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聚酯树脂基础

大多数用于涂料应用的聚酯树脂相对较低的分子量和非晶态, 线性的或分枝的,必须交联以形成有用的膜. As a class, thermosetting polyesters 通常提供更好的金属附着力和抗冲击比热固性丙烯酸, 然而,TSA的涂层具有更好的耐水解和耐风化性能. 聚酯主链中酯键的存在使它们更容易水解, 正确选择能给酯基键提供空间位阻的主链单体(例如 NPG 提供更好的耐水解性和耐候性.

过量反应物配方。聚酯树脂的基本成分

本文将只讨论饱和聚酯,它有时也被称为无油聚酯. 聚酯涂料是建筑的一大组成部分, 汽车和航空航天市场,因为他们可以设计提供优良的性能,包括机械, impact, UV, 耐化学性,适用于水性, 高固体含量,低VOC,粉末涂料. Linear polyesters 在卷材涂料中使用的树脂占很大比例. 当用三聚氰胺或封闭的异氰酸酯固化时,可以提供极好的灵活性, 耐化学性和光稳定性. 聚酯的形成是通过 step-growth polymerization 含有至少两个羟基的醇和含有至少两个羧基的羧酸. 聚酯通常含有二醇的混合物, 三醇和二元酸与过量的多元醇形成端羟基聚酯,与三聚氰胺或异氰酸酯预聚物反应形成涂层. 如果使用了过量的二元酸, 聚酯端接羧基以与环氧树脂反应, 三聚氰胺或2-hydroxyalkylamides. 历史上聚酯合成被称为 condensation polymerization 当一个醇和一个羧基反应生成水时. 其他聚酯合成路线包括酯与醇的反应, 一种酸酐和一种醇的反应,最后一种内酯的开环聚合. 当二醇(DD)与等摩尔量的二元酸(CC)反应时 molecular weight 逐步构建,并且更容易控制. 过量的反应物会有这个反应物的末端基团. For example:

平均分子的末端会有羟基. Branched polyesters are made from mixtures of monomer that contain one or more monomers which have a functionality F > 2. 作为单体的比例 F (functionality) > 2 increases, 数均分子量增加,必须控制反应,避免凝胶化. 广泛的聚酯在商业用途,为传统聚酯固化 melamine or isocyanate 预聚物,数平均分子量在2000到6000之间.

图1 -合成聚酯过程中分子量的增加:

分子量增加图-聚酯树脂的基本原理

图2 -常见的羟基功能单体如下:

普通羟基功能单体配方。聚酯树脂的基本成分

图3 -常见的二酸单体:

普通二酸单体配方。聚酯树脂的基本原理

表I -多元醇对聚合物性能的影响:

聚合物的影响表。聚酯树脂的基本原理
酸对聚酯树脂基面的影响表

表二-酸性功能单体对聚合物性质的影响:

As Tables I and II illustrate, 正确选择共反应物单体可以提供一系列的性能特性,提供一系列的性能属性,如

  • hydrolytic stability (NPG, Sebacic, CHDA)
  • exterior weathering (npg, bepd, tmp, tme, hhpa, ipa)
  • hardness ( NPG, TME, TME, CHDM, TA)
  • flexibility (AA, AzA, Seb, CHDA, TA, CDO)

通过选择合适的共混单体,结合聚合物体系结构的选择,以满足薄膜性能的要求,可以获得理想的性能.

聚合物设计要点图表。聚酯树脂基础

Lastly, 聚酯的结构可以用一个或多个反应基团进行修饰,以形成例如聚氨酯, oil, 或者丙烯酸改性聚酯.

有关聚酯的更多信息, 生物基树脂及原料, please navigate to www.ulprospector.com.

Resources:

  • 有机涂料,科学与技术,弗兰克·N. Jones et.al., Wiley & Sons, 2017
  • Prospector
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