废涤纶聚酯在涂料中的应用

废涤纶聚酯在涂料中的应用

促进和重视可再生资源的使用，是当前涂料行业可持续发展的重要手段。聚酯的回收和利用已有许多报道,废涤纶聚酯在涂料中的应用研究也有许多1实验部分1.1原料和试剂树脂合成成套玻璃仪器及设备等。废涤纶聚酯(PET)、季戊四醇、松香、豆油脂肪酸、200号溶剂汽油、LiOH,以上原料和试剂均为工业级。1.2废聚酯的应的逆反应—合成原理涤纶聚酯的结构为聚对苯二甲酸乙二醇酯,生成聚酯的缩聚反应是可逆反应。在适当的温度下,涤纶(聚酯)与足量的醇在催化剂催化下可发生缩聚反应的逆反应———醇解反应。利用这一原理,在催化剂存在下,首先用脂肪酸同季戊四醇反应,生产季戊四醇二或三脂肪酸酯,再加入废聚酯进行醇解生成对苯二甲酸型醇酸树脂。整个过程主要发生以下化学反应:体系中醇与酸反应结合而生成的不同的酯之间或这些酯与废涤纶聚酯解聚产生的单体、低聚体酯类间均可发生酯交换反应。使酯与醇重新组合,其结果有利于废涤纶聚酯解聚链段在新树脂中分散均一,同时对最终产物的分子量分布亦可能产生积极作用。1.3搅拌和搅拌条件按配比依次加入季戊四醇、脂肪酸,加热升温至120℃加入催化剂,通氮气,开动搅拌并继续升温。在220~240℃下反应一定时间后,加入废聚酯,升温到270~280℃,醇解至粘度合格时为反应终点,降温至200℃以下,加入200号溶剂汽油进行兑稀混合,当温度降到80℃以下过滤、灌装备用。1.4松香与平合成分配纤维在微胶囊涂料表面的使用选择货源充足、价格低且平稳的原料,使新的树脂有较长的生命力。制作醇酸树脂一般采用的油有亚麻油、梓油、脱水蓖麻油、桐油和豆油,但它们的价格较高,选用豆油脂肪酸,并合理地使用一部分松香,可减少胶化因素并降低成本。由于松香的加入,使得树脂更易溶于200号溶剂汽油中,并且可增加漆膜附着力及光泽,减少起皱性。由于200号溶剂汽油的挥发度适中,挥发时残留溶剂对漆膜中被溶解的树脂来说,仍是真溶剂,从而促使漆膜内树脂分子的二次流动得以顺利进行,因此具有良好的流平性,易于制得高光泽、高质量的漆膜表面。酯化反应用的多元醇常用甘油和季戊四醇,考虑价格因素选用季戊四醇,不但综合成本较甘油低,而且因其官能度大,提高了树脂的支化程度和分子量,从而提高了醇酸树脂的干燥速度和硬度。1.5脂肪酸法合成醇酸树脂的优缺点醇酸树脂的合成方法主要有醇解法、酸解法和脂肪酸法。酸解法由于反应过程难控制,产品质量差,实际生产中很少使用。长期以来,国内大部分企业采用工艺较为成熟的醇解法,已有部分企业为改进醇酸树脂的质量和增加树脂品种,开始将脂肪酸法用于大规模生产。脂肪酸法与醇解法相比具有明显的优点如:配方设计的灵活性更大,可供选择的多元醇、多元酸品种更多,并可根据特定需要设计醇酸树脂的组成和结构;生产时脂肪酸可一步加入或分步加入,可有效地通过工艺投料顺序的控制,确定醇酸树脂产物的主体结构;脂肪酸法制备的醇酸树脂分子量分布较窄而且均匀,省去了醇解工序等。综上所述,本实验选择脂肪酸法合成醇酸树脂。采取脂肪酸法合成醇酸树脂,利用废涤纶聚酯进行改性,曾探索了两种工艺:一种为分步法,即将废涤纶聚酯单独在一个反应釜内进行解聚,然后再加入其它组份反应;另一种工艺为一步法,即将废涤纶聚酯与其它组份同时加到反应釜内边解聚、边与其它组分反应。经反复试验,用一步法工艺也可取得预期效果。考虑到一步法流程短,反应时间少,废涤纶聚酯利用率高并可降低成本,所以确立了一步法流程。在通常的醇酸树脂制造中,有溶剂法与熔融法二种典型工艺。因废涤纶聚酯的熔点高,因而采用熔融法。2结果与讨论2.1树脂多样性指标对苯二甲酸型醇酸树脂性能指标如表1。2.2醇酸涂料的制备和性能按常规醇酸涂料的制备工艺,用本实验合成的树脂分别制备了清漆、白调和漆和白磁漆,对其进行性能检测,结果如表2,各项指标均合格。2.3对苯二甲酰基刚性化合物在涂料中的应用对所合成的树脂配制成清漆,进行性能测试并与C01-1醇酸清漆进行对比,其结果见表3。通过表3可知,对苯二甲酸型醇酸树脂清漆,其技术性能均达到C01-1醇酸清漆的指标,且在干燥时间、光泽和硬度方面有明显提高。从涤纶聚酯的结构上看,基本上是没有支链的规整线性大分子,聚合度为80,因为长链中有对苯二甲酰基刚性基团,分子链是刚性的,这种刚性不被邻近脂肪族化合物的柔性所抵消,将这个刚性基团引入涂料中,促使漆膜获得坚硬的性能;由于采用废涤纶聚酯与季戊四醇,所得树脂分子支化度和分子量大,提高了漆膜干燥后的网络结构,同时提高了树脂的玻璃化温度,从而使醇酸树脂涂料具有更好的干燥性能、硬度和光泽。由于对苯二甲酸型树脂结构对称,固化时具有较大的结晶倾向,分子排列规则整齐,所以该树脂表现出良好的物理机械性能和耐热性能。对苯二甲酸型树脂的主要性能均优于邻苯二甲酸型树脂,特别是耐热性能大大优于邻苯二甲酸型树脂。它的使用温度可比邻苯二甲酸型树脂提高30~40℃,回粘性指标明显高于传统的醇酸树脂涂料,并且贮存稳定性和耐候性高,扩大了醇酸树脂的使用范围。由于采用豆油脂肪酸,为综合利用浸油厂废弃原料,实现高附加值提供了切实可行的途径,而且以此法生产醇酸树脂与传统植物油生产醇酸树脂相比,不仅降低了生产成本,而且可以使油漆生产厂省去植物油精制工序,同时亦省略了树脂生产时的醇解工艺。2.4生产醇酸涂料情况该树脂产品已经芜湖市联合涂料有限公司试用,分别生产各类醇酸涂料近百吨,得到杭萧钢构公司、天航钢构公司等广大用户的一致好评。每吨树脂产品可降低成本约800元。3生产利用型采用豆油脂肪酸、废聚酯、松香和季