粉末涂料用聚酯生产工艺

粉末涂料用聚酯生产工艺浅析

摘要：本文介绍混合型粉末涂料用聚酯生产工艺及相关问题分析解决。

关键词：粉末涂料聚酯生产工艺

粉末涂料和静电粉末喷涂工艺，是继水溶性电泳涂料后在涂料和涂装工艺方面的又一项改革。它是一种以粉末形态出现，完全不含有机溶剂，涂装效率高的新型涂料。因此粉末涂料发展较快，产量高速增长。就产量而言，热固性粉末涂料中以混合型（聚酯/环氧）、纯聚酯型、纯环氧型3种量最大。粉末涂料用聚酯是生产混合型（聚酯/环氧）、纯聚酯型粉末涂料的基本原料之一。如何在现有的生产条件下制造出质量稳定的合格产品，以便提高成品率，从而提高经济效益和市场竞争力。以下将从多方面探讨混合型粉末涂料用聚酯生产工艺。

一、粉末涂料用聚酯生产流程

聚酯树脂的生产由几个相对独立的操作单元所组成，包括投料、反应控制、过滤包装三个单元操作，采用全熔融酯化工艺，以酸值粘度来控制反应程度。具体工艺流程图如图1。

二、投料

开始生产的第一步，这个步骤最重要的是：投料准确；按工艺要求的顺序投料。同样的配方不同的投料顺序会对生产和产品质量造成影响，如反应釜电机卡死等。多元醇和多元酸熔点各异、熔化快慢不同，最合适的次序是将液体多元醇或者容易熔化的多元醇投在

反应釜底部，多元酸投在物料上部，并在投料过程中开启导热油加热，利于多元醇和多元酸尽快融合成均相，使反应顺利进行。[1] 三、反应控制

聚酯树脂合成牵涉到的化学反应是酯化反应和缩聚反应，反应工艺、反应温度、催化剂的类型都对反应进程有影响。由于聚酯的酯化、缩聚反应是可逆反应，因此，在反应过程中必须尽快除去反应生成的水和小分子醇，否则，将会影响缩聚反应速率和聚合度。

1.聚酯合成原理

2.熔融酯化

投料完成后，逐步升温熔化，待融化形成均相后，继续升温，进入熔融反应阶段。这是整个工艺最关键的阶段，有几个关键工序要注意。

2.1馏温控制在熔融反应控制下，总有些易升华的原料会升华损耗，若升华量的加大，馏温会升的很快，显然，控制好馏温是减少升华的必然措施，但馏温与反应釜釜内温度是有关联的，馏温控制得越低，会导致釜内温度无法升高，从而对反应造成影响。考虑到起始反应时，原料浓度高，升华倾向大，反应剧烈，开始生成的反应水从釜内脱出，也会对升华有帮助，因此起始反应时的馏温应控制的低一些。而随着反应的进行，树脂分子逐渐的形成，原料浓度逐渐降低，升华倾向逐渐减少，反应水也逐渐减少，此时馏温可控制的高些。尽量控制馏温在104oc以内，折光率控制在不超过

1.3367。[1]

2.2釜内熔融反应温度的控制根据反应动力学，提高温度能加快酯化反应的反应速度。物料温度过低，会加长生产时间；反应温度过高，会使反应速度过快，造成酯化水来不及排除，引起物料膨胀，甚至导致涨锅现象，并且馏温过高，导致多元醇的损失。在熔融反应前期回流时，全回流30min，减少醇损失，反应温度不宜升得过快。随着酯化水的脱出，物料温度会逐渐上升，物料温度与馏温的控制趋势是同步的。最高允许温度设置在240±2oc。

2.3惰性气体（n2）的保护反应釜通过排空管与大气连通，维持釜内压力平衡，保证熔融反应在常压下进行。熔融反应开始前，已有较高温度，反应物与大气直接接触，易产生氧化聚合反应，造成物料色泽变深。为避免这种情况，可在投料结束后，通入n2，利用n2来隔绝反应物与空气的接触，防止氧化的发生。并且n2还有带水作用，加速酯化水从釜内脱出。[1]

3.真空缩聚

在熔融酯化，得到符合工艺指标的低聚合度的聚酯后，加入抗氧剂，通过抽真空使缩聚反应顺利进行。缩聚阶段同时存在着羟基与羧基的酯化反应和酯交换反应，羟基与羧基的酯化反应主要是降低聚酯酸值，提高酯化率；酯交换反应主要是聚合物间通过反应获得更大分子量的聚合物，同时生成小分子醇。在真空缩聚阶段有两个重要因素影响产品质量：缩聚温度、缩聚真空度。

3.1缩聚温度从热力学角度分析，温度对化学平衡的影响并不重要，而从动力学角度分析，提高温度能加快反应速度。因此综合来

看，较高的缩聚温度有利于反应更快地趋向平衡，有利于提高聚合度。但是温度升高引起聚酯产品的热降解加剧，造成断链和分子量下降，使熔体粘度降低，造成端羧基增加、色值变差。由此可见，缩聚温度的调整必须慎重，升温后期应注意提升幅度和速度。一般真空温度控制在220±22c为宜。

3.2缩聚真空度抽真空缩聚的作用主要表现在对化学平衡的影

响上。提高缩聚反应真空度，可以加速酯化水和游离态小分子醇的抽出，使反应向正反应方向移动，提高了单位时间内的缩聚转化率，有利于提高聚合度。在抽真空过程中，真空度上升过程不宜过快，真空度上升过快会造成酯化率偏低，影响产品质量，甚至会引起涨锅，堵塞真空管道系统。而且设备的密封性对真空缩聚的影响很大，密封性不好会导致真空缩聚时间延长，釜外空气进入釜内，发生氧化聚合反应，造成物料色泽变深。抽真空时不宜频繁取样，否则极易发生氧化聚合反应，造成物料色泽变深。通过在线粘度计控制粘度来控制真空缩聚时间。

4.端羧基化

混合型粉末涂料用聚酯是端羧基结构的，在真空缩聚得到所需粘度酸值的树脂后，由于树脂端部还有羟基，需要加入偏苯三酸酐进行封端，提高树脂酸值。端羧基含量是聚酯的一项重要质量指标，对聚酯制品的物理性能、后加工性能及后加工成品的后序影响很大。一般认为，在一定的范围内端羧基含量高，聚酯的热稳定性差，随着热降解时间的增长，端羧基含量增大。另外，端羧基会对酯基

进行酸解反应，使黏度降低。因此，控制聚酯的端羧基含量，使其稳定在适当的水平是非常重要的。加入偏苯三酸酐的量必须以工艺指示为准，在210oc左右加入，并且在加料后通n2保护。在210±2oc反应一段时间，达到规定的指标后，结束反应，在180±1oc 加入固化促进剂，搅拌均匀。

四、过滤包装

已生产好的树脂，用80目的筛网过滤，经钢带机压片冷却后，再经破碎机破碎后，进行包装。出料温度控制在175～180oc，以利于物料排出；并且包装时应注意在无杂色片料出料后在进行包装，保证成品质量。

五、结语

粉末涂料作为环保型的涂料是涂料发展的趋势，稳定优质的产品是占领市场的有力保证。只有不断提高，改进生产工艺，才能获得优质稳定的产品，提高市场竞争率。

参考文献

[1]刘登良编著《涂料工艺》；化学工业出版社，2010.