一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車涂料，具體說是汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法。
【背景技術】
[0002]汽車涂料是一種使用要求高而且技術含量高的涂料品種，主要包括底漆、中涂漆和面漆。汽車涂料的水性化進程是從底到面逐步進行的，早在20世紀60年代，歐美等發達國家已經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用溶劑型涂料。水性面漆由于技術難度相對較大，水性化進程有些緩慢，目前汽車行業上應用很少。
[0003]為了適應環保要求，降低汽車涂裝的VOC排放，國內外都在積極開發和利用環保型涂料，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溶劑，使在生產和施工過程中有機溶劑的揮發量大為減少，這樣不僅改善了生產操作人員的工作環境，也減少了有機溶劑的揮發，是環保涂料的一個重要發展方向。但現有技術的生產的汽車涂料用聚酯水分散體由于在設備和工藝方面的限制，生產的產品性能不夠好，質量不夠高，迫切需要新的工藝和制備出高新能、環保的產品。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本發明提供一種可制備產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]本發明采用的技術方案為: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)按質量分數將固態對苯二甲酸、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 )向容器內通入氮氣，并對上述混合物料進行攪拌加熱、熔融反應；
(3)然后減小容器內壓強，并除去反應中生成的水和小分子產物；
(4)接著加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱反應，反應完成得到聚酯樹脂；
(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，繼續攪拌，得到聚酯水分散體。
[0006]作為優選，按質量分數計所述對苯二甲酸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]作為優選，步驟(2)的攪拌加熱是先升溫至100—120°C，然后進行攪拌，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，直至反應完全。
[0008]作為優選，減小容器內壓強可先停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于-98kPa。
[0009]作為優選，步驟(4)的加熱反應在常壓下進行，加熱溫度為160—200°C。
[0010]作為優選，按質量分數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 ]作為優選，所述聚酯樹脂與丙酮的質量比為1: (.1.2—1.7)。
[0012]從以上技術方案可知，本發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，可保證投料的準確性。同時，本發明可克服有機醇損失量較大的缺陷，具有反應迅速、反應過程穩定、產物質量穩定等優點。
【具體實施方式】
[0013]下面將詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[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，按質量分數將固態對苯二甲酸、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品的硬度、耐候性和耐藥品性能；己二酸可保持產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，且制備的產品硬而韌，抗污能力強；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，可促進縮聚反應的進行，其活性較高。在實施過程中，按質量分數計所述對苯二甲酸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行加熱，升溫至100—120°C后大部分原料開始熔融，再進行低速攪拌，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，直至反應完全。本發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，使酯化反應的正逆反應趨于平衡。為了保證酯化完全，本發明采用通氮氣的方式將生產的水帶出容器。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，進行恒溫酯化，此時溫度不宜過低，否則會導致樹脂反應程度低，分子量小，影響涂膜的性能;但穩定過高會增加副反應的產生及低聚物的損耗，因此本發明選用230—250°C進行恒溫酯化。
[0016]酯化反應完全后，先停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于-98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產物，為下一步地縮聚反應做好準備。縮聚反應在常壓下進行，是在酯化反應產物中加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱，加熱溫度為160—200°C，其中，按質量分數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，兩者質量比為1:(.1.2-1.7)，待樹脂溶解后，可按照設定的中和度加入適量的三乙胺，用高速攪拌機攪拌;再滴加去適量的離子水，繼續攪拌，使透明溶液變成乳白色，即得到聚酯水分散體。三乙胺的常溫揮發速度適中，且其助劑效果好，不會使聚酯產生氨解反應，提高了樹脂的穩定性。
[0018]實施例1 按質量分數計將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，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產物;接著恢復容器至常壓，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。按質量分數取該聚酯樹脂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攪拌，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84.6°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發白不起泡。
[0019]實施例2
按質量分數計將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，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產物;接著恢復容器至常壓，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。按質量分數取該聚酯樹脂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攪拌，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，漆膜光澤度為89.7°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發白不起泡。
[0020]實施例3
按質量分數計將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，直至反應完全。再停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于_98kPa，并除去反應中生成的水和小分子產物;接著恢復容器至常壓，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。按質量分數取該聚酯樹脂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攪拌，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，漆膜光澤度為86.3°，在40 V蒸餾水下浸泡4天不發白不起泡。
[0021]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
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)按質量分數將固態對苯二甲酸、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 )向容器內通入氮氣，并對上述混合物料進行攪拌加熱、熔融反應； (3)然后減小容器內壓強，并除去反應中生成的水和小分子產物； (4)接著加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱反應，反應完成得到聚酯樹脂； (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，繼續攪拌，得到聚酯水分散體。2.根據權利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:按質量分數計所述對苯二甲酸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，直至反應完全。4.如權利要求1所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:減小容器內壓強可先停止通入氮氣，然后抽出容器內的氣體，使真空度小于_98kPa。5.如權利要求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)的加熱反應在常壓下進行，加熱溫度為160—200°C。6.如權利要求2所述汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其特征在于:按質量分數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量比為1:(1.2—1.7)。
【專利摘要】本發明涉及一種汽車涂料用聚酯水分散體的制備方法，其包括按質量分數將固態對苯二甲酸、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；向容器內通入氮氣，并對上述混合物料進行攪拌加熱、熔融反應；接著加入偏苯三酸酐進行攪拌加熱反應；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，繼續攪拌，得到聚酯水分散體。本發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，可保證投料的準確性。同時，本發明可克服有機醇損失量較大的缺陷，具有反應迅速、反應過程穩定、產物質量穩定等優點。
【IPC分類】C09D167/02, C08G63/86, C08G63/20
【公開號】CN105713188
【申請號】CN201610267086
【發明人】鐘靜清, 韋晗
【申請人】柳州申通汽車科技有限公司