季戊四醇 3.5 90 HB 溶 轻微水解
三羟甲基丙烷 4 88 HB 易溶 稳定性好
2、二甲酯类单体用量的选择 合成水性聚酯可选择的二甲酯类原料有DMT(对苯二甲酸二甲酯)和DMP(邻苯二 甲酸二甲酯)。通过实验发现，单独使用DMT时DMT易挥发，物料损失大，使得原 料的用量上难控制；单独使用DMP导致树脂的颜色过深，加入少量DMP代替DMT， 可以溶解DMT防止其挥发。 DMT与DMP摩尔比的影响如下表所示。由此表得出本试验得出最优DMT:DMP 的摩尔比为2:1。
四、双组份水性聚氨酯涂料复配及其漆膜性能
将水性聚酯分散体与水性异氰酸酯组分(固化剂Bayhydur® XP 2487/1)以一定的 比例缓慢地加入到水性聚酯分散体中，搅拌均匀后静置10分钟后供刷涂或喷涂使 用。双组份聚氨酯涂料的基本配方如下表，将40 ℃下6周贮存前后的水性聚酯分 散体分别配制双组份水性聚氨酯涂料做漆膜性能的对比。
ห้องสมุดไป่ตู้
5、水性聚酯分散体的粒径分布
乳液粒径的减小和分布变窄，可增加乳液的机械稳定性和贮存稳定性，还可以 改善其成膜性能，并使涂膜的致密性增加，耐溶剂性能增强。 我们合成的水性聚酯分散体的平均粒径为80.4nm，分散指数为0.107，其粒径 大小和分布都很理想。
三、不同因素对水性聚酯树脂性能的影响
一、水性聚酯树脂的合成
1、合成路线：酯交换-缩聚反应
二甲酯 二/多元醇 水性单体 间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠 (SIPM)
1.酯交换反应 2.缩聚反应
水性聚酯 树脂
酯交换反应
等。
缩聚反应
创新之处
采用新型水性单体-间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，配合具有新 戊型结构的醇类单体:三羟甲基丙烷和新戊二醇共同合成水性聚酯 树脂，提高水性聚酯的耐水解稳定性。
在40℃6星期贮存前后的水性聚酯分散体分别与异氰酸酯固化剂复配的双组 份水性聚氨酯漆膜的干燥时间、附着力、硬度和光泽度差异不明显。均达到了 溶剂型聚酯与异氰酸酯固化剂复配涂料的性能标准。
性能 表干时间/min 实干时间/h 附着力/级 铅笔硬度(7d) 光泽度(20°)/% 光泽度(60°)/%
贮存前 30 5 0 2H 92.7 97.3
水性聚酯分散体/g Byk-346/g Byk-028/g 水/g Bayhydur® XP2487/1 /g 总质量/g 固含量/% NCO/OH
贮存前 69.36 0.3 0.4 12.61 17.33 100 45 1.5
贮存后(40℃, 6周) 69.36 0.3 0.4 12.61 17.33 100 45 1.5
DMT:DMP(mol:mol) 1:0 2:1 1:1 1:2 0:1
酯交换反应时间/h 2.5 3.9 4.6 6 难以反应完全
产品外观 很白 偏白 略黄 较黄 -
3、新戊二醇用量的选择 新戊二醇(NPG)具有特殊的新戊型结构对酯键能起到屏蔽作用，隔离水分子的攻 击从而提高水性聚酯的耐水解稳定性，新戊二醇含量过高则体系易凝胶，这是由于 高温下NPG支链上的碳原子也会参与缩聚反应。 NPG的比例越大，水性聚酯分散体稳定性也越差，这是随着NPG的引入导致亲水 功能单体比例相对减少，亲水性不足以使树脂在水中稳定分散。因此NPG的用量不 超过总醇摩尔数的5mol%为宜。
化学品名称 90#汽油 二甲苯
乙醇
丙酮
浸泡时间/min 10 10 1 5 1 5
贮存前 0 2 1 2 3 4
贮存后(40℃ 6星期) 0 2 1 2 3 4
“0” 代表效果最好，“ 5” 代表效果最差。
总 结
本文采用酯交换-缩聚法合成了新型耐水解水性聚酯树脂 1.本文采用新型水性单体间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠 ， 同 时 选 用 具 有 新戊型结构的三羟甲基丙烷和新戊二醇作为醇组分，有效地提高了水性 聚酯分散体的耐水解稳定性。 2.通过红外光谱和核磁氢谱证明了水性聚酯树脂的分子结构符合预期设 计；GPC表明水性聚酯树脂的数均分子量为2266，多分散性为1.44。 3.水性聚酯分散体与水性异氰酸酯复配的双组份水性聚氨酯漆膜的光泽、 硬度、耐水和耐化学品性能，在贮存前后无明显降低，说明所制备的水 性聚酯分散体在40 ℃下贮存6周后的耐水解性能较好，贮存稳定性高。
1、多元醇的选择 三羟甲基丙烷具有特殊新戊型结构对酯键能起到屏蔽作 用，使聚酯树脂的耐水解性有明显改善，同时提高了树脂的 亲水性、降低了树脂的粘度，因此本实验选用三羟甲基丙烷 作为水性聚酯树脂中多元醇的主要组分。
指标项目 表干时间 /h 光泽度(20°) /% 硬度 三乙胺中的溶解性 耐水解稳定性
甘油 4 71 4B 微溶 稳定性很差
2、合成工艺：酯交换-缩聚反应
按照下表的配方将原料加入四口烧瓶中加热熔融，加入酯交换催化剂升温 到195℃，直至烧瓶内无甲醇蒸出为止，结束酯交换反应。升温到200℃开始 缩聚反应，加入缩聚催化剂同时抽真空至0.1MPa，继续升温反应直到无乙二 醇蒸出为止结束反应得到水性聚酯树脂。
原料配比 邻苯二甲酸二甲酯/二甲酯总摩尔量 三羟甲基丙烷/醇总摩尔量 邻苯二甲酸二甲酯/二甲酯总摩尔量 醇(乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷)总摩尔量/二 甲酯类总摩尔量 间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠/二甲酯类总摩尔量 摩尔比例 0～ 1 0～0.2 0～ 1 2～2.1 0～0.1
贮存后(40℃6星期) 40 6 0 2H 92.5 98.0
在40℃6星期贮存前后的水性聚酯分散体与异氰酸酯固化剂复配的双组份水性聚 氨酯漆膜耐90#汽油、二甲苯、乙醇和丙酮等化学品的性能差异不明显，均达到了 溶剂型聚酯与异氰酸酯固化剂复配涂料的性能标准。 这是由于水性聚酯分散体具有较高的侧羟基含量，复配后的支化交联程度高，漆 膜性能好。同时水性聚酯分散体的贮存稳定性高，耐水解能力强。
新戊二醇占总醇 百分比/mol% 15 12 10 8 5
树脂外观 分散体外观 贮存稳定性(40℃，7d) 黄色透明 黄色透明 黄色透明 淡黄色透明 浅色透明 完全凝胶 白色略絮凝 白色略絮凝 白色 乳白色泛蓝 易分层 易分层 易分层 良好
乳液粒径 /nm 385 221 168 91
5、水性单体间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠用量的选择 水性聚酯树脂的水分散性取决于水性单体间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)的 含量，分散体的稳定性随SIPM含量的增加而提高。 当SIPM超过6wt%时，分散体呈半透明状，随SIPM用量的提高透明性增加，涂 膜的耐水性随SIPM用量的增加而降低。综合考虑水性聚酯分散体的贮存稳定性和 涂膜的耐水性，SIPM的最优含量确定为5wt%
SIPM占总原料的质量 百分比/wt% 4 5 6 8 10 12
水溶性与稳定性
荧光色乳白液，放置后分层 乳白色溶液，放置后不分层 半透明乳液，放置后不分层 半透明乳液，放置后不分层 半透明液体，放置后不分层 透明液体，放置后不分层
漆膜的耐水性 (60℃，3h) 色泽略失光 微少发白 发白 发白 发白