[發明專利]有機硅改性聚酯及低VOC耐熱水性涂料

有效

• 申請號: 201210182889.0
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN103450465A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 林學佐;陳冠青;鐘迪克
• 申請（專利權）人: 慧智科技（中國）有限公司
• 主分類號: C08G63/695
• 分類號: C08G63/695;C09D167/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 彭茜茜

技術領域

本發明涉及一種聚酯制備工藝及其水性涂料，尤其是有機硅改性聚酯的制備工藝及利用該有機硅改性聚酯制備的低VOC耐熱水性涂料。

背景技術

目前的有機硅改性聚酯主要存在以下兩方面問題：

(一)熱硬度不足

聚酯樹脂是涂料行業中應用相當廣泛的品種，具有光亮、豐滿、硬度高等良好的物理機械性能以及較好的耐化學腐蝕性能，但存在耐熱性差、耐候性不好等缺陷。而有機硅樹脂具有優異的耐熱性、耐候性、耐水性能和較低的表面張力，但耐溶劑性能及機械強度不佳。將二者結合起來可以兼具二者的優點，相互彌補不足，大大提高樹脂的性能，擴展其使用范圍。有機硅改性聚酯一般可以使用在耐熱、耐候及不粘涂料。

US5457166A公開了由烷氧基硅樹脂及含端羥基的聚酯出發，在酸催化下，采取一步法連續工藝，制得固化溫度低、耐熱性及機械性能好的有機硅改性聚酯樹脂。US4683271A利用含硅羥基的有機硅中間體與二元醇反應得到羥基封端、分子鏈內含聚硅氧烷鏈段的二元醇；然后再與由二元醇和二元酸生成的直鏈聚酯進行反應，得到有機硅改性聚酯樹脂。CN1902262A公開了通過使聚硅氧烷與聚酯反應而制得的聚硅氧烷聚酯的工藝，所制備的聚硅氧烷聚酯在室溫下呈固態，玻璃態轉化溫度Tg優選為30℃或更高；該聚硅氧烷聚酯可制成顆粒，并在室溫下保持穩定。CN101307220A公開了一種有機硅改性聚酯的制備方法，在四口燒瓶中，加入多元醇，升溫至多元醇攪拌熔化；向熔化的多元醇中分別加入多元酸/酸酐、有機硅樹脂和催化劑，進行酯化反應生成有機硅改性聚酯，其主要是應用在電子封裝材料。

目前存在的問題是，若將上述工藝制備的有機硅改性聚酯應用到炊具涂料中，無法滿足熱硬度的要求。因此，本領域需要一種可以提高有機硅改性聚酯樹脂熱硬度的制備工藝，并可將所得樹脂用于炊具涂料中。

(二)低VOC環保性能

隨著全球環境問題越來越突出，涂料產業也面臨環境保護問題的考驗。涂料在制造、施工、干燥、固化和成膜過程中向空氣中散發的揮發性有機化合物(VOC)是重要的環境污染物之一，對人體健康和環境構成了嚴重的污染和威脅。為此，世界各國都制定了相應的環保法規，限制涂料中VOC的排放。VOC主要來源于涂料的分散介質和成膜物，水性樹脂生產技術的進步和發展，使得水性涂料逐步替代溶劑型涂料成為可能。目前廣泛應用的有水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料等。

有機硅改性聚酯樹脂具有優異的耐熱性、耐寒性、耐候性、電氣絕緣性和機械性能，廣泛地用于鋁材、鋼鐵材等金屬卷材的裝飾保護、電器設備元、器件的絕緣裝飾保護、戶外大型建筑物的耐候裝飾保護、耐熱保護涂料及不粘涂料等。CN101885944A公開了一種雙組份有機硅聚酯涂料，具有毒性低、涂膜堅韌、耐磨、粘結力強、抗滲透性好，及抗蝕性能優異的涂料，適用于船板甲板的防腐蝕。CN101955727A公開了一種以聚酯改性有機硅樹脂、環氧樹脂為原料的柔韌耐水蒸汽的油性不粘涂料，該涂料的涂層柔韌性好、可以耐受水蒸汽，易于清潔，符合ROHS指令，同時也符合與食品接觸的FDA相關標準。CN102079938A公開了一種油性耐高溫不粘涂料，該不粘涂料以由多羥基支化飽和聚酯和有機硅樹脂中間體反應制得的有機硅改性飽和聚酯為原料，具有良好的耐熱性能、不沾性能、良好的金屬附著力。US5227435A公開了一種有機硅改性聚酯粉末涂料，以異佛爾酮二異氰酸酯固化后，涂膜具有很好的抗沖擊性能及良好的粘附性和柔性。US4683271A也公開了一種有機硅改性聚酯粉末涂料，用該涂料所得涂膜的耐熱性亦有所提高，且表面形態良好。

目前，有機硅改性聚酯涂料主要集中在溶劑型涂料和粉末涂料方面，尚無水性涂料方面的研究。水性涂料是以水為溶劑或分散介質的涂料，與溶劑型涂料相比，具有VOC含量低、無異味、不燃燒且毒性低等優點，涂裝工藝方便，無需專用設備，同時也克服了粉末涂料調換色、涂薄層以及在凹形及復雜形狀的物體表面涂裝困難等缺陷。因此，開發有機硅改性聚酯水性涂料將有顯著的經濟效益和社會效益。

綜上所述，本領域缺乏一種同時滿足以下要求的有機硅改性聚酯及其制備工藝：

①一種可以提高有機硅改性聚酯樹脂熱硬度的制備工藝，并可將所得樹脂用于炊具涂料中。

②水性涂料形式的有機硅改性聚酯，其具有VOC含量低、無異味、不燃燒且毒性低等優點，涂裝工藝方便，無需專用設備，同時也克服了粉末涂料調換色、涂薄層以及在凹形及復雜形狀的物體表面涂裝困難等缺陷。

因此，本領域迫切需要開發滿足上述需求的有機硅改性樹脂以及制備工藝。

發明內容