一种耐热阻燃的聚酯树脂清漆及其制备方法与流程

本发明涉及聚酯清漆制备，具体涉及一种耐热阻燃的聚酯树脂清漆及其制备方法。

背景技术：

1、不饱和聚酯树脂具有良好的物理性能，耐腐蚀性，光泽度，丰满度，并且加工简便，成本低廉，广泛应用于玻璃钢复合材料、胶衣树脂、工艺品等行业。不饱和聚酯主要以二元醇和二元酸酐为原料缩聚得到，再使用不饱和单体对其进行稀释得到较低黏度的高分子溶液。由于具有丰满度好、硬度高和附着力强等特点，不饱和聚酯树脂清漆常作为家具漆涂覆在木材、塑料、纸张和其他材料上，具有良好的外观、较高的硬度和亮度，受到了广泛关注，但由于聚酯树脂的阻燃和耐高温效果一般，使得在高温环境下，漆膜会出现快速老化变黄，导致漆膜无法正常使用，且阻燃效果差，使得聚酯树脂清漆的使用受到了限制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐热阻燃的聚酯树脂清漆及其制备方法，解决了现阶段聚酯树脂清漆阻燃效果和耐热效果不好的问题。

2、本发明要解决的技术问题：

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种耐热阻燃的聚酯树脂清漆的制备方法，具体包括如下步骤：

5、称取质量比为10:1-3的组分a和组分b，组分a包括如下重量份原料：改性聚酯80-100份、流平剂0.5-1份、消泡剂0.1-0.3份、n,n-二甲基苯胺1-3份和苯乙烯30-40份，组分b包括如下重量份原料：聚氨酯预聚体60-80份、过氧化苯甲酰溶液2-3份和三水合硝酸铜溶液40-50份。

6、所述的流平剂为byk358n或byk361n，消泡剂为byk-310或byk057，过氧化苯甲酰溶液是过氧化苯甲酰溶于乙酸乙酯制得质量分数10%的溶液，三水合硝酸铜溶液是三水合硝酸铜溶于乙酸乙酯制得质量分数20%的溶液。

7、进一步，所述的改性聚酯由如下步骤制成：

8、步骤a1：将多聚磷酸加入反应釜中，通入氮气保护，在转速为60-80r/min，温度为20-25℃的条件下，搅拌并加入1,2,4-三氨基苯盐酸盐，升温至55-60℃，保温25-30h后，加入对苯二甲酸和五氧化二磷，升温至100-105℃，进行反应1-1.5h，升温至180-190℃，进行反应10-12h，制得中间体1，将中间体1、环氧丙烷和dmf混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为60-70℃，ph值为11-12的条件下，进行反应3-5h，制得中间体2；

9、步骤a2：将4-甲酰基苯硼酸和四氢呋喃混合，通入氮气保护，在转速为150-200r/min，温度为50-60℃的条件下，进行反应3-5h后，加入乙醇胺，继续反应6-8h，加入dopo，降温至20-25℃，继续反应20-25h，制得中间体3；

10、步骤a3：将中间体2、中间体3、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、乙二醇、对甲基苯磺酸和二甲苯混合均匀，在转速为60-80r/min，温度为150-155℃的条件下，进行反应1-1.5h，升温至170-175℃，进行反应1-1.5h，升温至190-195℃，进行反应1-1.5h，制得改性聚酯。

11、进一步，步骤a1所述的多聚磷酸、1,2,4-三氨基苯盐酸盐、对苯二甲酸和五氧化二磷的质量比为37:20:6:24，多聚磷酸的纯度为115%，中间体1上的氨基和环氧丙烷的摩尔比为1:2。

12、进一步，步骤a2所述的4-甲酰基苯硼酸、乙醇胺和dopo的摩尔比1:1:1。

13、进一步，步骤a3所述的中间体2、中间体3、马来酸酐、邻苯二甲酸酐和乙二醇的摩尔比为1:2:4.8:1.2:1.5，对甲基苯磺酸的用量为中间体2、中间体3、马来酸酐、邻苯二甲酸酐和乙二醇质量和的0.1-0.15%。

14、进一步，所述的聚氨酯预聚体由如下步骤制成

15、步骤b1：将2,2-二甲基-1,3-丙二醇、三氯氧磷和dmf混合均匀，在转速为60-80r/min，温度为100-110℃的条件下，进行反应7-9h，制得中间体4，将中间体4溶于dmf中，在转速为30-60r/min，温度为30-40℃的条件下，搅拌并滴加甲酸，进行反应1-1.5h，制得中间体5，

16、步骤b2：将2-氨基-1,3-丙二醇、中间体5和去离子水混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为100-105℃的条件下，回流并加入浓盐酸，回流1.5-2h后，加入甲醛溶液，继续回流3-5h，制得改性单体；

17、步骤b3：将改性单体、双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三羟甲基丙烷和异氟尔酮二异氰酸酯混合，通入氮气保护，在转速为30-60r/min，温度为60-70℃的条件下，进行反应1-2h，制得聚氨酯预聚体。

18、进一步，步骤b1所述的2,2-二甲基-1,3-丙二醇和三氯氧磷的摩尔比为1:1，中间体4和甲酸的摩尔比为1:1.1。

19、进一步，步骤b2所述的2-氨基-1,3-丙二醇、中间体5、去离子水、浓盐酸和甲醛溶液的用量比为10mmol:20mmol:3ml:2ml:2ml，浓盐酸的质量分数为36%，甲醛溶液的质量分数为37%。

20、进一步，步骤b3所述的改性单体、双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三羟甲基丙烷和异氟尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1.5:3:1:10。

21、本发明的有益效果：本发明制备的一种耐热阻燃聚酯树脂清漆包括组分a和组分b，组分a包括如下原料：改性聚酯、流平剂、消泡剂、n,n-二甲基苯胺和苯乙烯，组分b包括如下重量份原料：聚氨酯预聚体、过氧化苯甲酰溶液和三水合硝酸铜溶液，在组分a和组分b共混时，改性聚酯上的羟基和改性预聚体异氰酸酯基能够反应，发生交联，同时在过氧化苯甲酰的作用下，改性聚酯上的不饱和双键能够与苯乙烯上的双键进行加成，且在清漆固化过程中改性聚酯分子中的咪唑结构能够三水合硝酸铜中的铜离子配位，形成金属有机结构，改性聚酯以1,2,4-三氨基苯盐酸盐和对苯二甲酸为原料进行关环反应，形成咪唑结构，制得中间体1，将中间体1和环氧丙烷反应，使得环氧基与中间体1上的氨基反应，形成含有4个羟基中间体2，将4-甲酰基苯硼酸上的硼酸基团反应，形成b-o六元环动态交联网络结构，再加入乙醇胺反应，使得4-甲酰基苯硼酸上的醛基和乙醇胺上的氨基反应，再加入dopo使得p-h键与c=n键反应，制得中间体3，将中间体2、中间体3、马来酸酐、邻苯二甲酸酐和乙二醇酯化聚合，制得改性聚酯，聚氨酯预聚体以2,2-二甲基-1,3-丙二醇和三氯氧磷为原料，使得三氯氧磷上的氯原子位点与2,2-二甲基-1,3-丙二醇上的醇羟基反应，制得中间体4，将中间体4用甲酸处理，使得中间体4上的p-cl键转变为p-h键，制得中间体5，将中间体5、2-氨基-1,3-丙二醇和甲醛进行曼尼希反应，制得改性单体，改性单体、双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、三羟甲基丙烷和异氟尔酮二异氰酸酯反应，制得聚氨酯预聚体，改性聚酯和聚氨酯预聚体均为超支化结构，使得在交联固化的过程能够形成密集的网格结构，含有b、n和si元素的掺杂使得碳层，进而在燃烧时能够提升碳层的致密性，内部含金属铜有机结构，在燃烧时能够在碳层表面包覆氧化铜进一步隔绝火焰与基体接触，改性聚酯分子中含有大量的有机硅链段，使得清漆漆膜的耐高温性能进一步提升。