[發明專利]一種水性光固化自修復聚氨酯樹脂的制備方法

在審

• 申請號: 201910845463.0
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110606931A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 楊海濤;王鄭越;梁紅波
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C08G18/67
• 分類號: C08G18/67;C08G18/66;C08G18/34;C08G18/38;C08G18/42;C08G18/44;C08G18/48;C08G18/61;C08G18/65;C09D175/14
• 代理公司: 36122 南昌市平凡知識產權代理事務所
• 代理人: 張文杰

本發明涉及一種水性光固化自修復聚氨酯樹脂的制備方法，首先用雙馬來酰亞胺和糠醇制得含Diels?Alder結構的二元醇單體；然后二元醇單體與異氰酸酯、二元醇、單羥基不飽和物反應制備出光固化自修復聚氨酯，再引入羥基酸，并用乙醇胺中和成鹽，最終得到水性光固化自修復聚氨酯涂料。本發明聚氨酯樹脂克服了傳統光固化樹脂的脆性大和易破損的弱點，應用于光固化、水性聚氨酯涂料，具有自修復功能，能增加涂層的使用壽命及功能化，綠色環保，應用前景好。

技術領域

本發明涉及一種水性光固化自修復聚氨酯樹脂的制備方法，具體屬于水性自修復功能聚氨酯樹脂材料技術領域。

背景技術

聚氨酯樹脂被譽為“第五大塑料”，其結構由軟硬段交替排列，軟段提供了材料的彈性，硬段則保證材料的強度，從而使得聚氨酯材料具備了一般塑料和橡膠所不具備的優異性能-高伸長率、高強度、良好的耐磨性及抗沖減震能力。迄今為止，聚氨酯樹脂已經廣泛應用于化工、電器、建材、國防、國防、航天等眾多領域。

隨著全球污染問題的嚴重，環境保護的問題刻不容緩，各國紛紛制定了相應的環保法規來限制VOC的排放，在涂料行業亦是如此，歐美等發達國家都已采用光固化涂料來作為減少VOC排放的關鍵措施，我國也在通過不同的方法來控制污染，最熱門的技術為光固化和水性涂料，水性光固化涂料正在逐步取代傳統溶劑型涂料，成為涂料發展的主流方向。光固化是一種高效、環保、節能、優質的材料表面處理技術，被譽為面向21世紀綠色工業的新技術，利用紫外光引發具有化學活性的液態材料在極短甚至幾秒時間內，快速聚合交聯，瞬間固化成固態材料，其最大特點是固化速率快，最快可達0.05-0.1s。水性涂料是以水代替有機溶劑作為分散介質，從而形成新型的水性涂料。水性光固化涂料則結合了兩者的優點，性優環保，但是在固化后高度交聯的同時，材料也面臨著新的問題-交聯網絡很難進行降解修復，從而引起在使用中難以修復降低材料使用壽命和安全性。因此，如何解決光固化涂料在使用中形成的損傷問題是目前研究的重點。

隨著科技的發展，智能材料成為了新材料研究的熱點，因而具有自修復功能的聚合物則更是智能材料的典型代表。自修復聚合物是受到仿生學的啟發，通過某些方法使材料具有自修復功能，從而在材料表面或內部出現微裂紋等損傷時，可以自行修復，達到提升安全性并降低材料成本的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備出具有自修復，可光固化的環保水性樹脂的制備方法。

本發明一種水性光固化自修復聚氨酯樹脂的制備方法包括以下步驟：

步驟1：向三口燒瓶里依次加入雙馬來酰亞胺和糠醇，在50~80℃的反應溫度下反應12~48h，產物用溶劑經處理后，再經烘干得到含有Diels-Alder結構的二元醇單體1

其中，雙馬來酰亞胺∶糠醇的摩爾比為1∶1~4；

步驟2：將2-4摩爾的聚二元醇溶于30-50ml溶劑，升至50~80℃的反應溫度后，分別加入聚二元醇質量分數1‰-3‰的催化劑、9-12摩爾的二元異氰酸酯和3-5摩爾的二元醇單體1，反應4-8h后再加入2-4摩爾的單羥基不飽和物、1-3摩爾的羥基酸、聚二元醇質量分數1‰-2‰的抗氧劑，繼續反應至結束后，產物經溶劑洗滌、干燥，得到水性光固化自修復聚氨酯樹脂。

所述的溶劑為丙酮、二氧六環、無水乙醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、乙醚中的一種或其中幾種的混合物。

所述的二元醇為聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚乙二醇二元醇、聚硅氧烷二元醇、聚乳酸二元醇中的一種或其中幾種的混合物。

所述的催化劑為偶氮二異丁腈、二丁基二月桂酸錫、三乙胺，氫氧化鈉中的一種或其中幾種的混合物。