一种自修复涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种自修复涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、涂料是指涂覆于物体表面、一般起保护或装饰作用的材料，其通常含有聚合物，施用过程中通常为液体，并且在物体表面固化后形成连续的薄膜。涂料固化后形成的涂层在使用过程中容易破损或出现裂纹，影响保护和装饰作用。

2、相关技术中存在一些自修复涂料，无需外加修补材料，能够对涂层进行一定程度的修复。一种常用的自修复涂料可以释放修复剂，按种类具体可以分为微胶囊型自修复涂料、中空纤维自修复涂层等，当涂层基体被破坏时，胶囊或中空纤维中修复剂能够被释放，填满裂纹并固化，从而起到修复作用。

3、然而，现有的微胶囊型自修复涂料在微胶囊用量少时修复效果不好，用量多时会导致涂层力学能力下降而容易损坏；中空纤维涂料成本又过高，不易加工并保证涂层表面光滑性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种自修复涂料，该自修复涂料具有良好的自修复修复效果，并且提高涂料的力学性能。

2、本发明的第二目的是提供该自修复涂料的制备方法，该制备方法具有安全环保等优点。

3、本发明的第三目的是提供该自修复涂料在涂层上的应用，该涂层不易损坏，且易于自修复。

4、为实现本发明的第一目的，本发明提供了一种自修复涂料，包括a组分和b组分，所述a组分和所述b组分用于混合且质量比为(3～5)：1；所述a组分包含环氧树脂乳液和微胶囊，所述环氧树脂乳液和所述微胶囊的质量比为(25～30)：1，所述环氧树脂乳液的固含量为55～60wt％，所述微胶囊包括胶囊壁、包裹在所述胶囊壁内的环氧树脂混合物和修饰在所述胶囊壁外的环氧基修饰链；所述b组分包含固化剂乳液，所述固化剂乳液的固含量为55～60wt％，所述固化剂乳液包含端氨基环氧胺加成物、多乙烯多胺和催化剂。

5、在本发明的一些实施例中，所述胶囊壁为苯乙烯－多乙烯基苯聚合物，所述环氧基修饰链是将所述苯乙烯－多乙烯基苯聚合物的残留乙烯基胺化后接枝多环氧基化合物而形成。

6、在本发明的一些实施例中，所述苯乙烯－多乙烯基苯聚合物中苯乙烯和多乙烯基苯的质量比为(2～3)：1。

7、在本发明的一些实施例中，所述多环氧基化合物为乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

8、在本发明的一些实施例中，所述微胶囊的平均粒径为100～150μm。

9、在本发明的一些实施例中，所述环氧树脂混合物包含双酚a型环氧树脂e－51、双酚a型环氧树脂e－41和环氧大豆油，双酚a型环氧树脂e－51、双酚a型环氧树脂e－41和环氧大豆油的质量比为(2～3)：1：(0.3～0.5)。

10、在本发明的一些实施例中，所述环氧树脂混合物还包含自由基阻聚剂。

11、在本发明的一些实施例中，环氧树脂乳液包含双酚a型环氧树脂e－51和酚醛环氧树脂，双酚a型环氧树脂e－51和酚醛环氧树脂的质量比为1：(1～1.5)。

12、在本发明的一些实施例中，所述端氨基环氧胺加成物、所述多乙烯多胺和所述催化剂的质量比为1：(1～1.5)：(0.5～0.8)。

13、在本发明的一些实施例中，所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

14、在本发明的一些实施例中，所述催化剂为苄基二甲胺和邻羟基苄基二甲胺、咪唑类化合物中的至少一种。

15、在本发明的一些实施例中，所述环氧树脂乳液和所述固化剂乳液分别还含有水和第一乳化剂，所述环氧树脂乳液和所述固化剂乳液分别研磨分散得到。

16、为实现本发明的第二目的，本发明提供了上述任一方案所述的自修复涂料的制备方法，其包括以下步骤：

17、微胶囊制备：将环氧树脂混合物搅拌分散于水中，加入第二乳化剂和油溶性引发剂的混合物，再加入油性溶剂，搅拌得到乳液，再加入微胶囊聚合物单体，加热反应形成胶囊壁；将所得的颗粒与过氧化物反应得到环氧化微胶囊，加入乙二胺进行胺化反应，再加入多环氧基化合物进行反应，将所得的微胶囊水洗后烘干；

18、a组分制备：将环氧树脂乳液和微胶囊搅拌分散均匀得到a组分；

19、b组分制备：制备固化剂乳液。

20、在本发明的一些实施例中，所述第二乳化剂为聚氧乙烯酯类乳化剂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少一种。

21、在本发明的一些实施例中，所述油溶性引发剂为偶氮类引发剂、过氧化物引发剂中的至少一种。

22、在本发明的一些实施例中，所述油性溶剂为乙酸乙酯、正丁醇、二乙醚、四氯化碳、三氯甲烷中的至少一种。

23、在本发明的一些实施例中，第二乳化剂、油溶性引发剂和油性溶剂的质量比为1：(0.5～0.8)：(0.2～0.3)。

24、在本发明的一些实施例中，所述加热反应的温度为60～70℃。

25、为实现本发明的第三目的，本发明提供了一种涂层，其由上述任一方案所述的一种自修复涂料或上述任一方案所述的制备方法制得的自修复涂料制成。

26、与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：

27、本发明的自修复涂料，采用含有环氧树脂和微胶囊的a组分和含有固化剂的b组分，两者混合后固化可以得到具有自修复功能的涂层。a组分中的微胶囊具有环氧基修饰链，能够通过分子链连接到树脂基体中，微胶囊分散更加均匀，且涂层树脂基体损坏时微胶囊会及时破裂释放出环氧树脂，固化剂中含有大量叔胺基团，能够长期保留固化催化作用，实现涂层的自修复。

技术特征：

1.一种自修复涂料，其特征在于包括a组分和b组分，所述a组分和所述b组分用于混合且质量比为(3～5)：1；

2.根据权利要求1所述的一种自修复涂料，其特征在于所述胶囊壁为苯乙烯－多乙烯基苯聚合物，所述环氧基修饰链是将所述苯乙烯－多乙烯基苯聚合物的残留乙烯基胺化后接枝多环氧基化合物而形成；

3.根据权利要求1或2所述的一种自修复涂料，其特征在于所述微胶囊的平均粒径为100～150μm。

4.根据权利要求1或2所述的一种自修复涂料，其特征在于所述环氧树脂混合物包含双酚a型环氧树脂e－51、双酚a型环氧树脂e－41和环氧大豆油，双酚a型环氧树脂e－51、双酚a型环氧树脂e－41和环氧大豆油的质量比为(2～3)：1：(0.3～0.5)；

5.根据权利要求1或2所述的一种自修复涂料，其特征在于环氧树脂乳液包含双酚a型环氧树脂e－51和酚醛环氧树脂，双酚a型环氧树脂e－51和酚醛环氧树脂的质量比为1：(1～1.5)。

6.根据权利要求1或2所述的一种自修复涂料，其特征在于所述端氨基环氧胺加成物、所述多乙烯多胺和所述催化剂的质量比为1：(1～1.5)：(0.5～0.8)；

7.根据权利要求1或2所述的一种自修复涂料，其特征在于所述环氧树脂乳液和所述固化剂乳液分别还含有水和第一乳化剂，所述环氧树脂乳液和所述固化剂乳液分别研磨分散得到。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种自修复涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述第二乳化剂为聚氧乙烯酯类乳化剂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐中的至少一种；

10.一种涂层，其特征在于由权利要求1至7任一项所述的一种自修复涂料或权利要求8或9所述的制备方法制得的自修复涂料制成。

技术总结
本发明涉及一种自修复涂料及其制备方法和应用，该自修复涂料包括A组分和B组分，A组分包含环氧树脂乳液和微胶囊，环氧树脂乳液和微胶囊的质量比为(25～30)：1，环氧树脂乳液的固含量为55～60wt％，微胶囊包括胶囊壁、包裹在胶囊壁内的环氧树脂混合物和修饰在胶囊壁外的环氧基修饰链；B组分包含固化剂乳液，固化剂乳液的固含量为55～60wt％，固化剂乳液包含端氨基环氧胺加成物、多乙烯多胺和催化剂。该自修复涂料具有良好的自修复修复效果，并且提高涂料的力学性能。

技术研发人员：郭晓鸣,张莹,郭别川,余星
受保护的技术使用者：中山虹丽美新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25