[發(fā)明專利]一種自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211157604.8
• 申請日: 2022-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN115505335B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周威明;潘明珠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D187/00
• 分類號(hào): C09D187/00;C08G83/00;G08B17/00
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務(wù)所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發(fā)明屬于自修復(fù)阻燃涂料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料、制備方法及應(yīng)用。針對現(xiàn)有技術(shù)中火災(zāi)預(yù)警材料Tisubgt;3/subgt;Osubgt;5/subgt;表面缺少極性基團(tuán)，無法與涂料基體形成均一的連續(xù)相，使得涂層極易在使用過程中出現(xiàn)不可逆的開裂或磨損的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料的制備方法，制備得到的自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料能夠在34?94.5℃左右下進(jìn)入結(jié)合型“解離—重組”模式，進(jìn)而使得CS?BR?Tisubgt;3/subgt;Osubgt;5/subgt;涂層實(shí)現(xiàn)30min內(nèi)修復(fù)在使用過程中出現(xiàn)的各類破損。本申請還提供了一種自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料的應(yīng)用，能在不損傷基材(木材等)的情況下實(shí)現(xiàn)至少8次的循環(huán)預(yù)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自修復(fù)阻燃涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自修復(fù)火災(zāi)預(yù)警涂料、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著輕量化裝飾材的普及，其所帶來的火災(zāi)隱患也逐漸被人們所重視。應(yīng)對這一問題，目前已有部分研究指出可以通過構(gòu)建預(yù)警涂層來實(shí)現(xiàn)超早期的火災(zāi)探測警報(bào)技術(shù)。預(yù)警涂層的預(yù)警原理主要是對火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的溫度變化進(jìn)行的識(shí)別與響應(yīng)，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為可接收的電信號(hào)傳遞給外界，從而實(shí)現(xiàn)溫度的可視化表達(dá)。近年來，人們將目光聚焦于新型納米材料，如石墨烯、碳納米管、Mxene和五氧化三鈦(Ti₃O₅)等，利用其電阻率隨溫度的變化實(shí)現(xiàn)預(yù)警。其中Ti₃O₅作為一種過渡金屬氧化物，電阻不僅能隨溫度的上升而減小，而且這一“相轉(zhuǎn)變”具有反復(fù)可逆的性質(zhì)，由其實(shí)現(xiàn)的預(yù)警涂層大多具備循環(huán)預(yù)警的功能，這就導(dǎo)致了Ti₃O₅預(yù)警涂層將在火焰(溫度)的實(shí)時(shí)監(jiān)測方面將更具優(yōu)勢。如中國發(fā)明專利申請公布號(hào)CN113698795A，申請日為2021年08月31日，名稱為：一種表面改性五氧化三鈦、制備方法及其在阻燃涂層中的應(yīng)用，公開了將Ti₃O₅和氨基官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑按質(zhì)量比20:1～3分散在無水乙醇和/或去離子水的溶劑中，將混合物研磨，制得的表面改性Ti₃O₅，其具有熱還原速度快，使得木材在受到火災(zāi)危險(xiǎn)時(shí)，在3.8～6.5s就能觸發(fā)火災(zāi)警報(bào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警，響應(yīng)迅速，可逆可控等優(yōu)點(diǎn)。但方案的Ti₃O₅由于缺少極性基團(tuán)，很難均勻地分散到一般涂料基體中，如聚氨酯、丙烯酸脂或環(huán)氧樹脂等。礙于分散的限制，涂層在使用過程中極易受到內(nèi)/外部應(yīng)力的影響，從而發(fā)生開裂，剝落、流失等現(xiàn)象，導(dǎo)致涂層的長期使用效能下降，傳感失效。

動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵(dynamic?covalent?bond，DCB)具有“解離—重組”的特性，由其構(gòu)建的動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可使得材料獲得修復(fù)、重塑、再加工等先進(jìn)功能。其中，亞胺動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)由席夫堿反應(yīng)構(gòu)建，相對較低的反應(yīng)活化能(activation?energy，Ea)意味著反應(yīng)快速且高效(24.9～77kJ/mol)，是構(gòu)建具有高自修復(fù)效率材料的重要策略。殼聚糖(chitosan，CS)是由兩個(gè)含氨基的D型葡萄糖分子通過1,4糖苷鍵連接形成的線性聚合物，其C3側(cè)鏈的伯氨基團(tuán)具有極高的活躍度，常被運(yùn)用于各類接枝改性。基于CS設(shè)計(jì)的亞胺動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可在兼顧活躍地“解離—重組”特性的同時(shí)，保留大量羥基，為Ti₃O₅的連接提供更多的錨點(diǎn)，形成以亞胺動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接單個(gè)Ti₃O₅的自修復(fù)涂層。因此，針對Ti₃O₅預(yù)警涂層，如何利用動(dòng)態(tài)共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)出一種能夠應(yīng)對各類損傷的修復(fù)策略是當(dāng)前研究人員迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題