可阻燃、可自修复的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法和应用

本发明涉及功能材料，具体涉及一种可阻燃、可自修复的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法和应用。

背景技术：

1、腐蚀极易造成设备的损坏老化、污染环境而引起公害，甚至会导致中毒、火灾、爆炸等恶性事故的发生。有机涂料工艺在近几十年来，由于操作方便、粘附性好，可以在底层基材和接触介质之间形成屏蔽层，来达到对基底防护的目的，已成为防护材料的腐蚀和阻止材料的燃烧的首选方法。其中，环氧基涂层因其优越的机械性能、与金属表面的附着性强、优异的耐水性和耐化学性、有利于附着力强和常温操作而广受欢迎。环氧基复合涂层通常能很好地保护底层材料免受损坏，但在长期使用中，涂层产生微裂纹或者发生破损，这时基底将会暴露在腐蚀和燃烧环境中后，这将显著降低涂层的防护效果。

2、cn2202310343936.3公开了一种自修复水凝胶阻燃涂层的制备方法，由于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，复合阻燃水凝胶涂层含有碳源、酸源、气源以及纳米协同阻燃剂，形成协同膨胀型阻燃体系，该自修复水凝胶表现出良好的自修复和阻燃性能。cn202211329784.3公开了一种具有自修复与可回收性能的阻燃涂层及其制备方法与应用，该阻燃水凝胶有着良好的自修复能力与可回收重复加工性。但这些主要利用分子结构的可逆化学反应来实现自修复的本征型自修复材料往往制备过程复杂且困难，原料成本较高，对材料本身要求高，应用具有局限性，不适合工业化生产。

3、cn201911304175.0公开了一种阻燃微胶囊及其制备方法、应用。该专利设计的双重包覆自修复阻燃微胶囊，具有稳定结构的双层囊壁和阻燃囊芯，可以实现着火前自修复和着火后阻燃效果，具有自修复和阻燃的双重功效。但这种双重包覆的结构对囊芯和囊壁材料要求较高，还可能会影响阻燃剂的释放，从而影响阻燃效果。

4、cn202111260552.2公开了一种室温自修复水性透明膨胀防火涂料及其制备方法。该专利需要在基体树脂中额外加入成膜助剂，微胶囊芯材释放后与成膜助剂作用实现自修复效果，且涂料中所加膨胀阻燃剂含量高达20％～30％。

5、因此，亟需研发一种具有防腐、自修复、阻燃等多功能且适合工业化生产的防护涂层。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种可阻燃、可自修复的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种环氧基或聚氨酯基涂层组合物，其中，所述组合物包括以下组分：环氧树脂或羟基丙烯酸树脂、固化剂和功能填料；

3、其中，所述功能填料包括第一功能填料、第二功能填料和第三功能填料；

4、所述第一功能填料为插层剂插层的钙铝基、镁铝基或锌铝基水滑石与氧化石墨烯的复合物；所述插层剂选自8-羟基喹啉、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种；

5、所述第二功能填料为聚乙烯亚胺接枝的氧化石墨烯与次磷酸铝的复合物；

6、所述第三功能填料为桐油微胶囊。

7、本发明第二方面提供一种由第一方面所述的组合物制得的环氧基或聚氨酯基复合涂层。

8、本发明第三方面提供一种第二方面所述的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

9、(1)将第一功能填料、第二功能填料和第三功能填料溶于有机溶剂中得到混合溶液；

10、(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入环氧树脂或羟基丙烯酸树脂和固化剂，固化后得到所述环氧基或聚氨酯基复合涂层。

11、本发明第四方面提供第二方面所述的环氧基或聚氨酯基复合涂层或第三方面所述的方法制得的环氧基或聚氨酯基复合涂层在建筑材料阻燃以及非金属或金属材料防腐、自修复中的应用。

12、通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

13、本发明将两种具有阻燃功能的填料与具有自修复功能的桐油微胶囊进行复配，所制备涂层与基底附着力好，具有自修复性、阻燃性和热稳定性等优异的特性，不仅可用于对金属材料的腐蚀防护，还能实现自我修复，节省人工维护成本，用于涂层防护领域，也可作为阻燃材料应用于建筑材料防火领域。其制备工艺简单、成本较低，在防腐、自修复和阻燃领域具有重要意义。

技术特征：

1.一种环氧基或聚氨酯基涂层组合物，其特征在于，所述组合物包括以下组分：环氧树脂或羟基丙烯酸树脂、固化剂和功能填料；

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述第一功能填料和第二功能填料的质量占环氧树脂或羟基丙烯酸树脂和固化剂总质量的0.6-10％；

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述桐油微胶囊以桐油为芯材，以脲醛树脂为壁材；

4.由根据权利要求1-3中任一项所述的组合物制得的环氧基或聚氨酯基复合涂层。

5.一种根据权利要求4所述的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一功能填料的制备方法包括：将包含氧化石墨烯和插层剂的溶液与包含硝酸钙、硝酸镁或硝酸锌中的一种和硝酸铝的溶液混合，进行反应得到插层剂插层的钙铝基、镁铝基或锌铝基水滑石与氧化石墨烯的复合物；

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述第二功能材料的制备方法包括：向聚乙烯亚胺的溶液中加入氧化石墨烯溶液得到聚乙烯亚胺接枝的氧化石墨烯的溶液；将所述溶液与次磷酸铝的溶液进行第一混合得到聚乙烯亚胺接枝的氧化石墨烯与次磷酸铝的复合物；

8.根据权利要求7所述的方法，其中，将聚乙烯亚胺的溶液和包含1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的溶液进行第二混合后，再向其中加入氧化石墨烯溶液；

9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其中，所述第三功能填料的制备方法包括：使尿素和甲醛的反应溶液、包含桐油和乳化剂的乳液、间苯二酚和氯化铵进行反应得到桐油微胶囊；

10.根据权利要求4所述的环氧基或聚氨酯基复合涂层或根据权利要求5-9中任一项所述的方法制得的环氧基或聚氨酯基复合涂层在建筑材料阻燃以及非金属或金属材料防腐、自修复中的应用。

技术总结本发明涉及功能材料技术领域，公开了一种可阻燃、可自修复的环氧基或聚氨酯基复合涂层的制备方法和应用。所述环氧基或聚氨酯基复合涂层以环氧树脂或羟基丙烯酸树脂、固化剂和功能填料为原料，经固化得到。所述功能填料包括插层剂插层的钙铝基、镁铝基或锌铝基水滑石与氧化石墨烯的复合物、聚乙烯亚胺接枝的氧化石墨烯与次磷酸铝的复合物和桐油微胶囊。本发明将两种具有阻燃功能的填料与具有自修复功能的桐油微胶囊进行复配，所制备涂层与基底附着力好，具有自修复性、阻燃性和热稳定性等优异的特性，不仅可用于对金属材料的腐蚀防护，还能实现自我修复，节省人工维护成本，用于涂层防护领域，也可作为阻燃材料应用于建筑材料防火领域。技术研发人员：赵景茂,王晚玲,张胜,张竞帆受保护的技术使用者：北京化工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20