[发明专利]一种微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料及其制备方法。该涂料按重量份计包括如下组分：100重量份羟基丙烯酸酯乳液、6‑15重量份微胶囊和15‑30重量份亲水改性多异氰酸酯固化剂；其中微胶囊的制备是以聚乙烯醇作为乳化剂，采用界面聚合法制得负载有修复剂的聚乙烯醇/聚脲微胶囊；在使用时首先将聚乙烯醇/聚脲微胶囊均匀地分散到羟基丙烯酸酯乳液中，然后按照一定的比例与亲水改性多异氰酸酯固化剂交联固化得到目标产物。本发明所述技术方案制备得到的涂料应用到基材表面后，具有优异的自修复性能和防腐蚀效果，能够广泛地应用于金属防腐领域。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料及其制备方法。

背景技术

双组分水性聚氨酯涂料是由多官能度的羟基组分和多官能度的异氰酸酯组分组成，于20世纪80年代后期开始发展，至今已实现商业化，该涂料既能够解决溶剂型聚氨酯挥发性有机化合物的释放问题，又具有优异的物理及机械性能和宽广的软硬强度范围，能够广泛应用于建筑、木器、塑料及航空等领域。但是，双组分水性聚氨酯涂料在施工和使用过程中不可避免地会被破坏，这极大地损害了涂料的机械性能、耐水性、耐溶剂性和其他性能，不能有效地保护基体材料。因此，开发具有与生物类似的感知和响应双重功能的自修复涂层具有重要的意义。

自修复材料于2001年首次成功制备，具有延长材料寿命和控制材料维护成本的潜力，受到了广泛的关注。根据材料供应方法的不同，自修复材料分为依靠外部修复剂(微胶囊、毛细管网络和中空玻璃纤维)来完成自我修复行为的外援型自修复材料和依赖于可逆共价键/非共价键实现自修复行为的本征型自修复材料。

微囊自修复材料是最早的自修复材料，也是最典型的外援自修复材料。通过破坏微囊壳使液体修复剂流出并修复受损区域的裂纹和断裂来实现材料的自我修复。由于其操作简单、成本低廉、效果好等优点，已成为目前流行的涂层修复技术之一，在建筑、汽车和航空航天行业中具有广阔的应用前景。因此，研究人员为了获得微胶囊自修复涂层，作了一些有意义的工作，如在[CN201510422820.4]中公布了一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料及其制备方法，该方法以脲醛树脂作为微胶囊壳，以二聚环戊二烯作为微胶囊芯，囊芯与囊壁的质量比为5:1。当涂层发生裂纹时，微胶囊破裂，二聚环戊二烯迅速渗入银纹，遇到Grubbs催化剂产生聚合交联，以达到修复的目的。该方法虽然能够赋予涂层一定自修复功能，但Grubbs催化剂存在热稳定性差、易失活、价格昂贵等不足，限制了自修复材料的实际应用。在[CN202010748471.6]中公布了一种制备自修复水性聚氨酯涂料组合物和涂层的方法，该方法以异佛尔酮二异氰酸酯为微胶囊芯，以羧甲基纤维素为微胶囊壁。当涂层发生裂纹时，微胶囊破裂，异佛尔酮二异氰酸酯迅速渗入银纹，与空气中的水发生聚合，从而修复涂层。但该方法中的微胶囊壁仅为羧甲基纤维素，力学性能较差，难以承受恶劣的加工条件。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术中的不足之处，提供一种具有高稳定性、高修复效率和低成本的微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料。

本发明涉及的微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料由100重量份羟基丙烯酸酯乳液、6-15重量份负载修复剂的聚乙烯醇/聚脲微胶囊和15-30重量份亲水改性多异氰酸酯固化剂组成。

所述羟基丙烯酸酯乳液由甲基丙烯酸酯单体、苯乙烯、丙烯酸和甲基丙烯酸羟基酯通过种子乳液聚合得到，理论羟值为25-150mgKOH/g，玻璃化转变温度为0-50℃。

所述修复剂为多异氰酸酯。

所述亲水改性多异氰酸酯固化剂为Bayhydur XP 2655、GH-211和GH-213中的一种或多种。

所述化学试剂均为工业级。

本发明涉及的微胶囊型双组分水性聚氨酯自修复涂料的制备方法的具体步骤为：