[发明专利]一种自修复聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自修复聚氨酯涂料的制备方法，取羟基苯硼酸与乙醇胺在30℃~50℃温度范围反应，制得含氮硼内配位硼酯键的化合物，将化合物与二异氰酸酯在氮气氛围下反应，制得含氮硼内配位硼酯键的功能化合物；选取聚酯多元醇和/或聚醚多元醇真空脱水，加入催化剂和异氰酸酯，惰性气体中经搅拌再加入功能化合物，制得含氮硼内配位硼酯键的功能聚氨酯；将功能聚氨酯溶于N,N二甲基甲酰胺溶剂中，添加流平剂配置得到自修复聚氨酯涂料，具有力学和自修复效率高的特点。

技术领域

本发明涉及一种自修复聚氨酯涂料及其制备方法，属于高分子涂料技术领域。

背景技术

涂料作为一种对基体材料起到保护和装饰作用的涂层材料，在工业生产和日常生活的各个方面都有广泛的应用。但是由于自身物理化学性能和环境因素的影响，在涂层上不可避免地会出现一些肉眼看不到的小裂缝，这些微裂纹在空气、水分和盐分等腐蚀性介质中暴露会不断扩散，导致涂层从基材上剥落，大大缩减了涂层的保护寿命及装饰效果。目前，通过优化涂料配方、成膜树脂制备工艺、涂料调制和固化工艺和添加改性剂等方法提高涂层的物理化学性能实现延长涂层寿命，但目前提高涂层性能的方法存在工艺复杂、改性剂与涂层相容性差和成本高等不足。

自修复涂料是智能材料的一个分支，它模拟生物体损伤自修复的机理，对材料在使用过程中产生的损伤进行自我修复。在众多自修复材料中，能够保护基底并能赋予基底特殊性能的自修复涂层的研究与开发已成为科学界关注的热点，尤其是在一些具有苛刻条件，难于维修保养的高尖端领域如航空航天和军事海洋中应用的特种涂层，海洋钻井平台及地下石油管道等防腐涂层等领域都有着迫切的需求。目前自修复涂层按修复类型划分主要包括外援型自修复涂层和本征型自修复涂层。外援型自修复涂层是指在涂层基体中通过引入外加组分如含有修复剂体系的微胶囊和微脉管等实现自修复功能，该方法需将各种修复剂体系预先包埋，然后添加到基体中，材料受损时，在外界刺激(力、pH值、温度等)作用下导致损伤区域的修复剂释放，从而实现自修复。本征型自修复是不需外加修复体系，而是涂层材料本身含有特殊的化学键或其它物理化学性质如可逆共价键、非共价键、分子扩散等实现自修复功能。该方法不依赖于修复剂，省去了预先修复剂包埋技术等复杂步骤，且对基体性能影响小，但对涂层基体材料分子结构设计是该方法面临的最大挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，通过分子结构设计了一种基于含氮硼内配位硼酯键的自修复聚氨酯涂料及其制备方法，提高涂料的使用安性能及寿命。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种自修复聚氨酯涂料制备方法，包括如下步骤：

取羟基苯硼酸与乙醇胺在30℃～50℃温度范围反应，制得含氮硼内配位硼酯键的化合物；

将化合物与二异氰酸酯在氮气氛围下反应，制得含氮硼内配位硼酯键的功能化合物；

选取聚酯多元醇和/或聚醚多元醇真空脱水，加入催化剂和异氰酸酯，惰性气体中经搅拌再加入功能化合物，制得含氮硼内配位硼酯键的功能聚氨酯，赋予功能聚氨酯良好自修复性能；

将功能聚氨酯溶于N,N二甲基甲酰胺溶剂中，添加流平剂，配置得到自修复聚氨酯涂料，有效改善了聚氨酯涂料由于老化等原因出现的开裂问题，提高使用安全性及使用寿命。

进一步的，所述羟基苯硼酸为4-羟基苯硼酸、3-羟基苯硼酸和2-羟基苯硼酸中的任意一种或多种。

进一步的，所述乙醇胺为二乙醇胺和/或三乙醇胺。

进一步的，所述化合物与二异氰酸酯的摩尔比范围为1:1.8～2.2。

进一步的，所述聚酯多元醇和/或聚醚多元醇、异氰酸酯及功能化合物的摩尔比范围为1:(1.2～2.4):1。

进一步的，所述聚酯多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇，所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇和/或聚丙二醇。