墨粉用聚酯树脂的制备

办公设备技术与　皂技术探究　摘要　本文从生产实际入手，对墨粉　用聚酯树脂的制备进行了系统而深　入的研究，总结出从原料配比到反　脂性能的影响，特别是对墨粉热性　能的影响，从而为墨粉用聚酯树脂　一、引言　聚酯树脂是我国主要的化工产　品之一，其工业生产已经达到一定　的规模生产创造了条件。　关键词：酯交换反应、缩聚　反应、醇酯比例　的规模，而且应用也非常广泛。但作　为墨粉使用的聚酯树脂，由于其对　应工艺条件等多方面因素对聚酯树　ＯＦＦＩＣＥ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ　２００６　２　——４——　维普资讯 http://www.cqvip.com

蛩设备｝古书与信息技术探究　墨｝｝ｊ的热定影性能、贮存性能以及　加工性能等均起决定性的作用，所　奉次研究针对墨粉在低温快　速定影方面的要求，以制得高玻璃　（ＣＨ２）　Ｈ＋ＥＧ　（１）干Ⅱ｛２）为醋交换反应的主反应，　（３）和（４）为导致低分子量齐聚物形成　的副反应。　以在其原料的选择、生产工艺、产品　化温度、低软化点的耐脂为目的，　对聚醋树脂的合成机理进行了深　＾的丹栌．研究了不同原料及其配　性能指标等方面都有特殊的要求。　以往被广泛使用的墨粉树胳　是苯乙烯一丙烯酸酯共聚树脂，但　随着复印机、打印机的更新换代，　缩聚阶段发生的反应可归纳为　ｆ１）２（Ｃ　Ｈ　００Ｃ　Ｈ０Ｈ】ｃＢＨＥＴ】　ｋ　＋匕Ｇ　比对聚酯树脂性能的影响。同时考　虑到生产的实际，对反应过程中温　度、真空度、搅拌转速的影响也进　行了相应的研究，确定了较佳自勺工　艺路线。制得的树脂性能优异，满　足了目前国内对于聚醒树脂性能　的要求，而且初步具备了规模化生　号　ＰＥＴ）　特别是高速复印机、彩色复印机的　问世．使得苯乙烯一丙烯酸醋耐脂　越来越不能满足墨粉在低温定影　性能方面的要求。聚酯树脂作为一　（２）ＰＥＴ　Ｃ　ｃ　Ｈ￡ｏ０Ｈ＋　ＯＯＣＨ＝ＣＨ　（３］　Ｃ　ＯＯ（ＣＨ　】　Ｈ（ＰＥＴ１　种新型的墨粉树脂，因其本身结构　的特点使其在热性能方面明显优　于苯乙烯一丙烯酸醢树脂．，主要表　Ⅵ　ｃ　Ｈ　０ｏＨ＋ｃ卜ｌ　Ｈ０　产的能力。　（４】ｍＣ　４ｃＯＯ（ＣＨ２】　Ｈ＋　ｃ　０ｏＨ；　ＰＥＴ＋Ｈ２０　墨粉用聚醋树脂通常可由两种　现在具有较高的玻璃化溢度和较　方法合成：鹭交换法和直接醋化法。　（５）　Ｃ６Ｈ４ｃＯＯ【ＣＨ：）　Ｈ＋ＨＯ　维普资讯 http://www.cqvip.com

过一定时间后，分子链增长到规定　的分子量范围，则反应完毕，出料冷　却后粉碎即可。　三、实验结果与讨论　１．原料的影响　（１）水的影响　催化剂金属盐往往含有结晶　水，此外７．－－醇中也常混有水分。水　的影响被认为主要是阻碍烷氧化物　的形成，因为金属离子首先要与乙　二醇络合，再形成烷氧化物。水分较　多时会影响这一反应的正常进行，　但水的配位能力比醇弱，故水分少　时对酯交换反应无影响。　（２）酸值的影响　酯交换反应的原料中常含有少　量有机酸杂质，如对苯二甲酸酯中　含有对苯二甲酸或对苯二甲酸单　酯，乙二醇中含有醋酸、草酸或其他　脂肪酸。此外反应过程中的水解等　反应也会产生一些有机酸。一元酸　对反应无大影响，但二元酸却影响　较大。当对苯二甲酸含量为反应物　的０．０５％时，反应几乎无法进行，而　对苯二甲酸单酯含量为１％时，反应　速度下降２／３。　因此要严格控制反应原料的纯　度。　２．投料比的影响　投料比的影响包括以下两方面：　（１）二元酯之间投料比的影响　不同的二元酯由于自身结构上　的差异，使得其对聚酯树脂的热性　能产生不同的影响，有些酯的加入　能降低树脂的软化点，而另一些酯　凇设备技术与信息技术探究　的加入又能提高树脂的玻璃化温　加有利于树脂软化点的降低。　度。确定不同二元酯之间合理的投　从图二中可以看出随着对苯二　料比例可以使聚酯树脂既具有较高　甲酸酯的增加，聚酯树脂的玻璃化　的玻璃化温度，又有较低的软化点，　温度逐渐升高。这是由于对苯二甲　从而使制得的墨粉得到较佳的抗偏　酸酯的两个端基处于苯环上对称的　移性能和定影性能。　两个位置，分子链处于苯环相对称　改变不同二元酯之间的投料比，　的两侧，因苯环的刚性很大使得分　对聚酯树脂的玻璃化温度和软化点　子链的旋转非常困难，降低了分子　的影响如下图所示　链的柔顺性，从而提高了树脂的玻　璃化温度。　将以上树脂分别制成墨粉，考　察二元酯比例调整对墨粉性能的影　响，其结果如表一：　从表一中可以看出，对苯二甲　５　４／６　２／８　ＤＭＴ／ＤＭＩ　酸酯与间苯二甲酸酯的合理比例可　图一二元酯比例与软化点关系　以使聚酯树脂既有较高的玻璃化温　１　Ｊ　度，又有较低的软化点，有利于墨粉　Ｊ　，１ｌｉ　在低温下快速定影，从而提高复印　／　４　／　ｊ　／　，　机、打印机的效率。　’　／　７　（２）醇酯之间投料比的影响　１　ｒ　从对反应机理的分析可以看　————１————　————Ｔ————　—ｒ——————ｒ————　———］——一　２／８　４／６　５／５　６／４　ｗ　出，醇与酯之间发生的酯交换反应　ＤＭＴ／Ｄｂ￣　图二二元酯比例与玻璃化温度关系　是一个可逆反应，为了使反应向理　从图一中可以看出随着间苯二　想的方向进行，就需要通过外界调　甲酸酯的增加，聚酯树脂的软化点　控来促进反应的移动。因此醇酯之　逐渐降低。这是由于间苯二甲酸酯　间的比例不同，会对树脂的热性能　的两个端基处于苯环上不对称的两　产生较大的影响。　个位置，空间位阻效应较小，使得分　改变醇酯的比例，对树脂的玻璃　子链较易发生运动，其加入量的增　化温度和软化点的影响如表二所示．　表一树脂中二元酯的比例不同对墨粉性能的影响　——哪两●＿町两ｌ＿　－－－　■ｍｌ　●藏盛翻　秭●　墨粉一　实例一　２　８　好　差　墨粉二　实例二　４　６　较好　一般　墨粉三　实例三　５　５　较好　较好　墨粉四　实例四　６．４　一般　较好　墨粉五　实例五　８：２　差　好　ＯＦＦＩＣＥ　Ｅ０ＵＩＰＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２０ｏ６　２　—６一　维普资讯 http://www.cqvip.com

办公设备技术与信息技术探究　表二醇酯比例不同对软化点　和玻璃化温度的影响　高反应温度，酯交换反应的速度也　随之增加。否则，要达到规定的反应　苯乙烯一丙烯酸酯树脂相比，具有较　高的玻璃化温度和较低的软化点，　从本质上提高了墨粉树脂的热性　能，尤其是在对苯二甲酸酯与间苯　二甲酸酯比例为１：１，同时二元醇　与二元酯比例为１．１：１时，所得树　程度，酯交换反应时间将延长，这样　不利于生产，而且产品颜色也要受　到影响。　温度对缩聚反应的影响是多方　由上表可以看出，醇酯比例过　高或过低都会造成聚酯树脂的玻璃　化温度偏低，而软化点偏高。　当醇酯比例低时，由于副反应　消耗使醇的浓度进一步降低，酯交　换反应不能进行到底，生成酯的含　量过低，从而使聚酯树脂的分子量　不能达到理想的范围，导致玻璃化　温度较低，而软化点较高。　当醇酯比例高时，即醇过量很　多，抑制反应向生成聚酯树脂的方　向进行，同样也不能得到理想分子　量的树脂，对玻璃化温度和软化点　也会产生较大影响。　将以上树脂分别制成墨粉，考　察醇酯比例不同对墨粉热性能的影　响，其结果如下：　表三树脂中醇酯比例不同　对墨粉热性能的影响　从表中可以看出，合适的醇酯　比例才能使墨粉热性能达到优良，　过高或过低对墨粉热性能的影响都　是不利的。　３．温度的影响　在醇酯比例一定的条件下，提　面的。在一定范围内，升高反应温度　可以加快缩聚反应速度，缩短反应时　间。同时升高反应温度，可以使反应　体系粘度下降，有利于低分子醇的脱　出。但温度过高，会促进热降解，使羧　端基含量上升，导致产品颜色变差。　４．真空度的影响　缩聚反应的主要目的是脱去乙　二醇等低分子，这步反应对树脂分　子量的大小起着决定性作用，即控　制聚酯树脂的分子量在一定的范围　之内。脱去乙二醇等低分子越多，聚　酯树脂的分子量就越大。为保证缩　聚反应彻底，反应一般在高真空条　件下进行。真空度越高，越有利于低　分子醇从熔融粘度很高的反应体系　中不断脱出，促使链增长速度加快，　缩短高温反应时间，减少端基的羧　基化，从而获得更高的分子量和高　质量的聚醋树脂。　５．搅拌转速的影响　搅拌作用使反应体系具有很大　的蒸发表面，促使缩聚反应向树脂　分子量增长的方向进行。但搅拌速　度过快，反应剧烈，热降解加剧，造　成树脂分子量下降，对产品质量也　会产生很大影响。　四、实验结论　酯交换法生产出的聚酯树脂与　ｏＦＦＩＣＥ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　２Ｏ０６　２　—７一　脂的热性能最佳。　聚酯树脂开拓了墨粉树脂的一　个新领域，它从根本上解决了以往　树脂不适用于高速打印机和彩色复　印机墨粉的缺点。通过本次研究，我　们对聚酯树脂的反应机理和影响因　素有了更深入的认识，进而确定了　生产聚酯树脂的原料和工艺路线，　使墨粉用聚酯树脂在我国实现规模　生产成为可能。　参考文献：　１《饱和聚酯与缩聚反应》，科学出版社　１９８６　２．《聚酯合成反应研究》，化学工业出版社　１９８１