[發明專利]一種基于金屬配位作用的水性自修復聚氨酯涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202110085232.1
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112920699B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 盧珣;盛葉明;徐敏;蔣曉霖;王敏慧;馬元浩;張文聰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09D175/06
• 分類號: C09D175/06;C09D7/61
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于高分子涂層材料的技術領域，公開了一種基于金屬配位作用的水性自修復聚氨酯涂層及其制備方法。方法：1)將聚酯二元醇與二異氰酸酯反應，獲得聚氨酯預聚體；2)將聚氨酯預聚體與擴鏈劑反應，中和，與水混合，獲得水性聚氨酯乳液；所述擴鏈劑為擴鏈劑1或擴鏈劑1和擴鏈劑2；擴鏈劑1為含有羧基的二元醇；擴鏈劑2為2,6?二氨基吡啶；3)將水性聚氨酯乳液涂覆在基體表面，固化成預涂層；將鋅鹽溶液涂覆在預涂層表面，固化，獲得水性自修復聚氨酯涂層。本發明的涂層具有較好的自修復能力，優良的力學性能，如：鉛筆硬度4H，附著力等級0級，使涂層具有很好的抗刮擦能力，大大延長了涂層的使用壽命，具備廣闊的使用前景。

技術領域

本發明屬于高分子涂層材料技術領域，具體涉及一種基于金屬配位作用的水性自修復聚氨酯涂層及其制備方法。

背景技術

為了保護產品免受外界的物理、化學和機械影響所造成的損害，涂層被廣泛應用在如電子器件、通訊設備、汽車、船舶、家具以及各種塑料制品的外表面上。水性涂料作為一種符合環保大發展方向的綠色材料，有著代替傳統油性涂料的勢頭。然而，水性涂料替代油性涂料最大的阻礙就是其機械性能差，表面硬度低。這使得其受到外力沖擊下，水性涂層表面更容易出現刮擦痕或者裂紋，使得涂層失去保護作用或是影響整體器件的外觀，失去使用價值。

自修復技術近年來受到廣泛的關注和研究。自修復技術根據機理分為外援型和本征型兩大類，外援型自修復材料是指借助外加的修復劑實現自修復的材料，如包覆微膠囊，微纖維管等自修復材料，而本征型自修復材料是指通過分子內部自身的可逆化學反應實現自修復的材料。兩種機理修復的自修復涂層目前也已經有了許多研究報道。

中國發明專利CN 107075275 B公開了一種用于形成自修復涂層的組合物、涂層和涂膜，利用UV光來進行修復，主要修復原理是利用分子間的氫鍵作用以及硫脲鍵這種可逆共價鍵作用。但該涂層修復條件比較苛刻，需強UV光下照射，而且涂層的硬度并沒有得到較好的改善。中國發明專利申請CN 110591494A公開了一種自修復涂層材料的制備方法及其應用，通過添加微膠囊的方式使涂層具備自修復功能，但添加微膠囊的方式無法避免的會降低涂層的機械強度。有報道通過引入二硫鍵到水性聚氨酯主鏈中來實現水性聚氨酯涂層自修復能力，但該聚氨酯涂層硬度只有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)。

現有技術往往只是單純賦予涂層自修復性能，這仍然使得水性自修復涂層難以實際應用。因此制備一種能兼備自修復能力和良好的機械性能的水性涂層是當前研究中一個極為嚴峻的挑戰，成為水性自修復涂層材料開發研究中亟需攻克的難點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于金屬配位作用的水性自修復聚氨酯涂層及其制備方法。本發明的涂層硬度高，且具備自修復功能。本發明的水性聚氨酯涂層可以在保證良好附著力的同時大大增強表面硬度，且可以修復劃痕，可有效地解決以往水性涂層材料存在的力學性能差和壽命短的問題。

為實現本發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于金屬配位作用的水性自修復聚氨酯涂層的制備方法，包括如下步驟：

1)將聚酯二元醇與二異氰酸酯反應，獲得聚氨酯預聚體；

2)將聚氨酯預聚體與擴鏈劑反應，中和，與水混合，獲得水性聚氨酯乳液；所述擴鏈劑為擴鏈劑1或擴鏈劑1和擴鏈劑2；所述擴鏈劑為擴鏈劑1和擴鏈劑2時，反應是指聚氨酯預聚體與擴鏈劑1和擴鏈劑2中的一種擴鏈劑反應，反應完后，再與另一種擴鏈劑反應；所述擴鏈劑1為含有羧基的二元醇；所述擴鏈劑2為2,6-二氨基吡啶；