[發明專利]一種具有室溫下自修復功能的環氧涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202110393650.7
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113185899B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 張達威;劉桐;馬菱薇;錢鴻昌;郝湘平
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C09D163/02
• 分類號: C09D163/02;C09D5/08;C08G59/40;C08G59/56
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種具有室溫下自修復功能的環氧涂層的制備方法，涉及一種含四重氫鍵單元的化合物2?脲基?4[1H]嘧啶酮(UPy)。所述具有自修復功能的環氧涂層由三種組份固化而成，以雙酚A型的環氧樹脂為組分1，以聚酰胺型的固化劑D400為組分2，以支鏈帶有可逆四重氫鍵基團的聚酰胺D400(D400?UPy)為組份3。將以上三組份按一定比例混合并在金屬表面涂裝以制備自修復環氧涂層。該方法制備的涂層可以在室溫下迅速愈合劃傷，劃傷愈合后，涂層依然可以保持長時間的防腐效果，可顯著提高涂層的使用壽命。該自修復涂層在金屬防護、人造皮膚、臨床醫療等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于材料合成技術領域，具體涉及一種具有室溫下自修復功能的環氧材料及其涂層的制備方法。

背景技術

環氧材料是分子中含有至少兩個環氧基團的一類高分子材料，廣泛用于航天、交通、醫療、膠粘劑、涂料防腐等領域，由于環氧樹脂固化后可以形成三維交聯網絡，使之具有良好的物理、化學性能，分子網絡的極性可以使它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，同時環氧樹脂還具有介電性能良好、固化收縮率小、柔韌性較好、耐酸堿、耐溶劑等特點。然而，這些使用環氧保護或制備的材料在使用期間不可避免地受到應力或者劃傷，尤其在防腐涂層領域，惡劣的外部環境將直接導致材料內部微裂紋加速擴展從而降低材料的壽命甚至導致材料形成宏觀的裂紋使之報廢，因此環氧材料的損傷與及時修復能夠大大提高材料的使用安全性和延長使用壽命。

就目前的研究來看，對環氧涂層的修復主要是通過使用外援型的修復機制，即將修復試劑或者緩蝕劑填充在樹脂基質中，當材料局部產生微裂紋或損傷時，負載修復試劑或者緩蝕劑的微膠囊破裂，釋放修復試劑，從而實現自修復過程。中國專利CN201610186380.1采用雙膠囊體系，將環氧樹脂與四乙烯五胺通過皮克林包覆法分別包在膠囊中，將雙膠囊混在環氧樹脂中加入固化劑使混合均勻，最后固化制備自修復環氧涂層。當這種材料其內部產生損傷時，兩種微膠囊破裂立即釋放液態環氧樹脂與四乙烯五胺填充到裂紋中，此時填充的雙組份在高溫下發生固化，將微裂紋重新粘合，使材料得以修復。這種方法雖然能夠達到修復目的，但是其微膠囊的制備過程相當復雜，修復效率大概率依賴兩種膠囊的分散與加熱，并非真正意義上的自修復。另外，近年來本征型的自修復涂層也受到了廣泛的關注，本征自修復基于獨特分子結構，因此不需要嵌入外援材料即可實現自修復，但是，可能需要外部刺激才可觸發修復機制。中國專利CN 201410489624.4中涉及一種含四重氫鍵單元UPy聚合物。所述具有自修復功能的環氧樹脂以PBuMA為主體，帶有環氧基團和可逆四重氫鍵基團為功能性基團的無規共聚物。該材料實現在自修復過程，但是，此交聯網絡提供的軟段雖然可以閉合傷口，但是閉合過程過慢，這顯然無法滿足防腐涂層領域的要求，因為修復的過程中腐蝕早已發生。

就目前來說，以環氧網絡為基礎，可以在室溫下進行迅速且良好修復的自修復環氧涂層及其制備技術尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用含有四重氫鍵單元的化合物D400-UPy、環氧樹脂E51和聚醚胺D400復配的具有室溫自修復功能的環氧涂層及其制備方法，所述自修復涂層的制備過程簡便，修復效率高。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種具有室溫自修復功能的環氧涂層，其特征在于以環氧網絡為主體，帶有可逆四重氫鍵基團為功能性基團的四重氫鍵單元，記為D400-UPy。

一種如上所述具有室溫自修復功能的環氧涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)D400-UPy的合成