一种自修复阻燃涂料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体为一种自修复阻燃涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、油或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料的运用十分广泛，涉及建筑、食品包装、交通运输、医疗保健、电子产品等多个领域。随着经济的发展和科技的进步，人们在生产生活中对涂料的性能提出了新的要求，传统的涂料制备工艺和技术难以满足日新月异的需求。例如制备涂料的原料大多为高分子材料，在生产和使用过程中极易燃烧引发火灾造成人员伤亡和经济损失；涂料在受到破坏后无法自动复原，使使用寿命下降，成本增加。因此研发一种具有自修复性能和阻燃性能的涂料具有重要的现实意义和广阔的发展前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自修复阻燃涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种自修复阻燃涂料，所述自修复阻燃涂料是将丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基蒽单体反应制得丙烯酸酯共聚物乳液；将纳米凹凸棒石依次与3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、改性dopo、3-马来酰亚胺丙酸反应制得改性纳米凹凸棒石；将丙烯酸酯共聚物乳液、改性纳米凹凸棒石、消泡剂混合均匀制得。

4、作为优化，所述烯丙基蒽单体是将烯丙基缩水甘油醚与9-蒽甲酸反应制得。

5、作为优化，所述改性dopo是将二乙醇胺、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物反应制得。

6、一种自修复阻燃涂料的制备方法，包括以下制备步骤：

7、(1)将烯丙基缩水甘油醚、9-蒽甲酸按摩尔比为1:1加入到烯丙基缩水甘油醚质量18～20倍的四氢呋喃中，在60～64℃，300～500r/min搅拌反应20～24h，在5～7pa，50～60℃干燥6～7h，制得烯丙基蒽单体；

8、(2)将丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基蒽单体按质量比为1:1:(0.1～0.2):(0.1～0.2)混合均匀，配制成混合单体；将混合单体质量0.01～0.03倍的过硫酸钾和去离子水按质量比为1:(20～30)混合均匀，配制成过硫酸钾水溶液；将混合单体质量0.05～0.07倍的聚醚非离子乳化剂与去离子水按质量比为1:(180～200)混合均匀，升温至70～80℃，在10min内匀速滴加混合单体总量8～10％的混合单体，过硫酸钾水溶液总量8～10％的过硫酸钾水溶液，在70～80℃，300～500r/min搅拌反应15～17min，制得种子乳液；将剩余的混合单体和过硫酸钾水溶液在2～3h内匀速滴加到种子乳液中，在80～90℃，300～500r/min搅拌反应40～50min，冷却至室温，过滤，制得丙烯酸酯共聚物乳液；

9、(3)将二乙醇胺、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、三乙胺按摩尔比为1:1:1加入到二乙醇胺质量8～10倍的二氯甲烷中，降温至-10～0℃，在氮气氛围下，300～500r/min搅拌条件下，在10min内匀速滴加二乙醇胺质量0.04～0.06倍的四氯化碳，继续搅拌反应20～24h，过滤，将滤液用质量分数为8～10％的碳酸氢钠水溶液和饱和氯化钠水溶液各洗涤3～5次，在5～7pa，40～50℃干燥6～7h，制得改性dopo；

10、(4)将3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、去离子水按质量比为1:(20～30)混合均匀，用1mol/l的草酸水溶液调节ph至4～6，在10～30℃，200～300r/min搅拌20～30min，配制成硅烷水解液；将纳米凹凸棒石、无水乙醇按质量比为1:(50～60)混合均匀，加入纳米凹凸棒石质量8～10倍的硅烷水解液，在50～60℃，300～500r/min搅拌反应1～2h，过滤，在5～7pa，50～60℃干燥6～7h，制得预处理纳米凹凸棒石；将预处理纳米凹凸棒石、改性dopo、n,n-二甲基甲酰胺按质量比为1:(2～3):(20～30)混合均匀，在氮气氛围下，50～60℃，300～500r/min搅拌反应2～3h，过滤，用无水乙醇洗涤3～5次，在5～7pa，50～60℃干燥6～7h，制得预改性纳米凹凸棒石；将预改性纳米凹凸棒石、3-马来酰亚胺丙酸、氢氧化钠、n,n-二甲基甲酰胺按质量比为1:(2～3):(0.04～0.06):(20～24)混合均匀，在90～100℃，300～500r/min搅拌反应3～4h，过滤，用无水乙醇和去离子水各洗涤3～5次，在5～7pa，50～60℃干燥6～7h，制得改性纳米凹凸棒石；

11、(5)将丙烯酸酯共聚物乳液、改性纳米凹凸棒石、消泡剂按质量比为1:(0.05～0.07):(0.02～0.04)混合均匀，在10～30℃，300～500r/min搅拌20～30min，用去离子水调节粘度至60～80ku，制得自修复阻燃涂料。

12、作为优化，步骤(1)所述烯丙基蒽单体的反应过程为：

13、

14、作为优化，步骤(2)所述丙烯酸酯共聚物乳液的反应过程为：

15、

16、作为优化，步骤(3)所述改性dopo的反应过程为：

17、

18、作为优化，步骤(4)所述改性纳米凹凸棒石的反应过程为：

19、

20、作为优化，步骤(2)所述聚醚非离子乳化剂的型号为ae-100。

21、作为优化，步骤(5)所述消泡剂的型号为thix-318。。

22、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

23、本发明在制备自修复阻燃涂料时，将烯丙基缩水甘油醚与9-蒽甲酸反应制得烯丙基蒽单体；将丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基蒽单体反应制得丙烯酸酯共聚物乳液；将二乙醇胺、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物反应制得改性dopo；将纳米凹凸棒石依次与3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷、改性dopo、3-马来酰亚胺丙酸反应制得改性纳米凹凸棒石；将丙烯酸酯共聚物乳液、改性纳米凹凸棒石、消泡剂混合均匀制得自修复阻燃涂料。

24、首先，将烯丙基缩水甘油醚与9-蒽甲酸反应制得烯丙基蒽单体，烯丙基蒽单体可以参与丙烯酸酯共聚物的共聚反应，在丙烯酸酯共聚物分子侧链上引入蒽基团，蒽基团可以与改性纳米凹凸棒石上的马来酰亚胺基团发生diels-alder加成反应，形成热可逆交联网络，赋予自修复阻燃涂料优良的自修复性能；将丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-(全氟己基)乙基甲基丙烯酸酯、烯丙基蒽单体反应制得丙烯酸酯共聚物乳液，并在丙烯酸酯共聚物分子侧链上引入氟原子，氟原子具有低反应活性和疏水性，可以赋予自修复阻燃涂料优良的耐腐蚀性能。

25、其次，将二乙醇胺、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物反应制得改性dopo；将纳米凹凸棒石与3-异氰酸基丙基三乙氧基硅烷反应制得预处理纳米凹凸棒石，并在预处理纳米凹凸棒石上引入异氰酸根；将预处理纳米凹凸棒石与改性dopo反应制得预改性纳米凹凸棒石，预处理纳米凹凸棒石上的异氰酸根与改性dopo上一端的羟基反应，在预改性纳米凹凸棒石上引入dopo结构和羟基，dopo结构的引入可以赋予自修复阻燃涂料优良的阻燃性能；将预改性纳米凹凸棒石与3-马来酰亚胺丙酸反应制得改性纳米凹凸棒石；预改性纳米凹凸棒石上的羟基与3-马来酰亚胺丙酸上的羧基发生酯化，在改性纳米凹凸棒石上引入马来酰亚胺基团，改性纳米凹凸棒石上的马来酰亚胺基团可以与丙烯酸酯共聚物分子侧链上引入的蒽基团发生diels-alder加成反应，形成热可逆交联网络，赋予自修复阻燃涂料优良的自修复性能；纳米凹凸棒石是一种二维无机纳米材料，可以在自修复阻燃涂料中形成物理屏障，使渗透分子的扩散过程产生曲折效应，延长扩散路径，提升自修复阻燃涂料的阻隔性能，隔绝气体和液体的渗透，赋予自修复阻燃涂料优良的耐腐蚀性能。