一种光固化可自修复涂层及其制备方法与流程

本发明涉及一种涂层及其制备方法，属于光固化涂层。

背景技术：

1、光固化技术因其经济性、高效性、节能性、低碳环保等特点被广泛应用与许多领域。聚氨酯丙烯酸酯是一类重要的可光固化聚合的低聚物，其特点在于具有广泛的适应性，常备用作基材表面光固化罩光涂层。此外，聚氨酯丙烯酸酯还具有优异的抗化学性、耐磨性和耐温性能，使其常用于室内物件表面的涂层。然而，由于室外炎热、潮湿和辐射等环境下，聚氨酯丙烯酸酯涂层容易发生降解开裂的现象，因此如何设计出可自修复的涂层成为许多研究团队关注的课题。其中有一种方法是通过在高分子链段添加功能化基团，增强聚氨酯丙烯酸酯的耐热性和机械强度。

2、在自然界中，生物信号的传输主要依靠的是非共价键的相互作用，例如腺嘌呤和胸腺嘌呤上两个氢键的结合对于生物遗传信息的复制和转录至关重要。然而，对于大部分高分子而言，分子间氢键作用力较小，想要达到自修复的功能，需要在分子链上添加更多的极性官能团。

3、因此，亟需提出一种光固化可自修复涂层及其制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对目前光固化涂层在户外使用时出现漆膜开裂、龟裂等问题，提供一种光固化可自修复涂层及其制备方法，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

2、本发明的技术方案：

3、一种光固化可自修复涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、端羟基聚氨酯的合成；

5、脲酯中间体的合成；

6、氨酯中间体的合成；

7、低聚物的合成。

8、优选的：端羟基聚氨酯的合成包括以下步骤：

9、称取一定量的缩水甘油醚、二元酸和磷酸三苯酯放入三口烧瓶中，在氮气的保护下搅拌，并将温度升至80℃-85℃，等到烧瓶中形成澄清透明的溶液时，再将温度升至135℃-140℃，反应8h-9h后得到两端带有羟基的聚酯产物；

10、将产物冷却到45℃，加入一定量的异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，反应6h-7h，得到淡黄色透明端羟聚氨酯低聚物a。

11、优选的：脲酯中间体的合成包括以下步骤：

12、在通氮气条件下，将6-甲基异胞嘧啶溶解于一定量的甲苯中，溶解完成后滴加一定量的异氰酸酯，反应温度为75℃，反应6h后得到澄清溶液b。

13、优选的：步骤3中，氨酯中间体的合成包括以下步骤：

14、称取一定量乙酸乙酯为溶剂，在通氮气的条件下，加入丙烯酸酯单体和适量二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，温度升至45℃-46℃后滴加异氰酸酯，滴加完成后反应3h-3.5h，得到一端为异氰酸酯、另一端为丙烯酸酯双键的透明液体c。

15、优选的：按有效成分摩尔比为1:0-0.8:1.2-2将a、b、c放置在通氮气的三口烧瓶中，添加适量二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，温度设定为45℃-46℃，反应时间为8h-8.5h，得到一端带有丙烯酸酯双键，另一端带有尿嘧啶胺酮基团的低聚物。

16、优选的：所述缩水甘油醚为烯丙基缩水甘油醚、2-联苯缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、缩水甘油糠醚、丁基缩水甘油醚、c8-10烷基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的任一一种或者至少两种的组合。

17、优选的：所述二元酸为癸二酸、丁炔二酸、辛二酸、戊烯二酸、戊二酸、丙二酸、壬二酸、十五烷二酸中的任一一种或者至少两种的组合。

18、优选的：所述异氰酸酯为对苯二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、l-赖氨酸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任一一种或者至少两种的组合。

19、优选的：所述丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-(羟甲基)丙烯酸甲酯、2-甲基-2丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、2-(羟甲基)丙烯酸乙酯、β-(间羟基苯基)羟丙烯酸中的任一一种或者两种的组合。

20、一种光固化可自修复涂层，采用所述方法制备得到低聚物，在低聚物中添加一定量的光引发剂，搅拌均匀后涂布在pet基材上，室温干燥一夜后，在uv灯下固化5-6分钟，得到光固化可自修复涂层。

21、本发明具有以下有益效果：

22、(1)固化速度快，产率高；

23、(2)漆膜透明性佳；

24、(3)高机械强度；

25、(4)可实现常温自修复功能；

26、(5)本发明的制备方法简单，易于操作，成本低效率高，在光固化硬涂领域有较大的应用价值。

技术特征：

1.一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：端羟基聚氨酯的合成包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：脲酯中间体的合成包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：步骤3中，氨酯中间体的合成包括以下步骤：

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：按有效成分摩尔比为1:0-0.8:1.2-2将a、b、c放置在通氮气烧瓶中，添加二月桂酸二丁基锡，温度设定为45℃-46℃，反应时间为8h-8.5h，得到一端带有丙烯酸酯双键，另一端带有尿嘧啶胺酮基团的低聚物。

6.根据权利要求2所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：所述缩水甘油醚为烯丙基缩水甘油醚、2-联苯缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、叔丁基缩水甘油醚、缩水甘油糠醚、丁基缩水甘油醚、c8-10烷基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的任一一种或者至少两种的组合。

7.根据权利要求2所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：所述二元酸为癸二酸、丁炔二酸、辛二酸、戊烯二酸、戊二酸、丙二酸、壬二酸、十五烷二酸中的任一一种或者至少两种的组合。

8.根据权利要求3所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯为对苯二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、l-赖氨酸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任一一种或者至少两种的组合。

9.根据权利要求4所述的一种光固化可自修复涂层的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、2-(羟甲基)丙烯酸甲酯、2-甲基-2丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、2-(羟甲基)丙烯酸乙酯、β-(间羟基苯基)羟丙烯酸中的任一一种或者两种的组合。

10.一种光固化可自修复涂层，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述方法制备得到低聚物，在低聚物中添加光引发剂，搅拌后涂布在基材上，室温干燥12h-14h，在uv灯下固化5-6分钟，得到光固化可自修复涂层。

技术总结本发明涉及一种光固化可自修复涂层及其制备方法，属于光固化涂层技术领域。针对目前光固化涂层在户外使用时出现漆膜开裂、龟裂等问题。包括以下步骤：端羟基聚氨酯的合成；脲酯中间体的合成；氨酯中间体的合成；低聚物的合成。本发明固化速度快，产率高；漆膜透明性佳；高机械强度；可实现常温自修复功能。技术研发人员：陈其皓,白永平,王苏,曹文恺受保护的技术使用者：无锡海特新材料研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18