聚酯/环氧粉末涂料用端羧基聚酯与半结晶聚酯的合成及其性能研究

论文摘要

聚酯/环氧粉末涂料具有零VOC、高性价比的双重优点,一直是涂料领域研究的热点课题之一。本课题旨在开发能用于聚酯/环氧粉末涂料的低酸值端羧基聚酯与半结晶聚酯,并探讨各因素对合成过程及聚酯性能的影响;将合成的聚酯与环氧树脂E-12固化成膜,研究各因素对固化过程及涂膜性能的影响,确定了聚酯/环氧粉末涂料的实验配方以及固化工艺条件。在配方计算设计的基础上,通过优化合成工艺条件,实验研究发现:当n（乙二醇）:n（新戊二醇）为0.23:1,三羟基丙烷用量为醇组分的2.5%（摩尔）,n（对苯二甲酸）:n（间苯二甲酸）为4:1,己二酸用量为酸组分的16%（摩尔）,n（-OH）/n（-COOH）为1.04～1.05,选择偏苯三酸酐作为最后酸化用酸酐,选用有机锡化合物做催化剂,其用量为物料总质量的0.08%,选用物料总质量的0.15%亚磷酸三苯酯做热稳定剂,合成聚酯的综合性能最好。优化合成工艺是:直接酯化法,熔融反应,逐步升温程序;在反应后期,控制釜温为230℃～240℃,真空度为700750mmHg,抽真空时间为2～2.5h。在优化合成工艺条件下可得到合适分子量且低游离单体的树脂。选择1,4-环己烷二甲醇为二元醇的组分之一,其占醇组分的4.5%（摩尔）,三羟甲基丙烷占醇组分的0.45%（摩尔）,反应后期补加己二酸,在优化的工艺条件下,合成的聚酯结晶度为0.38。通过性能检测,结果表明,半结晶聚酯分解温度高、流平性好,具有良好的综合理化性能。论文在半结晶聚酯的配方设计与合成工艺条件方面有一定的创新。采用自制端羧基聚酯与环氧树脂【m（聚酯）/m（环氧树脂）=70/30】为成膜物,制备的粉末涂料的性能优异且价格更有优势;采用复合聚酯【m（自制端羧基聚酯）/m（半结晶聚酯）=1:1】与环氧树脂为成膜物制备的粉末涂料,其固化温度更低、流平性更好、无橘皮、且机械性能优异。当选用聚酯总质量0.2%～0.3%的鏻类为促进剂时,可降低聚酯/环氧粉末涂料的固化温度3040℃,且涂膜性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 粉末涂料概述
• 1.2.1 世界粉末涂料的生产历史
• 1.2.2 我国粉末涂料的发展及现状
• 1.2.3 粉末涂料的应用
• 1.2.4 粉末涂料分类
• 1.2.5 粉末涂料的优缺点
• 1.3 聚酯/环氧粉末涂料
• 1.3.1 聚酯/环氧粉末涂料的特点
• 1.3.2 聚酯/环氧粉末涂料用聚酯树脂
• 1.4 聚酯树脂的物性参数与所配粉末涂料性能的关系
• 1.4.1 分子量
• 1.4.2 官能度（f）
• 1.4.3 玻璃化温度（Tg）
• 1.4.4 粘度
• 1.4.5 聚合度
• 1.4.6 支化度
• 1.5 聚酯树脂合成研究
• 1.5.1 与聚酯树脂制造有关的化学反应
• 1.5.2 国内外研究进展
• 1.6 半结晶聚酯的研究
• 1.6.1 半结晶聚酯研究背景
• 1.6.2 半结晶聚酯的特点
• 1.6.3 半结晶聚酯研究进展
• 1.7 本论文的研究意义和研究内容
• 第二章 端羧基聚酯的合成研究与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 聚酯合成原料
• 2.2.2 实验仪器及设备
• 2.2.3 实验原理与设计
• 2.2.4 实验步骤及工艺流程
• 2.2.5 实验装置图
• 2.2.6 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 原料的选择及其对聚酯性能的影响
• 2.3.2 合成工艺及参数控制
• 2.3.3 反应时间的影响
• 2.3.4 催化剂影响
• 2.3.5 热稳定剂影响
• 2.4 产品表征及其分析
• 2.4.1 红外光谱（FT-IR）分析
• 2.4.2 差示扫描量热（DSC）分析
• 2.4.3 热失重（TG）分析
• 2.4.4 凝胶色谱（GPC）分析
• 2.4.5 聚酯树脂的1H-NMR 谱分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 半结晶聚酯的合成研究与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 本实验主要原料与试剂
• 3.2.3 实验仪器及设备
• 3.2.4 实验步骤及工艺流程
• 3.2.5 实验装置图
• 3.2.6 产品的结构特征
• 3.2.7 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 原料的选择
• 3.3.2 实验工艺对聚酯结晶度的影响
• 3.4 半结晶聚酯的表征与分析
• 3.4.1 半结晶聚酯FTIR 谱图分析
• 3.4.2 半结晶聚酯DSC 分析
• 3.4.3 半结晶聚酯的宽角X 射线衍射谱图分析
• 3.4.4 产物的热稳定性分析
• 3.4.5 凝胶色谱（GPC）分析
• 3.4.6 扫描电镜对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 聚酯/环氧粉末涂料的制备及其性能研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 聚酯/环氧粉末涂料的生产方法及生产工艺流程
• 4.1.2 聚酯/环氧粉末涂料的涂装及固化原理
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 聚酯/环氧粉末涂料的制备
• 4.2.3 涂膜性能测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 自制聚酯与市场主流聚酯产品所制粉末涂料涂膜性能对比
• 4.3.2 自制端羧基聚酯与半结晶聚酯的固化研究
• 4.3.3 端羧基聚酯原材料对粉末涂料性能的影响
• 4.3.4 固化促进剂对所配聚酯/环氧粉末涂料的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢