[发明专利]一种高抗冲汽车保险杠用不饱和聚酯树脂

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯树脂技术领域，更具体的，涉及一种高抗冲汽车保险杠用不饱和聚酯树脂。

背景技术

不饱和聚酯树脂通常是指分子结构中同时含有酯基和不饱和双键的聚合物(通常称为不饱和聚酯)溶于苯乙烯所得的混合物。不饱和聚酯通常采用二元醇，饱和二元酸和不饱和二元酸缩聚反应得到。不饱和聚酯树脂在钴促进剂和过氧化物作用下可在室温下固化，其成型工艺简单，性能可设计性强，在汽车、建材、储罐、冷却塔、风力发电等行业中获得了广泛应用。

不饱和聚酯树脂固化后，交联密度大，因而树脂较脆，韧性较差，表现为树脂断裂伸长率低、耐冲击性能差。由于不饱和聚酯的韧性差，限制了其在诸如高抗冲汽车保险杠等之类的一些特殊领域的应用，这已成为不饱和聚酯树脂行业需亟待解决的问题。

汽车保险杠是汽车用来吸收和缓和外界冲击力、防护车身前后部的一种安全装置，分前后保险杠，它对车体以及人身安全起到非常重要的预防和保护作用。早期的汽车保险杠都是用金属做成的，在安全性上还存在很多问题，现代汽车保险杠基本上都采用塑料做成，如改性聚丙烯、PC/ABS合金、RIM聚氨酯、TPO、不饱和聚酯树脂纤维增强塑料，其重量轻、强度高，在安全性上比之前改进很多，但在韧性和抗冲性能上还存在不足，特别是不饱和聚酯树脂。

在不饱和聚酯合成中选用长链多元醇和长链多元酸可提高树脂的韧性，如在树脂合成中加入二丙二醇、己二酸等，可明显提高树脂的断裂伸长率和冲击性能；但是树脂的力学性能会大幅度下降。

有报道采用液体橡胶与不饱和聚酯共混的方法，来提高树脂的冲击强度。该方法的主要缺点是橡胶与不饱和聚酯相容性差，混合困难，即使混合均匀，储存过程中也容易分层，影响树脂的使用。

US4421894发明采用聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯反应，然后用羟基丙烯酸封端。采用该方法合成的树脂韧性较好，但是树脂硬度低，价格高。

CN1195669发明采用首先合成低分子量端羟基不饱和聚酯，然后与甲苯二异氰酸酯混合，立即浇注固化。采用该方法合成的树脂具有很好的强度和韧性，但是其最大缺点是采用两步法，甲苯二异氰酸酯气味很大，属有毒物，现场混合难度较大。

上述各发明均采用两组分混合工艺来提高不饱和聚酯的冲击性能，这些方法改变了现有产品的加工工艺，使生产加工难度加大，生产成本增加。

本发明采用一步法合成工艺合成了二异氰酸酯改性不饱和聚酯，该树脂不仅韧性好，而且可以采用通常的成型工艺成型，完全克服了现有改性产品的缺点。

本发明所采用的原料基本为通用原料，合成工艺与普通不饱和聚酯合成工艺基本相同。该树脂可用于生产各类耐冲击制品。

发明内容

本发明的合成工艺包括三个步骤：

(1)二元醇，饱和二元酸(酐)和不饱和二元酸(酐)在160-210℃下采用一步法缩聚反应6～8小时；或采用两步法缩聚反应10～12小时，直到酸值达到30mgKOH/g以下，然后抽真空3-4小时，直到酸值达到7mgKOH/g以下，加入适量的阻聚剂，降温加入苯乙烯稀释，得到透明粘稠的端羟基不饱和聚酯树脂。

(2)取上述树脂与二异氰酸酯混合，加入催化剂，在50～90℃下，反应1～4小时，得到NCO封端的树脂。

(3)加入一元醇，保温反应1～4小时，反应至NCO基反应完全，加入苯乙烯稀释，降温得到改性树脂。

上述二元醇可以是乙二醇，1，3-丙二醇，二乙二醇，新戊二醇，二丙二醇，1，4-丁二醇，双酚A及其各种衍生物中的一种或几种的混合物。

上述饱和二元酸(酐)可以是邻苯二甲酸酐，间苯二甲酸，对苯二甲酸，己二酸中的一种或几种的混合物。

上述不饱和二元酸(酐)可以是顺丁烯二酸酐，反丁烯二酸中的一种或两种的混合物。

第一步反应的醇酸比控制在1.1∶1～2∶1，较好的比例为1.2∶1～1.8∶1，最佳比例为1.3∶1～1.6∶1。真空前酸值小于30mgKOH/g，最好小于25mgKOH/g。真空后酸值小于7mgKOH/g，最好小于1mgKOH/g。

上述二异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯(TDI)，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，1，6-己二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，苯二甲基二异氰酸酯(XDI)，萘-1，5-二异氰酸酯(NDI)中的一种或几种的混合物。

二异氰酸酯与端羟基不饱和聚酯反应，其NCO与OH的摩尔比控制在0.5∶1～2∶1。

二异氰酸酯与端羟基不饱和聚酯的反应温度控制在50～90℃，最佳温度范围在60～80℃。