本发明涉及阻燃涂层，尤其涉及一种自修复阻燃水凝胶涂层的制备方法。
背景技术：
1、水凝胶(hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构亲水性高分子聚合物，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。近年来水凝胶应用与研究得到很大的发展，被广泛应用于各个领域，水凝胶涂层对环境友好无污染，表现出优异的应用前景。
2、动态共价键具有“解离—重组”的特性，由其构建的动态共价交联网络可使得材料获得修复、重塑、再加工等先进功能。共价键较低的反应活化能意味着反应快速且高效，是构建具有高自修复效率材料的重要策略。壳聚糖是由两个含氨基的d型葡萄糖分子通过1,3糖苷键连接形成的线性聚合物，其c3侧链的伯氨基团具有极高的活跃度，常被运用于各类接枝改性。基于壳聚糖设计的亚胺动态共价交联网络可在兼顾活跃地“解离-重组”特性的同时，保留大量羟基，为纳米材料连接提供更多的锚点，形成以亚胺动态共价交联网络纳米自修复涂层。
3、对于纳米材料，有些纳米材料具有阻止燃烧的功能，将它们作为阻燃剂加入到可燃材料中，利用其特殊的尺寸和结构效应，可以改变可燃材料燃烧性能，使之成为具有防火性能材料。利用纳米技术可以改变阻燃机理，提高阻燃性能。由于纳米粒子颗粒尺寸很小，比表面积很大，它所表现的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特征，为设计和制备高性能、多功能新材料提供了新的思路和途径。在涂层种加入纳米阻燃剂，由于纳米材料与涂层的协同阻燃作用，使涂层的阻燃效率大幅度提升。
4、中国发明专利公开文本cn108912657b公开了一种含有纳米材料的自修复涂层，实现了修复速度快，响应时间短，修复后的材料强度高，韧性好，可降低再次发生破坏的可能性的效果，但是该涂层没有特定的阻燃效果，应用范围受到限制。
技术实现思路
1、本针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自修复阻燃水凝胶涂层的制备方法。
2、本发明通过技术方案实现：
3、一种自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)制备改性壳聚糖：将壳聚糖和磷酸化改性剂按(2～10)∶(1～8)的质量比进行混合，然后加入催化剂，按每克壳聚糖配加1～14ml的催化剂进行加入，然后在20～100℃的温度下持续搅拌，进行磷酸化反应，反应后对产物进行过滤，并将滤上物置于真空烘箱中在50-80℃的温度条件下进行10～24小时的干燥处理，得到磷酸化的改性壳聚糖；
5、(2)制备自修复水凝胶：将纳米材料分散于50～100℃的去离子水中，形成悬浮液，然后将聚乙烯醇、壳聚糖、四硼酸纳、纳米材料和步骤(1)制备得到的改性壳聚糖按照2：(0.1～0.8)：(0.1～0.3)：(0.02～0.2)：(0.1～0.8)的质量比在悬浮液中进行混合，然后进行搅拌20～300min后，得到均匀的自修复水凝胶；
6、(3)涂层制备：将1～20重量份的水性聚丙烯酸与9～11重量份的步骤(2)制备得到的自修复水凝胶进行混合，然后搅拌20～300min后得到均匀的涂料混合物，将得到的涂料混合物涂覆于基体表面，涂覆厚度为50～200μm，得到自修复水凝胶阻燃涂层。
7、作为优选，步骤(1)中所述磷酸化改性剂为五氧化二磷、磷酸一氢铵或磷酸二氰铵；所述催化剂为甲烷磺酸。
8、作为优选，步骤(2)中50～100℃的去离子水与聚乙烯醇的质量比为(5～30):1。
9、作为优选，所述纳米材料为蒙拓土、mxene、石墨烯或碳纳米管中的一种或多种。
10、作为优选，步骤(1)中的对滤上物进行干燥处理具体为：先对滤上物用无水乙醚、丙酮、甲醇各清洗三次，然后在真空干燥箱中以-90～-83℃的温度下进行低温冷冻干燥10～15h。
11、作为优选，步骤(1)在进行磷酸化反应之后，将混合物置于冰水中2.5～3.5h，期间每隔3～8min搅拌1.5～2.5min。
12、作为优选，步骤(3)中，将得到的涂料混合物涂覆于基体表面，涂覆量为0.10～0.35ml/cm2。
13、作为优选，步骤(3)中，将得到的涂料混合物涂覆于基体表面，待自修复水凝胶层自然流平后放入38～42℃的烘箱中干燥12～18min。
14、一种自修复水凝胶阻燃涂层，所述自修复水凝胶阻燃涂层为上述制备方法制备得到的自修复水凝胶阻燃涂层。
15、一种自修复水凝胶阻燃涂层的应用，所述自修复水凝胶阻燃涂层为上述制备方法制备得到的自修复水凝胶阻燃涂层，所述应用为在聚氨酯，聚苯乙烯的外墙保温材料中进行阻燃的应用。
16、本发明的有益效果是：
17、本发明采用聚乙烯醇、壳聚糖、改性壳聚糖和纳米材料制备自修复水凝胶，然后将水性聚丙烯酸与自修复水凝胶共混，搅拌均匀后，对其自修复性能和阻燃性能进行研究，自修复的目的是为了解决涂层在长期使用过程中出现的磨损、划痕、开裂以及涂层内部因应力分布不均而导致的微裂纹，自修复可以使得预警层在损坏后，仅需简单处理即可再度投入使用；或者是定期养护预警层，修复内部微裂纹。而本发明通过详细设置各个原料组成和方法参数的设置，实现了这几个原料形成性能优良自修复涂层的效果，本发明设置的涂层具有阻燃效率高，自修复性能好等优势，在外墙保温材料的防火中具有广阔的应用前景。
18、本发明通过原料和方法参数的设置，得到特定具体的动态可逆的氢键和硼酸酯键，而具体的动态可逆的氢键和硼酸酯键可以导致水凝胶阻燃涂层三维结构的再生和自我修复。
19、本发明通过对纳米材料的添加以及对纳米材料与其它组分的协调配合的设置，使得得到的阻燃涂层能够形成膨胀纳米复合阻燃体系，阻燃涂层在遭遇火焰时形成膨胀型碳层，具有优异热稳定性能和隔热隔氧能力，可有效保护基材。
20、本发明通过对原料和方法参数的具体设置，使得得到的涂料适用性广，通过前次试验得到所制备的阻燃涂层在多种易燃材料上表现出良好的粘附性和稳定性。并且本发明设置的制备工艺容易控制，对生产设备要求低，因此可广泛应用于建筑材料和电线电缆等领域。
1.一种自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述磷酸化改性剂为五氧化二磷、磷酸一氢铵或磷酸二氰铵；所述催化剂为甲烷磺酸。
3.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中50～100℃的去离子水与聚乙烯醇的质量比为(5～30):1。
4.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米材料为蒙拓土、mxene、石墨烯或碳纳米管中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的对滤上物进行干燥处理具体为：先对滤上物用无水乙醚、丙酮、甲醇各清洗三次，然后在真空干燥箱中以-90～-83℃的温度下进行低温冷冻干燥10～15h。
6.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)在进行磷酸化反应之后，将混合物置于冰水中2.5～3.5h，期间每隔3～8min搅拌1.5～2.5min。
7.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将得到的涂料混合物涂覆于基体表面，涂覆量为0.10～0.35ml/cm2。
8.根据权利要求1所述的自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将得到的涂料混合物涂覆于基体表面，待自修复水凝胶层自然流平后放入38～42℃的烘箱中干燥12～18min。
9.一种自修复水凝胶阻燃涂层，其特征在于，所述自修复水凝胶阻燃涂层为权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的自修复水凝胶阻燃涂层。
10.一种自修复水凝胶阻燃涂层的应用，其特征在于，所述自修复水凝胶阻燃涂层为权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的自修复水凝胶阻燃涂层，所述应用为在聚氨酯，聚苯乙烯的外墙保温材料中进行阻燃的应用。