聚酯多醇的制作方法
【專利說明】聚酯多醇
[0001] 本申請?zhí)峁┬路f聚酯多醇及包含這些聚酯多醇且具有高固體含量、低VOC的涂料 組合物，其快速固化且具有優(yōu)良耐久性。
[0002] 業(yè)內已知聚酯多醇及包含聚酯多醇的涂料組合物。
[0003] 美國專利申請第2004/0186247號公開包含聚酯多醇的涂料組合物，聚酯多醇自 至少一種多醇、至少一種環(huán)狀多羧酸及至少一種單羧酸制備。在此情形下，已教示，多醇必 須具有200-400mg KOH/g范圍內的羥基值。美國專利申請第2004/0186247號中所公開的 所有涂料組合物在環(huán)境溫度以上（即60°C)下固化，且均具有大于300g/l的高揮發(fā)性有機 物含量（VOC)。本發(fā)明的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，與美國專利申請第2004/0186247號中所教示的羥 基值為200或更大的涂料組合物相比，包含羥基值小于200[mg KOH/g]且自所主張反應物 的選擇制備的聚酯多醇的組合物驚人地產(chǎn)生具有優(yōu)異耐久性的涂層。本發(fā)明的涂料組合物 能夠于環(huán)境溫度下快速固化且具有較美國專利申請第2004/0186247號中例示的組合物低 的 V0C。
[0004] 美國專利申請2010/0041820闡述風干醇酸基涂料組合物，其包含作為組分的一 的自復數(shù)種不飽和脂肪酸酯制備的聚酯多醇。在脂肪酸酯上存在不飽和碳鏈對于美國專利 申請2010/0041820的醇酸涂料組合物的氧化交聯(lián)機制為必要的。然而，本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)， 不飽和的一個缺陷在于其損害涂料組合物的耐久性。本發(fā)明的聚酯多醇自一種實質上飽和 和/或飽和(： 6-(：18單元脂肪酸或其混合物、一種作為液體的單元脂肪酸或其混合物制備；因 此，已發(fā)現(xiàn)包含這些聚酯多醇的涂料組合物具有優(yōu)異耐久性。
[0005] US 6, 251，985公開包含聚酯多醇及聚異氰酸酯組分的水性涂料組合物。US 5, 869, 566公開包含含活性氫基團的聚合物（尤其含活性氫基團的聚合物可包括聚酯多 醇）及聚-異氰酸酯固化劑的涂料組合物。兩個美國專利皆闡述可用于制備聚酯多醇的單 體/組分的多個實施例。未表明如先前所主張的組分的組合可用于制備用于具有優(yōu)良耐久 性的高固體、低VOC涂料組合物中的聚酯多醇。
[0006] DE 43 28 092 Al公開低固體水基多層涂料體系。涂料體系的基底涂布層源自氨 基甲酸酯改性的聚酯和/或氨基甲酸酯改性的醇酸?；淄坎紝涌扇芜x地包含固化劑，其 為嵌段聚異氰酸酯或氨基塑料固化劑。然而，業(yè)內已眾所周知嵌段聚異氰酸酯或氨基塑料 交聯(lián)劑需要熱量來實現(xiàn)固化。因此，DE 43 28 092的實施例的涂料組合物經(jīng)熱固化。DE 4328 092 Al中未表明，如先前所主張的組分的組合可用于制備用于高固體涂料組合物中 的聚酯多醇，該涂料組合物能夠于環(huán)境溫度下固化且具有優(yōu)良耐久性。
[0007] 與 DE 43 28 092 Al -樣，US 6, 166, 111A、US 4, 040, 995、GB1513769 及 W099/29760還公開需要熱量來固化的涂料組合物。在這些文檔中未教示或表明如何制備具 有高固體/低VOC及優(yōu)良耐久性的環(huán)境溫度可固化涂料組合物。
[0008] 本發(fā)明涉及包含聚酯多醇及克服與先前技術相關的缺點的新穎聚酯多醇的涂料 組合物。本發(fā)明的涂料組合物在經(jīng)催化時于環(huán)境溫度下快速固化（甚至固化至其可在10°c 至30°C范圍內的溫度下在小于4小時內干燥的程度），具有高固體含量（大于70重量％ ) 且具有低VOC (小于250克溶劑/升組合物g/Ι)，其能夠形成良好膜，且具體而言已發(fā)現(xiàn)與 先前技術的組合物相比具有優(yōu)良耐久性。
[0009] 本發(fā)明的涂料組合物具有大于70重量％的固體含量和/或小于250g/l的揮發(fā)性 有機物含量，且包含自包含以下的如下反應物制備的聚酯多醇：
[0010] (a)約10重量％至約40重量％的一種或多種每分子包含3個或更多個羥基的多 醇；
[0011] (b)約10重量％至約40重量％的一種或多種每分子包含2個或更多個酸基團的 多羧酸或其相應酯和/或酐，及
[0012] (c)約30重量％至約75重量％的一種飽和和/或實質上飽和C6-C2tl單元脂肪酸 或其混合物，其中該一種飽和和/或實質上飽和單元C 6-C2tl脂肪酸或其混合物為液體，
[0013] 其中聚酯多醇具有大于60mgK0H/g且小于200mgK0H/g的羥基值（OHV)，且每一組 分（a)、（b)或（c)的重量％為該組分的重量占（a) + (b) + (c)的總重量的百分比，及
[0014] 固化劑，且
[0015] 其中涂料組合物能夠于環(huán)境溫度下固化。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明的涂料組合物具有大于70重量％的固體含量和/或小于250g/l 的揮發(fā)性有機物含量，且包含
[0017] 自包含以下的如下反應物制備的聚酯多醇：（a)約10重量％至約40重量％的一 種或多種每分子包含3個或更多個羥基的多醇；(b)約10重量％至約30重量％的一種或 多種每分子包含2個或更多個酸基團的多羧酸或其相應酯和/或酐；及（c)約35重量％至 約75重量％的一種飽和和/或實質上飽和C 6-C2tl單元脂肪酸或其混合物，其中該一種飽和 和/或實質上飽和單元C6-C 2tl脂肪酸或其混合物為液體；其中聚酯多醇具有大于60mgK0H/ g且小于200mgK0H/g的輕基值（OHV)，且每一組分（a)、（b)或（c)的重量％為該組分的重 量占（a) + (b) + (c)的總重量的百分比；
[0018] 固化劑，且
[0019] 其中涂料組合物能夠于環(huán)境溫度下固化。
[0020] 能夠于環(huán)境溫度下（或"在環(huán)境條件中"）固化的涂料組合物為無需人工加熱來實 現(xiàn)固化的涂料組合物。因此，本發(fā)明的涂料能夠在其無額外加熱情況下施加時固化以在基 材上形成涂層膜。環(huán)境溫度在業(yè)內通常也已知為〇°C至30°C范圍內的溫度。
[0021] 本發(fā)明的涂料組合物通常于環(huán)境溫度下足夠快速硬化，以使40-400 μπι的典型干 燥膜厚度在12小時后及甚至8或6小時后施加后根據(jù)ASTM D 5895如通過BK干燥追蹤記 錄器量測為干燥的。對于頂部涂層而言，涂層的典型干燥膜厚度介于40-100 μπι。對于底漆 涂層或底漆-頂部涂層而言，涂層的典型干燥膜厚度介于100-500 μ m。
[0022] 因此，用于制備聚酯多醇的組分（a)、（b)及（c)的量必須經(jīng)選擇以使聚酯多醇具 有大于60mg KOH/g且小于200mg KOH/g(此對應于290-920g/當量的羥基等效重量范圍） 的 0HV。優(yōu)選地，OHV 為 70mg KOH/g 至 190mg KOH/g。最優(yōu)選地，OHV 為 70mg KOH/g 至 IOOmg K0H/g〇
[0023] 可根據(jù)ASTM方法E222 (修訂版10)的測試方法A以實驗方式測定羥基值。
[0024] 羥基值（OHV)為等效于1克多醇中的羥基含量的氫氧化鉀的毫克數(shù)。
[0025] S卩，羥基數(shù)目= 56. IX 1000/羥基等效重量，其中56. 1為氫氧化鉀的原子量，1000 為1克試樣中的毫克數(shù)且羥基等效重量為1當量反應性OH基團所需具有的多醇的克數(shù)。
[0026] 涂料技術領域中熟知，在已知用于制備聚酯多醇的反應物及其量時，可容易地計 算聚酯多醇的理論羥基值（OHV)。
[0027] 舉例而言，若考慮本申請的實施例1的聚酯配制劑，則此配制劑含有37. 40g新 戊四醇、30. 71g間苯二甲酸及83. 70g Edenor V85 (C8-C10飽和脂肪酸的混合物-酸值= 359-367)〇
[0028] 新戊四醇的分子質量為136. 15g/mol且每分子含有4個羥基。因此，配制劑含有 0. 274(37. 4/136. 15)摩爾新戊四醇，為配制劑貢獻1. 096(0. 274*4)當量羥基。
[0029] 間苯二甲酸的分子質量為166g/mol且每分子含有2個酸基團。因此，配制劑貢獻 0.185摩爾（30. 71/166)間苯二甲酸，其等于0.37(0. 185*2)當量羧酸。
[0030] Edenor V85(使用酸值說明