何麟

摘 要：以Sb2O3為催化劑，通過熔融法來實現(xiàn)端羥基聚酯樹脂的合成，其中，使用15%、35%、55%的有機硅中間體進(jìn)行化學(xué)改性，以偏苯三甲酸酐對有機硅改性后的聚酯進(jìn)行封端，并以二甲基乙醇胺成鹽來制備水性有機硅改性聚酯樹脂，配以氨基樹脂進(jìn)行固化后測評機械性能。研究表明，有機硅含量在30%左右，制得的水性有機硅改性聚酯樹脂耐高溫性良好、硬度較強、柔韌性符合標(biāo)準(zhǔn)，此時的改性聚酯樹脂的性價比最具優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：聚酯樹脂;有機硅中間體;化學(xué)改性

Abstract：Hydroxy-terminated polyester resin was synthesized by using Sb2O3 as catalyst through melting method，in which modified with 15%、35%、55% intermediate of organosilicon. Then we terminated the modified polyester resin with TMA ，salified with DMEA，and obtained the waterborne organosilicon-modified polyester resin，which was evaluated mechanical properties by solidified with amino resin. Research indicated that waterborne organosilicon-modified polyester resin has better properties in thermostability，rigidity and flexibility containing about 30% intermediate of organosilicon，which is most dominant in cost performance.

Key words： polyester resin; intermediate of organosilicon; chemical modified

一、化學(xué)作用分析

在通常的情況下，聚酯樹脂的涂料部分十分光亮并且豐滿，除此之外，還對金屬物質(zhì)的附著力有著良好的效果，硬度與耐溶劑性能以及在面對高溫的狀態(tài)下漆膜力學(xué)強度等條件下仍能保持十分優(yōu)良的性能優(yōu)勢，能夠與多種樹脂實現(xiàn)相容，柔韌性與拉伸性能十分顯著。另一方面，有機硅樹脂的優(yōu)勢體現(xiàn)在：在熱氧化狀態(tài)下能夠保持穩(wěn)定性能，電絕緣與不粘性方面的性能也十分優(yōu)良，尤其是耐候性十分突出，盡管是處于紫外線較強的情況下也不會很容易出現(xiàn)泛黃的不良現(xiàn)象，但是，純有機硅樹脂也有一定的缺陷問題，其需要使用高溫進(jìn)行烘干，固化的時間十分漫長，在附著力以及耐溶劑方面的性能效果十分不理想，當(dāng)溫度比較高的情況下其漆膜的力學(xué)性能受到嚴(yán)重影響。當(dāng)使用有機硅樹脂來實現(xiàn)與飽和聚酯樹脂的化學(xué)改性，則能夠有效地發(fā)揮這兩者之間的性能特征，兩者之間能夠形成兩種性能較為突出的涂膜。筆者使用熔融法對端羥基聚酯樹脂進(jìn)行合成試驗，通過道康寧有機硅的中間體實施改性工作，使用偏苯三甲酸酐展開水性化封端作業(yè)，利用N，N-二甲基乙醇胺成鹽，合成了能夠耐受高溫、硬度較強、柔韌性性能完好的有機硅化學(xué)改性的水性飽以及聚酯樹脂。

二、試驗環(huán)節(jié)

1.試驗儀器與藥品成分介紹。本次試驗將使用以下相關(guān)儀器與藥品成分，內(nèi)容如下：精密色差儀hp- 200、恒溫水浴鍋;恒溫干燥箱、hz- d 型水循環(huán)式真空泵、實驗室有機合成裝置、tc830 涂層測厚儀、ndj- 1 旋轉(zhuǎn)粘度計等相關(guān)試驗儀器。化學(xué)工業(yè)品包括：99.5%對苯二甲酸（TPA）、（>99.5% 己二酸（ADA）、（> 99.5%間苯二甲酸（IPA） 、（>99% 新戊二醇（NPG）等工業(yè)品。藥劑包括：二月桂酸二丁基錫（c.p. ）、六甲醇醚化三聚氰胺甲醛樹脂（hmmm）、Sb2O3（a.r.）、三羥甲基丙烷（TMP）（≥99.0 偏苯三酸酐（TMA）（>99% ，C.P. ）;Z- 6018 有機硅中間體、（c.p.）N，N-二甲基乙醇胺（DMEA）;乙二醇乙醚醋酸酯（CAC）等試驗藥劑。

2.聚酯樹脂與有機硅改性的合成要點。在一般的情況下，當(dāng)含有硅羥基的有機硅中間體在化學(xué)催化劑的作用之下與羥基聚酯的合成出現(xiàn)了縮合化學(xué)反應(yīng)，在進(jìn)行脫水之后就能夠立即實現(xiàn)有機硅改性聚酯樹脂。在這種反應(yīng)背景下，通常都會出現(xiàn)有機硅中間體和聚酯之間的羥基存在共縮合反應(yīng)，同時也有可能出現(xiàn)中間體兩者之間的自縮合反應(yīng)。與此同時，在這種催化劑二月桂酸二丁基錫的化學(xué)作用之下，用有機硅中間體中的羥基和聚酯中的羥基等進(jìn)行共縮合反應(yīng)為核心。不同化學(xué)作用下的反應(yīng)式如以下公式可見：

三、試驗步驟

1.合成部分。在配有溫度計、電動攪拌器、冷凝管、分水器、蒸餾柱、氮氣進(jìn)口的四口燒里面，加入間苯二甲酸、三羥甲基丙烷、苯二甲酸、己二酸、新戊二醇、有機硅中間體以及單體總量分別為0.1%的酯化催化劑Sb2O3和改性催化劑二月桂酸二丁基錫，同時通入N2 并進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升至160℃，進(jìn)行保溫操作0.5h，待四口燒內(nèi)部的所有物料溶解并具有流動性，然后進(jìn)行攪拌，與此需要注意的是，小部分由于反應(yīng)多生成的水會直接流出來，然后繼續(xù)保持升溫直至220℃左右，保溫酯化為3小時，等待此時的回收生成水的實際容量就快要達(dá)到理論的數(shù)值時，對這些反應(yīng)物的酸值進(jìn)行取樣然后評估，當(dāng)酸值直至大概10mmg KOH·g-1的情況下，即為此步驟反應(yīng)終點，得到有機硅改性聚酯。見下圖。

隨后體系溫度降至130℃，加入TMA進(jìn)行封端，保溫反應(yīng)，對體系的酸值進(jìn)行取樣然后評估，當(dāng)酸值直至大概10mmg KOH·g-1的情況下，即為封端步驟反應(yīng)終點。隨后體系溫度降至60℃，加入N，N-二甲基乙醇胺成鹽化后，加入去離子水高速攪拌進(jìn)行相反轉(zhuǎn)，完成水性化，得到水性有機硅改性聚酯樹脂。

2.涂膜的耐溫效果。在化學(xué)反映下，漆膜面對不同的溫度在顏色上會發(fā)生不同的變化，因此，漆膜的耐溫性能也有一定的差異性，對已經(jīng)處于固化狀態(tài)的漆膜實施耐熱效果的試驗工作，工序包括：使用180℃進(jìn)行烘干，用時30min， 其中注意固化的漆膜作為基準(zhǔn)參考，實施260℃*30min的條件對其進(jìn)行熱沖擊實驗，使用精密色差儀HP- 200 來展開色差測定工作，試驗結(jié)果如表1所見。

四、結(jié)語

本文對有機硅中間體對聚酯樹脂的改性進(jìn)行了探索，該改性聚酯樹脂的耐熱性、機械性能較改性前有明顯提高。當(dāng)有機硅中間體含量在占總單體30%左右時，涂抹的耐熱性和機械性能達(dá)到較好的平衡，耐候性穩(wěn)定，性價比最優(yōu)。

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