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摘 要：本文介紹混合型粉末涂料用聚酯生產工藝及相關問題分析解決。
關鍵詞：粉末涂料 聚酯 生產工藝
粉末涂料和靜電粉末噴涂工藝，是繼水溶性電泳涂料后在涂料和涂裝工藝方面的又一項改革。它是一種以粉末形態(tài)出現，完全不含有機溶劑，涂裝效率高的新型涂料。因此粉末涂料發(fā)展較快，產量高速增長。就產量而言，熱固性粉末涂料中以混合型（聚酯/環(huán)氧）、純聚酯型、純環(huán)氧型3種量最大。粉末涂料用聚酯是生產混合型（聚酯/環(huán)氧）、純聚酯型粉末涂料的基本原料之一。如何在現有的生產條件下制造出質量穩(wěn)定的合格產品，以便提高成品率，從而提高經濟效益和市場競爭力。以下將從多方面探討混合型粉末涂料用聚酯生產工藝。
一、粉末涂料用聚酯生產流程
聚酯樹脂的生產由幾個相對獨立的操作單元所組成，包括投料、反應控制、過濾包裝三個單元操作，采用全熔融酯化工藝，以酸值粘度來控制反應程度。具體工藝流程圖如圖1。
二、投料
開始生產的第一步，這個步驟最重要的是：投料準確；按工藝要求的順序投料。同樣的配方不同的投料順序會對生產和產品質量造成影響，如反應釜電機卡死等。多元醇和多元酸熔點各異、熔化快慢不同，最合適的次序是將液體多元醇或者容易熔化的多元醇投在反應釜底部，多元酸投在物料上部，并在投料過程中開啟導熱油加熱，利于多元醇和多元酸盡快融合成均相，使反應順利進行。[1]
三、反應控制
聚酯樹脂合成牽涉到的化學反應是酯化反應和縮聚反應，反應工藝、反應溫度、催化劑的類型都對反應進程有影響。由于聚酯的酯化、縮聚反應是可逆反應，因此，在反應過程中必須盡快除去反應生成的水和小分子醇，否則，將會影響縮聚反應速率和聚合度。
1.聚酯合成原理
2.熔融酯化
投料完成后，逐步升溫熔化，待融化形成均相后，繼續(xù)升溫，進入熔融反應階段。這是整個工藝最關鍵的階段，有幾個關鍵工序要注意。
2.1餾溫控制 在熔融反應控制下，總有些易升華的原料會升華損耗，若升華量的加大，餾溫會升的很快，顯然，控制好餾溫是減少升華的必然措施，但餾溫與反應釜釜內溫度是有關聯的，餾溫控制得越低，會導致釜內溫度無法升高，從而對反應造成影響�？紤]到起始反應時，原料濃度高，升華傾向大，反應劇烈，開始生成的反應水從釜內脫出，也會對升華有幫助，因此起始反應時的餾溫應控制的低一些。而隨著反應的進行，樹脂分子逐漸的形成，原料濃度逐漸降低，升華傾向逐漸減少，反應水也逐漸減少，此時餾溫可控制的高些。盡量控制餾溫在104oC以內，折光率控制在不超過1.3367。[1]
2.2釜內熔融反應溫度的控制 根據反應動力學，提高溫度能加快酯化反應的反應速度。物料溫度過低，會加長生產時間；反應溫度過高，會使反應速度過快，造成酯化水來不及排除，引起物料膨脹，甚至導致漲鍋現象，并且餾溫過高，導致多元醇的損失。在熔融反應前期回流時，全回流30min，減少醇損失，反應溫度不宜升得過快。隨著酯化水的脫出，物料溫度會逐漸上升，物料溫度與餾溫的控制趨勢是同步的。最高允許溫度設置在240±2oC。
2.3惰性氣體（N2）的保護 反應釜通過排空管與大氣連通，維持釜內壓力平衡，保證熔融反應在常壓下進行。熔融反應開始前，已有較高溫度，反應物與大氣直接接觸，易產生氧化聚合反應，造成物料色澤變深。為避免這種情況，可在投料結束后，通入N2，利用N2來隔絕反應物與空氣的接觸，防止氧化的發(fā)生。并且N2還有帶水作用，加速酯化水從釜內脫出。[1]
3.真空縮聚
在熔融酯化，得到符合工藝指標的低聚合度的聚酯后，加入抗氧劑，通過抽真空使縮聚反應順利進行�？s聚階段同時存在著羥基與羧基的酯化反應和酯交換反應，羥基與羧基的酯化反應主要是降低聚酯酸值，提高酯化率；酯交換反應主要是聚合物間通過反應獲得更大分子量的聚合物，同時生成小分子醇。在真空縮聚階段有兩個重要因素影響產品質量：縮聚溫度、縮聚真空度。
3.1縮聚溫度 從熱力學角度分析，溫度對化學平衡的影響并不重要，而從動力學角度分析，提高溫度能加快反應速度。因此綜合來看，較高的縮聚溫度有利于反應更快地趨向平衡，有利于提高聚合度。但是溫度升高引起聚酯產品的熱降解加劇，造成斷鏈和分子量下降，使熔體粘度降低，造成端羧基增加、色值變差。由此可見，縮聚溫度的調整必須慎重，升溫后期應注意提升幅度和速度。一般真空溫度控制在220±22C為宜。
3.2縮聚真空度 抽真空縮聚的作用主要表現在對化學平衡的影響上。提高縮聚反應真空度，可以加速酯化水和游離態(tài)小分子醇的抽出，使反應向正反應方向移動，提高了單位時間內的縮聚轉化率，有利于提高聚合度。在抽真空過程中，真空度上升過程不宜過快，真空度上升過快會造成酯化率偏低，影響產品質量，甚至會引起漲鍋，堵塞真空管道系統(tǒng)。而且設備的密封性對真空縮聚的影響很大，密封性不好會導致真空縮聚時間延長，釜外空氣進入釜內，發(fā)生氧化聚合反應，造成物料色澤變深。抽真空時不宜頻繁取樣，否則極易發(fā)生氧化聚合反應，造成物料色澤變深。通過在線粘度計控制粘度來控制真空縮聚時間。
4.端羧基化
混合型粉末涂料用聚酯是端羧基結構的，在真空縮聚得到所需粘度酸值的樹脂后，由于樹脂端部還有羥基，需要加入偏苯三酸酐進行封端，提高樹脂酸值。端羧基含量是聚酯的一項重要質量指標，對聚酯制品的物理性能、后加工性能及后加工成品的后序影響很大。一般認為，在一定的范圍內端羧基含量高，聚酯的熱穩(wěn)定性差，隨著熱降解時間的增長，端羧基含量增大。另外，端羧基會對酯基進行酸解反應，使黏度降低。因此，控制聚酯的端羧基含量，使其穩(wěn)定在適當的水平是非常重要的。加入偏苯三酸酐的量必須以工藝指示為準，在210oC左右加入，并且在加料后通N2保護。在210±2oC反應一段時間，達到規(guī)定的指標后，結束反應，在180±1oC加入固化促進劑，攪拌均勻。
四、過濾包裝
已生產好的樹脂，用80目的篩網過濾，經鋼帶機壓片冷卻后，再經破碎機破碎后，進行包裝。出料溫度控制在175～180oC，以利于物料排出；并且包裝時應注意在無雜色片料出料后在進行包裝，保證成品質量。
五、結語
粉末涂料作為環(huán)保型的涂料是涂料發(fā)展的趨勢，穩(wěn)定優(yōu)質的產品是占領市場的有力保證。只有不斷提高，改進生產工藝，才能獲得優(yōu)質穩(wěn)定的產品，提高市場競爭率。
