周 勇，吴泽凯，谭卫东，洪昭武，王永垒

(1安徽黄山市徽州康佳化工有限责任公司，安徽 黄山 245061； 2.黄山学院 化学化工学院，安徽 黄山 245041)

低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂的合成及性能研究

周 勇1，吴泽凯1，谭卫东1，洪昭武1，王永垒2

(1安徽黄山市徽州康佳化工有限责任公司，安徽 黄山 245061； 2.黄山学院 化学化工学院，安徽 黄山 245041)

以新戊二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、对苯二甲酸、癸二酸为主要原料，通过逐步缩聚的方法合成出了户内低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂。最佳的工艺条件为对苯二甲酸与癸二酸的物质的量比为55:45；新戊二醇与二甘醇的物质的量比为60:40，三羟甲基的用量与总物料质量比1%； 醇酸物质的量比为1.1:1，制备出酸值为71mgKOH/g、黏度为6200mPa·s的低光型50/50聚酯树脂。对于样板来说，光泽可以由90度降至15度以下，且涂膜综合性能优良。并借助红外色谱对得到的聚酯进行了表征。

低光；粉末涂料；聚酯树脂；合成

粉末涂料是20世纪中期开发的一项新技术，和传统的溶剂型涂料相比，它完全不含溶剂，零VOC，具有节省资源、节省能源、减少污染、工艺简单，易于实现工业自动化，涂层性能优异等特点[1-3]，被国家列为鼓励发展的环保型涂料。

随着人们不断追求时尚生活以及审美观念的转变，具有装饰效果的低光型粉末涂料越来越受到人们的喜爱。近年来，在户内用的低光型粉末涂料中[4-6]，用量最大的是50/50户内粉末涂料体系，主要是由50/50聚酯树脂和E-12环氧树脂作为涂膜材料，搭配其他助剂组成。50/50聚酯树脂作为粉末涂料的主要原材料将直接决定着粉末涂料的性能，目前户内50/50粉末涂料消光体系相比纯环氧消光体系在技术上更加困难，在消光效果，表面细腻度，表面流平等方面尚有待提高。开发一款性能优异的低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂具有非常重要的意义。

本文以新戊二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、对苯二甲酸、癸二酸等为原料，通过不同配方工艺设计合成出了一种低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂，并对聚酯树脂的结构和性能进行了表征。

1 实验部分

1.1 主要仪器和药品

红外光谱(Nicolet 380)，美国 Nicolet(尼高力)公司；REL黏度计(D8MSVHT)，英国REL公司。

对苯二甲酸(PTA)、单丁基氧化锡、癸二酸、二甘醇、新戊二醇(NPG)、三羟甲基丙烷、偏苯三酸酐均为分析纯试剂，来自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 聚酯树脂的合成

按配方量将多元醇、多元酸和催化剂投入到装有搅拌器、分馏柱、温度计的5 L 反应器中，搅拌均匀。 在氮气保护下， 逐渐升温至 180～250 ℃进行逐步聚合反应一定时间，加入酸解剂调节酸值，然后在真空的作用下进行真空缩聚反应，控制聚酯终点，加入抗氧剂，降温，得到酸值、黏度符合要求的聚酯试样，高温出料经钢带冷却破碎即得到低光型50/50聚酯树脂。

1.3 测试方法

酸值(AV)测定依据HG/T2708-95《聚酯多元醇酸值的测定》进行。

1.4 粉末涂料涂层制备

表1 低光型粉末涂料基本配方Table 1 Basic formula of low light powder coating

表1(续)

2 结果与讨论

2.1 多元酸的物质的量比

多元酸对聚酯树脂产品的指标及性能影响明显[7]，不同物质的量比的对苯二甲酸和癸二酸对聚酯树脂酸值、黏度的影响见图1。

图1 对苯二甲酸与癸二酸的物质的量比 对聚酯树脂酸值及黏度的影响

Fig.1 Effect of molar ratio of terephthalic acid to sebacic acid on acid value and viscosity of polyester resin

从图1可以看出，随着对苯二甲酸用量的减少，聚酯树脂的酸值和黏度均出现明显降低的趋势。这说明癸二酸在反应活性、链段的柔软性方面都比对苯二甲酸好，但是由于癸二酸的用量过多会导致聚酯树脂的刚性较差，聚酯树脂的黏度太低而无法使用，因此，合适的对苯二甲酸与癸二酸的物质的量比为55/45。

2.2 多元醇的物质的量比

在反应过程中，新戊二醇和二甘醇是最主要的两种多元醇，新戊二醇与二甘醇的物质的量比对聚酯树脂酸值、黏度的影响见图2。

由图2可知，随着新戊二醇用量的减少，聚酯树脂的酸值和黏度均呈现明显下降的趋势。这说明二甘醇与新戊二醇相比，反应活性更高，在相同的反应条件下可以得到更低酸值的产品；同时，二甘醇的作为柔性链的多元醇，随着其用量的增加，聚酯树脂的黏度会越来越小。综合考虑，适宜的新戊二醇与二甘醇的物质的量比为60:40。

图2 新戊二醇与二甘醇的物质的量比 对聚酯树脂酸值及黏度的影响

Fig.2 Effect of the molar ratio of neopentyl glycol to diethylene glycol on the acid value and viscosity of polyester resin

2.3 三羟甲基丙烷的用量

三羟甲基丙烷作为聚酯树脂黏度和分子量调节剂，其用量的不同直接影响着聚酯树脂最终产品的分子量及性能。不同的添加量对聚酯树脂产品的酸值及黏度的影响见图3。

图3 三羟甲基丙烷的用量对聚酯树脂酸值及黏度的影响Fig.3 Effect of the amount of trimethylolpropane on acid value and viscosity of polyester

从图3看出，三羟甲基丙烷的加入量虽然不大，但是对聚酯树脂的黏度影响较为明显。总体来看，随着三羟甲基丙烷用量的增加，聚酯树脂的酸值出现轻微下降趋势，但是聚酯树脂的黏度增加迅速，这说明三羟甲基丙烷的引入会导致体系的分子量急剧增加，体系黏度变大。过高的黏度会影响最终聚酯树脂的放料及后续应用性能。综合考虑，三羟甲基丙烷的用量为总物料的1%～1.5%是适宜的。

2.4 醇酸比的优化

醇酸比直接影响着聚酯树脂的常规指标及分子结构[10]，不同的醇酸比对产品酸值及黏度的影响见图4。

图4 醇酸物质的量比对聚酯树脂酸值及黏度的影响Fig.4 Effect of molar ratio of polyol to polybasic acid on acid value and viscosity of polyester

由图4可知，随着醇酸物质的量比的增加，聚酯树脂的酸值和黏度都出现了下降。在聚酯酯化反应过程中，随着羟基量的增加，酸值会下降较快，同时分子量变小；醇酸物质的量比的增加其实就是增加了体系中羟基的数量，但是，过高的醇酸比会导致分子量达不到粉末涂料应用性能的要求。考虑到产品的综合性能，合适的醇酸物质的量比为1.1/1。

2.5 红外光谱分析

图5是低光型50:50聚酯树脂产品的红外光谱图。

从图5可以看出，聚酯树脂分子中的羧基吸收峰出现在3400cm-1处；在2900 cm-1处出现了高强度的甲基及亚甲基峰吸收峰，说明聚酯树脂的分子量较大；C=O的伸缩振动吸收峰出现在1700cm-1处，这说明通过酯化反应已经得到了聚酯结构的化合物。

图5 低光型50/50聚酯树脂的红外光谱Fig.5 Infrared Spectra of low light type 50/50 polyester resin

2.6 产品制板测试

将实验产品进行粉末涂料制板实验，测试所得涂膜性能见表2。

表2 聚酯树脂的涂膜性能Table 2 Coating performance of polyester resin

从表2可知，本实验制备的低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂的制板性能优良，光泽可以达到13左右，完全可以用于各类有低光要求的装饰涂膜领域中。

3 结论

以新戊二醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、对苯二甲酸、癸二酸为主要原料，通过逐步缩聚的方法合成出了户内低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂。在对苯二甲酸与癸二酸的物质的量比为55:45；新戊二醇与二甘醇的物质的量比为60:40，三羟甲基的用量与总物料质量比为1%；醇酸物质的量比为1.1:1时，能够合成出出酸值为71mgKOH/g、黏度为6200mPa·s的低光型50/50聚酯树脂，板面光泽可以降低至13，涂膜综合性能优良，能够用于各类有低光要求的装饰涂膜领域中。

[1] 刘 宏，单国荣，潘鹏举.聚酯树脂粉末涂料的固化行为[J].化工学报，2012,63(4)： 1315-1320.

[2] 施奇武,郭 刚,颜家振，等. 耐候型聚酯粉末涂料的研究进展[J].工程塑料应用, 2008, 36(3): 78-82.

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[4] 顾宇昕，何 涛，李 勇. 羟烷基酰胺固化型耐候粉末涂料用聚酯树脂的合成研究[J].现代涂料与涂装，2013,13(6):22-24.

[5] 钟江海,何基财,廖列文, 等..纯聚酯户外消光粉末涂料的制备[J].现代涂料与涂装，2003(1):24-25.

[6] 姜其斌,周立俊,黄 轩.聚酯固化粉末涂料消光树脂的合成与应用[J].合成树脂及塑料，2003(1):17-19.

[7] 尹正平，刘治猛，杨卓如. 低温固化粉末涂料用不饱和超支化聚氨酯低聚物的合成[J].化工新型材料，2012,40(4)：142-145.

(本文文献格式：周 勇，吴泽凯，谭卫东.低光型粉末涂料用50/50聚酯树脂的合成及性能研究[J].山东化工，2017，46(12)：47-49，52.)

Synthesis and Performance of 50/50 Polyester Resin for Low Light Powder Coating

ZhouYong1,WuZekai1,TanWeidong1,HongZhaowu1,WangYonglei2

(1.Huangshan Huizhou Kangjia Chemical Co.,Ltd., Huangshan 245061,China;2.School of Chemistry & Chemical Engineering, Huangshan University, Huangshan 245041, China)

A 50/50 polyester resin for low light powder coating was synthesized using NPG, trimethylolpropane, diethylene glycol, PTA, sebacic acid as main materials by Progressive aggregation method. Under the optimal reaction conditions (molar ratio of PTA to adipic acid, 55:45; molar ratio of NPG to diethylene glycol,60:40; molar ratio of total acid to total alcohol,1.1:1; ),the 50/50 polyester resin with AV=75mgKOH/g, viscosity=6200mPa·s could be obtained. The coating performance is excellent and the gloss can be reduced from 90 degrees to 15 degree. Finally, the polyester resin by characterized by means of IR.

low light;powder coating;polyester resin;synthesis

2017-04-07

周 勇(1975—)，主要从事功能性聚酯树脂的研发及应用技术研究；通信作者：王永垒。

TQ 637

A

1008-021X(2017)12-0047-03