[发明专利]一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层及其制备方法有效
申请号: | 202110085232.1 | 申请日: | 2021-01-21 |
公开(公告)号: | CN112920699B | 公开(公告)日: | 2021-12-21 |
发明(设计)人: | 卢珣;盛叶明;徐敏;蒋晓霖;王敏慧;马元浩;张文聪 | 申请(专利权)人: | 华南理工大学 |
主分类号: | C09D175/06 | 分类号: | C09D175/06;C09D7/61 |
代理公司: | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人: | 陈智英 |
地址: | 510640 广*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 金属 作用 水性 修复 聚氨酯 涂层 及其 制备 方法 | ||
本发明属于高分子涂层材料的技术领域,公开了一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层及其制备方法。方法:1)将聚酯二元醇与二异氰酸酯反应,获得聚氨酯预聚体;2)将聚氨酯预聚体与扩链剂反应,中和,与水混合,获得水性聚氨酯乳液;所述扩链剂为扩链剂1或扩链剂1和扩链剂2;扩链剂1为含有羧基的二元醇;扩链剂2为2,6‑二氨基吡啶;3)将水性聚氨酯乳液涂覆在基体表面,固化成预涂层;将锌盐溶液涂覆在预涂层表面,固化,获得水性自修复聚氨酯涂层。本发明的涂层具有较好的自修复能力,优良的力学性能,如:铅笔硬度4H,附着力等级0级,使涂层具有很好的抗刮擦能力,大大延长了涂层的使用寿命,具备广阔的使用前景。
技术领域
本发明属于高分子涂层材料技术领域,具体涉及一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层及其制备方法。
背景技术
为了保护产品免受外界的物理、化学和机械影响所造成的损害,涂层被广泛应用在如电子器件、通讯设备、汽车、船舶、家具以及各种塑料制品的外表面上。水性涂料作为一种符合环保大发展方向的绿色材料,有着代替传统油性涂料的势头。然而,水性涂料替代油性涂料最大的阻碍就是其机械性能差,表面硬度低。这使得其受到外力冲击下,水性涂层表面更容易出现刮擦痕或者裂纹,使得涂层失去保护作用或是影响整体器件的外观,失去使用价值。
自修复技术近年来受到广泛的关注和研究。自修复技术根据机理分为外援型和本征型两大类,外援型自修复材料是指借助外加的修复剂实现自修复的材料,如包覆微胶囊,微纤维管等自修复材料,而本征型自修复材料是指通过分子内部自身的可逆化学反应实现自修复的材料。两种机理修复的自修复涂层目前也已经有了许多研究报道。
中国发明专利CN 107075275 B公开了一种用于形成自修复涂层的组合物、涂层和涂膜,利用UV光来进行修复,主要修复原理是利用分子间的氢键作用以及硫脲键这种可逆共价键作用。但该涂层修复条件比较苛刻,需强UV光下照射,而且涂层的硬度并没有得到较好的改善。中国发明专利申请CN 110591494A公开了一种自修复涂层材料的制备方法及其应用,通过添加微胶囊的方式使涂层具备自修复功能,但添加微胶囊的方式无法避免的会降低涂层的机械强度。有报道通过引入二硫键到水性聚氨酯主链中来实现水性聚氨酯涂层自修复能力,但该聚氨酯涂层硬度只有B(Fang Y,Du X,Jiang Y,Du Z,Pan P,Cheng X,Wang H.2018.Thermal-Driven Self-Healing and Recyclable WaterbornePolyurethane Films Based on Reversible Covalent Interaction[J].ACSSustainable ChemistryEngineering,6(11):14490-14500)。
现有技术往往只是单纯赋予涂层自修复性能,这仍然使得水性自修复涂层难以实际应用。因此制备一种能兼备自修复能力和良好的机械性能的水性涂层是当前研究中一个极为严峻的挑战,成为水性自修复涂层材料开发研究中亟需攻克的难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层及其制备方法。本发明的涂层硬度高,且具备自修复功能。本发明的水性聚氨酯涂层可以在保证良好附着力的同时大大增强表面硬度,且可以修复划痕,可有效地解决以往水性涂层材料存在的力学性能差和寿命短的问题。
为实现本发明目的,本发明采用以下技术方案:
一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚酯二元醇与二异氰酸酯反应,获得聚氨酯预聚体;
2)将聚氨酯预聚体与扩链剂反应,中和,与水混合,获得水性聚氨酯乳液;所述扩链剂为扩链剂1或扩链剂1和扩链剂2;所述扩链剂为扩链剂1和扩链剂2时,反应是指聚氨酯预聚体与扩链剂1和扩链剂2中的一种扩链剂反应,反应完后,再与另一种扩链剂反应;所述扩链剂1为含有羧基的二元醇;所述扩链剂2为2,6-二氨基吡啶;
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