[发明专利]一种具备自修复功能的抗紫外线涂料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种抗紫外线涂料及其制备方法，属于功能高分子材料领域。该涂料由含有主客体包合及可聚合物官能团的功能单体、聚合物基体单体共聚得到；所述功能单体主要由环糊精修饰的紫外线吸收剂和客体材料制得；所述聚合物基体单体为涂料基体材料；所述紫外线吸收剂与涂料基体材料通过环糊精主客体包合的超分子作用力连接在一起。该抗紫外线涂料可用于涂敷在基底材料的表面，待溶剂挥干后在基底材料表面形成涂层。该涂层能够吸收90％以上的紫外光，从而防止保护的样品老化，在其表面用手术刀制造的划痕，可在划痕表面滴加纯水后可消失。

技术领域

本发明涉及一种抗紫外线涂料及其制备方法，具体涉及一种具备自修复功能的抗紫外线涂料、其制备方法，以及其应用，属于功能高分子材料领域。

背景技术

材料在使用过程中难免会受到日光的照射，日光中能量较高的紫外线会加速材料的老化，大大缩短材料的使用寿命。研究表明：大部分的有机材料，如绝大部分聚合物材料、木制品均会通过紫外光能量的积累发生光氧化和光降解，从而产生变色、变脆等性能劣化现象(Zayat et al.,Chem Soc Rev 2007,36,1270；Nespurek et al.,J Optoelect AdvMater 2005,7,1157.)。在材料制品表面涂覆可以吸收或屏蔽紫外光的涂层材料是目前保护有机材料抵抗光老化的最有效途径。

使一般涂料具有吸收或屏蔽紫外光的特殊功能，一般采用向涂料基体中添加紫外线吸收剂的途径。常用的紫外线吸收剂可分为有机抗紫外线添加剂和无机抗紫外线添加剂两类(Ma et al.,Nanoscale Res Lett 2016,11,1.)。但这两种添加剂均存在着随时间迁移流失的问题。更重要的是：目前现有的抗紫外线涂层一旦遭遇机械损伤(如被划伤或产生剐蹭)，其抗紫外功能即会大幅削弱。这是因为，即使是微小的损伤和缝隙，也可使紫外线从涂层损伤处入射材料表面，大大加速材料的局部老化，形成材料的缺陷，并进而劣化整个材料的性能。

受自然界生命体可以自行修复其受创伤口行为的启发，近年来，自修复材料的制备研究受到了极大的关注(Hia et al.,Polym Rev 2016,56,225.)。科学家们基于包埋愈合剂(Trask et al.,J R Soc Interface 2007,4,363.)、引入动态共价键(Wei et al.,Adv Funct Mater 2015,25,1352.)或超分子化学(Nakahata et al.,Macromol RapidComm 2016,37,86.)等方法设计了很多种类的自修复材料。其中，也包括可自修复的防腐蚀涂层和超疏水涂层(Samadzadeh et al.,Prog Org Coatings,2010,68,159；Li et al.,Angew Chem 2010,122,6265)。但是，同时具备抗紫外能力和自修复性能的涂层材料还未见报道。

发明内容

为了解决目前抗紫外线涂料中紫外线吸收剂易流失且涂层不具备自修复性能的问题，本发明提出了一种具备自修复功能的抗紫外线涂料及其制备方法，并将该涂料成功应用于保护基底材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具备自修复功能的抗紫外线涂料，由含有主客体包合及可聚合物官能团的功能单体、聚合物基体单体共聚得到；所述功能单体主要由环糊精修饰的紫外线吸收剂和客体材料制得；所述聚合物基体单体为涂料基体材料；所述紫外线吸收剂与涂料基体材料通过环糊精主客体包合的超分子作用力连接在一起。

上述环糊精修饰的紫外线吸收剂为紫外线吸收剂主体。所述紫外线吸收剂主体主要由下述原料制得：质量比为0.1～10：1的环糊精与紫外线吸收剂。

上述功能单体由下述原料制得：紫外线吸收剂主体及1.5～40当量的客体材料，以及能溶解或良好分散紫外线吸收剂主体和客体材料的良溶剂。

上述功能单体与涂料基体材料的质量比为0.05～0.5：1。