽車涂漆，得到的固化漆膜硬度超過4H，漆膜光澤度達(dá)84.6°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發(fā)白不起泡。
[0019]實施例2
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計將15份對苯二甲酸、16份間苯二甲酸、3份己二酸、3份三羥甲基丙烷、3份乙二醇、20新戊二醇和0.15份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至110°C，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至150°C，并保溫25min，然后以0.4°C/min的升溫速率升溫至240°C，直至反應(yīng)完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物;接著恢復(fù)容器至常壓，并加入1.5份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為180°(:，酸值為161^1(0!1/8;最后獲得聚酯樹脂。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)取該聚酯樹脂I份，用1.5份的丙酮將其溶解，待溶解后加入適量三乙胺中和，然后加入適量離子水?dāng)嚢瑁玫骄埘ニ稚Ⅲw，將該分散體用于汽車涂漆，得到的固化漆膜硬度超過4H，漆膜光澤度為89.7°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發(fā)白不起泡。
[0020]實施例3
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計將20份對苯二甲酸、20份間苯二甲酸、I份己二酸、I份三羥甲基丙烷、5份乙二醇、15新戊二醇和0.2份三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；然后向容器內(nèi)通入氮氣，再加熱升溫至120°C，待大部分原料開始熔融后低速攪拌，接著升溫至160°C，并保溫20min，然后以0.5°C/min的升溫速率升溫至250°C，直至反應(yīng)完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物;接著恢復(fù)容器至常壓，并加入2.5份偏苯三酸酐攪拌，保持溫度為200°C，酸值為20mgK0H/g;最后獲得聚酯樹脂。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)取該聚酯樹脂I份，用1.7份的丙酮將其溶解，待溶解后加入適量三乙胺中和，然后加入適量離子水?dāng)嚢瑁玫骄埘ニ稚Ⅲw，將該分散體用于汽車涂漆，得到的固化漆膜硬度超過4H，漆膜光澤度為86.3°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發(fā)白不起泡。
[0021]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其包括以下步驟: (I)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻； (2 )向容器內(nèi)通入氮氣，并對上述混合物料進(jìn)行攪拌加熱、熔融反應(yīng)； (3)然后減小容器內(nèi)壓強(qiáng)，并除去反應(yīng)中生成的水和小分子產(chǎn)物； (4)接著加入偏苯三酸酐進(jìn)行攪拌加熱反應(yīng)，反應(yīng)完成得到聚酯樹脂； (5)取上述聚酯樹脂，按配比用丙酮將其溶解； (6 )然后加入三乙胺，并攪拌;再滴加去離子水，繼續(xù)攪拌，得到聚酯水分散體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述對苯二甲酸1—20份，間苯二甲酸1—20份，己二酸I 一5份，三羥甲基丙烷I 一5份，乙二醇I一5份，新戊二醇15一25份，二氧化二鋪0.1一0.2份。3.如權(quán)利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:步驟(2)的攪拌加熱是先升溫至100—120°C，然后進(jìn)行攪拌，再升溫至150—160°C，并保溫20—30min，接著以0.3—0.5 0C /min的升溫速率升溫至230—250 V，直至反應(yīng)完全。4.如權(quán)利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:減小容器內(nèi)壓強(qiáng)可先停止通入氮氣，然后抽出容器內(nèi)的氣體，使真空度小于_98kPa。5.如權(quán)利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:步驟(4)的加熱反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，加熱溫度為160—200°C。6.如權(quán)利要求2所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計所述偏苯三酸酐的加入量為I 一 2.5份，酸值保持在12—201^1(0!1/^。7.如權(quán)利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:所述聚酯樹脂與丙酮的質(zhì)量比為1:(1.2—1.7)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其包括按質(zhì)量分?jǐn)?shù)將固態(tài)對苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、三羥甲基丙烷、乙二醇、新戊二醇和三氧化二銻置于密閉容器中混合均勻；向容器內(nèi)通入氮氣，并對上述混合物料進(jìn)行攪拌加熱、熔融反應(yīng)；接著加入偏苯三酸酐進(jìn)行攪拌加熱反應(yīng)；取上述聚酯樹脂，按配比用丙酮將其溶解；然后加入三乙胺，并攪拌；再滴加去離子水，繼續(xù)攪拌，得到聚酯水分散體。本發(fā)明通過熔融縮聚制得聚酯水分散體，由于熔融需采取較高溫度，從而使得低沸點的二元醇容易被排出體系外，可保證投料的準(zhǔn)確性。同時，本發(fā)明可克服有機(jī)醇損失量較大的缺陷，具有反應(yīng)迅速、反應(yīng)過程穩(wěn)定、產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。
【IPC分類】C09D167/02, C08G63/86, C08G63/20
【公開號】CN105713188
【申請?zhí)枴緾N201610267086
【發(fā)明人】鐘靜清, 韋晗
【申請人】柳州申通汽車科技有限公司