聚酯多元醇由二元或多元羧酸与过量多官能度醇(多元醇)通过缩聚反应得到(图1),工业规模用来制备聚酯多元醇最重要的多元羧酸及其酸酐主要包括芳香族酸如邻苯二甲酸和间苯二甲酸、脂肪族酸如己二酸和马来酸以及脂环族酸如四氢苯二甲酸和六氢苯二甲酸。

线性聚酯多元醇结构

图1:基于1,6-己二醇/己二酸的线性聚酯多元醇结构

所用多元醇为脂肪族多元醇如乙二醇、1,2-丙二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基丙烷和脂环族多元醇如1,4-环已烷二甲醇。此外单官能度醇或羧酸如2-乙基已醇或2乙基已酸,可用作链终止剂。

反应过程
如前所述,聚酯多元醇主要是通过多元羧酸与多元醇脱水缩合制得。常用两种工艺,第一种是共反应物在160℃-260℃下熔融缩合,反应在真空或惰性气流下脱水完成;第二种是在有机溶剂中共沸酯化,有机溶剂作为移去反应产生的水的载体。
缩合反应可通过以下措施加速:提高反应温度;增加所用惰性气体量;降低压力和或添加催化剂等,这特别有利于酯化过程到达终点。合适的催化剂包括碱类如氢氧化锂或锡化合物如氧化二正丁基锡。作为涂料用基料,聚酯多元醇既可用作不含溶剂的粘性树脂,也可溶解在溶剂中,还可以固态或水分散体形式使用。

配方
所提供的水乳液,需在聚合物中存在有足够强的亲水中心,它们可以是被中和的酸性基团。酸性基团最好在聚酯多元醇与二元酸酐(如四氢邻苯二甲酸酐)开环缩合反应后引入。然而,这常生成易于皂化的聚酯,为了生产抗皂化的树脂,羧基可通过二羟甲基丙酸借助二异氰酸酯(如异佛尔酮二异氰酸酯)而引入。

性能与应用
聚酯多元醇及由此制得的聚氨酯涂料的性能,取决于所用原料的相对分子质量、Tg和官能度。一般而言,饱和聚酯多元醇具有良好的着色性,生成的涂料具有良好的耐候性和高光泽。这就使其应用范围很广,从交通工具(包括飞机)修整到一般工业涂料(机械)。但必需是非芳香族产品,才能产生良好的紫外光稳定性,因芳香族聚酯暴露在光线下易黄变。基于马来酸酐的不饱和的脂肪族/脂环族聚酯则是一特例,尽管含有双键,却仍具有特别高的紫外光稳定性。

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