[發明專利]一種透明、高硬、可多功能集成的自修復涂料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010028278.5
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN113122081B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 侯儀;朱光達;趙寧;徐堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C09D127/18
• 分類號: C09D127/18;C09D183/08;C09D127/16;C09D183/04;C09D7/63
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;呂少楠

本發明公開一種透明、高硬、可多功能集成的自修復涂料及其制備方法與應用。制備自修復涂料用組合體系包括：(A)低表面能聚合物膠束分散液；(B)硅烷偶聯劑水解液；和(C)堿溶液。該組合體系中還任選包括(D)功能性組分，所述功能性組分為功能化小分子、功能性聚合物和/或納米顆粒。自修復涂料由上述組分混合制備得到。該涂料可使改性后透明基底的透過率大于或等于原始透過率；使透明基底表面的鉛筆硬度大于9H；在溫和水蒸氣的條件下，透明基底涂層表面的幾百納米至微米的劃痕可在幾分鐘內被快速修復。

技術領域

本發明屬于涂料領域，涉及一種透明、高硬、可多功能集成的自修復涂料及其制備方法與應用。

背景技術

自修復功能可增加材料自身的使用壽命，減少材料損壞帶來的維修費用。溫和條件下可自修復的透明材料在很多領域有廣泛應用。目前，利用氫鍵、配位鍵和動態共價鍵等，可從分子水平上實現彈性聚合物體系的反復修復。然而，大部分柔性自修復材料在使用過程中易被磨損，因此制備具有良好機械性能，特別是可媲美無機剛性體系的硬度和模量的自修復材料十分必要。由于剛性體系中動態化學鍵的活動性差，在溫和條件下實現剛性體系的自修復仍是一項挑戰。

此外，大部分自修復體系只局限于引入一種或兩種其它功能，為了拓展自修復材料的應用領域，通過簡單、普適的制備過程，例如涂覆法，大規模制備透明、剛性、可同時引入多種功能的自修復材料體系將表現出更廣闊的應用前景。

發明內容

本發明提供一種制備自修復涂料用組合體系，所述組合體系包括：

(A)低表面能聚合物膠束分散液；

(B)硅烷偶聯劑水解液；和

(C)堿溶液。

根據本發明的技術方案，所述組合體系中還可以包括(D)功能性組分，例如所述功能性組分為功能化小分子、功能性聚合物和/或納米顆粒。

其中，所述(D)功能性組分可以單獨引入所述體系中，也可以引入上述的組分(A)、組分(B)或組分(C)的至少一個中進而引入所述體系中。

本發明還提供由上述組合體系制備得到的自修復涂料、自修復涂層或自修復制品。優選地，所述自修復制品含有所述自修復涂層。

本發明還提供所述自修復涂料的制備方法，該方法包括將低表面能聚合物膠束分散液(A)、硅烷偶聯劑水解液(B)和堿溶液(C)共混，得到所述自修復涂料。

根據本發明的技術方案，所述方法包括如下步驟：1)將低表面能聚合物于溶劑a中溶解，得到聚合物溶液；

2)向步驟1)所得的聚合物溶液中加入溶劑b中，進行相分離，得到低表面能聚合物膠束分散液(A)；

3)將硅烷偶聯劑溶于溶劑b，在鹽酸、氫氧化鉀或氫氧化鈉催化條件下，加熱攪拌，制備硅烷偶聯劑水解液(B)；

4)將堿溶于溶劑b中，制得堿溶液(C)；

5)將上述低表面能聚合物膠束分散液(A)、硅烷偶聯劑水解液(B)和堿溶液(C)共混，得到所述自修復涂料。

本發明還提供上述自修復涂層或自修復制品的制備方法，包括：

(a)按照上述的自修復涂料的制備方法制備自修復涂料；

(b)將所述自修復涂料涂覆在基底上，經熱處理后，得到所述自修復涂層。

本發明還提供上述自修復涂層或自修復制品的自修復方法，包括將表面帶有劃痕的自修復涂層或自修復制品置于溫和水蒸氣環境下進行修復。本發明中，所述修復可以快速完成，例如本發明的實驗中幾分鐘內即可完成修復。

本發明還提供上述自修復涂料在制備自修復涂層或自修復制品中的應用。