PET 醇解法制备聚酯/ 环氧混合型粉末涂料用聚酯树脂

0 引言
从环境和生态考虑,废聚酯饮料瓶已成为全球性的环境污染物,废聚酯瓶的再生利用越来越受到各国的重视[1],它既可以降低成本,又可以减少对环境的危害。粉末涂料作为一种环保型涂料,具有无溶剂、低污染、涂装工序简单、涂装效率高等优点,得到了快速发展。而聚酯/ 环氧混合型粉末涂料因其各方面综合性能好,而成为粉末涂料的主导产品,2007 年其销售量约占我国粉末涂料的50%。如果能把废PET 用于混合型粉末涂料领域,这将是一个很有益的尝试。本文通过将废PET 醇解,作为聚酯树脂的部分原料,而制得了聚酯/ 环氧混合型粉末涂料用聚酯树脂,由其制得的粉末涂料的基本性能优良。

1 实验部分
1.1 原材料及仪器
所用原料均为工业级。
1 000 mL 四口烧瓶,回流冷凝管,分馏管,电动搅拌器,真空泵,恒温电加热套,温度计。
1.2 聚酯树脂的合成[2-4]
将配方量(表1)的PET 酯粒、醇和催化剂加入四口烧瓶中,通氮气,逐步升温至190~220 ℃,反应约1~3 h 后,降温至约180 ℃。然后加入配方量的酸,逐步升温至240℃。待出水量达到理论量的90%~95% 时,开始抽真空1~3 h。然后常压下降温至约180~200℃,加入偏苯三酸酐,反应约1~3 h 后出料。
表1 聚酯树脂的合成配方

1.3 粉末涂料的制备
按混合型粉末涂料的常规配方,加入聚酯树脂、环氧树脂、二氧化钛、硫酸钡、固化促进剂等混合均匀,经单螺杆挤出机在约115℃挤出压片,经磨粉机磨粉,制得粉末涂料。
1.4 性能测定
1.4.1 树脂性能测定
按GB 6743—86 测定酸值;采用美国Perkin-Elmer 公司的Diamond DSC 测定玻璃化温度(Tg);采用WATERS 公司的凝胶渗透色谱仪(GPC)测定相对分子质量及其分布。
1.4.2 涂膜性能测定
按国标测定涂膜的所有性能,如附着力、弯曲性、耐冲击性等。

2 结果与讨论
2.1 聚酯树脂合成工艺的控制
2.1.1 醇解时间的控制
一般待PET 酯粒消失,醇解溶液变透明后,继续反应1 h 即可。再继续延长醇解时间既消耗能量,又无必要。
2.1.2 酯化反应温度的控制
170℃时酯化反应很慢,200℃时反应明显加快,但当温度高于250℃时,产品颜色加深,酯化温度在180~240℃为宜。另外升温速率不能太快,否则醇类物料会随水分一起逸出[2],改变醇和酸的配比,会影响产品性能。
2.1.3 缩聚真空度的控制
随真空度的提高,缩聚体系黏度会越来越大,直至产生爆聚,形成不溶不熔物[2],故真空度不应过高,控制在2~6 kPa 为宜。
2.2 单体对涂膜性能的影响
实验表明:对苯二甲酸、2- 甲基-1,3 丙二醇和己二酸有利于提高产品的柔韧性,而对苯二甲酸和新戊二醇则有利于玻璃化温度的提高。
2.3 合成产品与传统产品的性能指标对比
合成产品与传统产品的性能指标对比见表2。

从表2 可见:醇解法合成产品与传统产品的性能指标接近。
2.4 涂膜性能指标对比
涂膜性能指标对比见表3。

由表3 可见:由PET 酯粒醇解所制备聚酯树脂制得的粉末涂料,其涂膜性能均达到国标规定的指标要求,且与传统产品的性能指标相当。

3 结语
(1) 以PET 醇解法制备的聚酯树脂的性能指标达到传统产品的性能指标。
(2) 由PET 醇解所制备的聚酯树脂制得的粉末涂料的涂膜性能达到传统产品的涂膜性能。
(3) 醇解PET 法制备聚酯树脂为废聚酯饮料瓶的再生利用找到了新的途径,同时降低了聚酯树脂的生产成本,具有良好的社会、经济和环保效益。

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