β-羟烷基酰胺固化型耐候粉末涂料用聚酯树脂的合成研究

   顾宇昕1、何涛2、李勇2、刘亮2、张捷2、周年忠2

中国电器科学研究院

导读

研究了在合成β-羟烷基酰胺固化型耐候粉末涂料用聚酯树脂中树脂黏度和反应活性的控制，讨论了不同单体对聚酯树脂的Tg、黏度、反应性的影响，以及对涂层的机械性能和耐候性能的影响。

1、引言

随着世界工业涂料向环保型方向发展，粉末涂料作为无溶剂、省能源、无污染的涂料，正日益受到世界各国的重视。

我国粉末涂料行业自20 世纪80 年代起步后得到飞速发展，年增长率达80%以上，90 年代后期至今平均年增长率也达20%左右。

2002 年生产粉末涂料27 万t，超过美国位居世界第一[1]，2007 年生产销售粉末涂料已经超过60 万t。

耐候型聚酯粉末涂料已广泛应用于户外具有耐候性要求的设施，比如建筑铝型材、汽车、摩托车及自行车零部件、庭院金属家具、高速公路护栏、户外广告和灯饰、天花板等。

在我国这类粉末涂料占整个粉末涂料市场的20% ~ 25%，增长速度高于平均水平。

国内目前主要用TGIC （三缩水甘油基异氰脲酸酯）作为耐候型粉末涂料的固化剂，由于TGIC 具有一定的毒性，在北美和日本等地已经禁止使用，而目前主要的替代品是β-羟烷基酰胺类固化剂（β-HAA）[2]。

这类固化剂是含有4 个官能团的白色结晶性化合物，与TGIC 相比具有毒性低、成本相对较低、固化温度较低和贮存稳定性良好等优点。

但由于其官能团是羟基，通过与端羧基聚酯树脂的羧基反应而固化，反应过程中会产生水分子。

TGIC 的环氧基与羧基反应属于加成反应，所以两者固化反应的机理不同，如直接用通常的TGIC 用的耐候型聚酯树脂与β-羟烷基酰胺反应会产生针孔、受热易黄变和固化不完全等缺点。

本文通过研制新的生产配方和工艺，调整树脂产品的分子架构，引入不同活性的羧基及合理的工艺，合成了适合β-羟烷基酰胺固化剂使用的端羧基聚酯树脂。

合成的端羧基聚酯树脂特别适合与β-羟烷基酰胺类固化剂配合制成粉末涂料，粉末涂层具有耐黄变性能好、涂层不易出现针孔、耐候性好等优点。

2、试验部分

2.1 原材料

精对苯二甲酸、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、己二酸、新戊二醇、偏苯三酸酐、乙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、环己烷二甲醇、环己烷二甲酸、F4100（氧化甲基丁基锡）、T-105（β-羟烷基酰胺）、钛白粉（杜邦R930）、硫酸钡、流平剂（PV88）、安息香，均为工业品。

2.2 主要试验设备

自行设计的50 L 小型不锈钢反应釜；Φ30 双螺杆挤出机等小型制粉设备；小型静电喷涂设备；冲击试验仪等涂层性能检测设备。

2.3 聚酯树脂的合成工艺

按配方量将多元醇和多元酸、催化剂（F4100）加入到50 L....