[发明专利]涂料组合物及向衬底赋予自愈合等特性的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及组合物和用于向不同衬底表面提供自愈合、抗微生物且防污的涂层的方法。

背景技术

在工业、商业及家用环境中，通常将涂料涂覆至表面上以赋予保护作用和表面功能性。涂料可以充当保护性屏障以保护下伏衬底免受腐蚀、侵蚀、不利的环境及磨损影响。涂料还可以向专用于特殊衬底应用的下伏衬底提供附加的功能性。自愈合涂料是合乎需要的；它从刮痕和裂纹恢复的能力延长了上面涂覆有涂料的产品或装置的使用寿命并且降低了其维护成本。具有抗微生物特性的涂料在市场上容易获得并且实用。不过，现有的许多抗微生物和/或防污涂料组合物是由有毒的重金属和杀生物剂制成。因此，在消费产品上很少使用这些现有的涂料组合物。此外，现有涂料组合物只在外部处理，如暴露于紫外光、二氧化碳、水或其它外部源时才展现自修复特性。因此，需要提供一种无毒涂料组合物，这种组合物可以涂覆至多种衬底上，包括会与皮肤接触的衬底上，以在环境温度下且无外部干预下向衬底赋予自愈合、抗微生物和/或防污特性。

发明内容

本发明提供了一种涂料组合物和一种在环境温度下且无外部干预下向衬底赋予自愈合、抗微生物和防污特性的方法。由本发明的涂料组合物形成的涂层除了像大多数常规涂层一样，充当下伏衬底的保护层以保护其免受油脂、液体及磨损影响外，还具有自愈合性。本发明的涂层在环境温度下且无外部干预情况下从刮痕和裂纹恢复。甚至在同一位置多次磨损之后，由本发明的涂料组合物形成的涂层也能够恢复到其初始的物理状态、光泽度及特性。因此，通过用本发明的涂料组合物涂布产品表面，产品的使用寿命得以增加并且维护或修复成本得以降低。由本发明的涂料组合物形成的涂层还是无毒的，但仍具有抗微生物性和防污性。此外，本发明的涂料组合物对用于不同环境的众多衬底展现出优良的粘着性。本发明的涂料组合物的无毒、抗微生物及防污性质使本发明特别适用于消费产品。

根据本发明的一个方面，所述涂料组合物包括含二异氰酸酯、多元醇及糖的原位聚合混合物的产物，其中所述多元醇是聚酯或聚醚。根据一个实施例，所述原位聚合混合物包括二异氰酸酯、聚酯及糖，其中所述糖是单糖。根据另一实施例，所述聚合混合物包括二异氰酸酯、聚醚及糖，其中所述糖是多糖。

根据一个实施例，二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，或其组合。聚酯选自聚己内酯二醇、聚己内酯三醇、聚(己二酸丁二醇酯)二醇或其组合。单糖可以是甲基-α-d-吡喃葡萄糖苷、葡萄糖及果糖。聚醚选自聚乙二醇(PEG)和聚四氢呋喃(PTFH)，或其组合。多糖是环糊精。

根据本发明的一个实施例，所述原位聚合混合物进一步包括生物相容性金属络合物。所述金属络合物选自2-吡咯烷酮-5-甲酸锌(Zn PCA)、乙酸锌、葡萄糖酸锌、吡咯烷酮锌、吡啶硫酮锌或其组合。根据本发明的一个实施例，所述涂料组合物的原位聚合产物与聚合物链接枝。所述聚合物链可以是聚醚。在一个实施例中，所述聚合物链是聚(乙二醇)甲基醚。根据本发明的另一实施例，原位聚合产物是在催化剂选自有机锡催化剂、新癸酸铋、乙酸锌或三乙胺的催化剂的存在下聚合得到的。本领域技术人员容易了解适用于异氰酸酯与多元醇的原位聚合反应的催化剂。充当路易斯酸的催化剂，例如有机金属催化剂，适用于本发明中，这些催化剂从异氰酸酯基的氧原子接受电子。充当路易斯碱的胺催化剂，例如三乙胺，也适用于本发明，这些催化剂向异氰酸酯基的碳原子贡献孤电子对。

根据本发明的第二方面，向衬底赋予自愈合、抗微生物且防污表面的方法包括涂覆涂料组合物，所述涂料组合物包括含二异氰酸酯、多元醇、糖及生物相容性金属络合物的原位聚合混合物的产物，其中所述多元醇是聚酯或聚醚。根据一个实施例，所述原位聚合混合物包括二异氰酸酯、聚酯及糖，其中所述糖是单糖。根据另一实施例，所述聚合混合物包括二异氰酸酯、聚醚及糖，其中所述糖是多糖。

根据本发明的第二方面的一个实施例，衬底包括玻璃、ABS、ABS/PC、PC、PMMA、铝合金、钛合金及不锈钢。根据本发明的第二方面的另一实施例，涂覆步骤包括模制、喷涂、刷涂、滚涂、涂漆及旋涂。

附图说明

下文将参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1描绘了涂覆于不同衬底上的本发明的涂料组合物；

图2描绘了根据本发明的一个实施例的涂料组合物的HDI-PCL聚合物网络(图2a)和原位聚合产物(图2b)的合成步骤；