Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

Composition of saturated polyesters
The most important polycarboxylic acids for saturated polyesters are aromatic. The dicarboxylic 
acids or their derivatives employed are isophthalic acid (contained in nearly all common satu-
rated polyesters for coatings applications), phthalic anhydride, and terephthalic acid (often in 
the form of its derivative dimethyl terephthalate). The derivatives of a tricarboxylic acid, trimel-
litic anhydride, is used mainly for water-borne polyester systems (see Chapter 3.5.6.1). Aromatic 
polycarboxylic acids and their derivatives bestow hardness and resistance on coating layers made 
with polyesters thereof. However, they limit the properties of solubility, compatibility and flex-
ibility. To compensate, the aromatic polycarboxylic acids or derivatives are mixed with aliphatic 
polycarboxylic acids. These would be adipic acid and, less often, azelaic acid, sebacic acid, and 
dimer fatty acids. More important for generating solubility are the polyols. The polyols in satu-
Automotive OEM coatings

---

85
rated polyesters for coatings are blends of different diols and some polyols of higher functionality. 
Suitable blends of diols introduce solubility, compatibility, and flexibility. The quantity and length 
of the diol side chains greatly influence the solubility and compatibility. Flexibility is determined 
by the length of the diol molecular chains; short chains confer hardness and less solubility and 
long chains, plasticity. Plasticity is also provided by diols bearing ether groups. Optimum solu-
bility, hardness and some flexibility is achieved with cycloaliphatic diols. Polyester molecules 
having uniform structures tend to be crystalline and do not yield clear solutions. Such polyester 
systems therefore adversely affect levelling, smoothness, gloss and resistance. Any blend of diols 
will suppress crystallisation. Suitable diols for saturated polyesters are ethylene glycol, propylene 
glycol, the ether diols thereof, 1,4-butane diol, neopentyl glycol, 1,6-hexane diol, hydroxypivalic 
acid neopentyl glycol ester (HPN), dimethylol cyclohexane (cyclohexane dimethanol), 4,4’-bis-
(hydroxycyclohexyl)-propane (perhydro bisphenol A). Ethoxylation of bisphenol A with ethylene 
or propylene oxide yields building blocks that can introduce aromatic polyol compounds into 
polyester molecules. The content of higher-functional polyols determines the degree of branching 
among polyesters. The most commonly employed triol for this is trimethylol propane.