CN114806368A - 一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents
一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114806368A CN114806368A CN202210346856.9A CN202210346856A CN114806368A CN 114806368 A CN114806368 A CN 114806368A CN 202210346856 A CN202210346856 A CN 202210346856A CN 114806368 A CN114806368 A CN 114806368A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- self
- antifouling
- waterborne polyurethane
- water
- repairing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 73
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 63
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 42
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- -1 vinyl siloxane Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 15
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 125000002768 hydroxyalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N terephthalaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=C(C=O)C=C1 KUCOHFSKRZZVRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 23
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 20
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 20
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 13
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 10
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZHDTXTDHBRADLM-UHFFFAOYSA-N hydron;2,3,4,5-tetrahydropyridin-6-amine;chloride Chemical compound Cl.NC1=NCCCC1 ZHDTXTDHBRADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 4
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 claims description 4
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical class O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N putrescine Chemical compound NCCCCN KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000005189 alkyl hydroxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- LAVARTIQQDZFNT-UHFFFAOYSA-N 1-(1-methoxypropan-2-yloxy)propan-2-yl acetate Chemical compound COCC(C)OCC(C)OC(C)=O LAVARTIQQDZFNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 1-butoxypropan-2-ol Chemical compound CCCCOCC(C)O RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BWAPJIHJXDYDPW-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethyl-p-phenylenediamine Chemical compound CC1=CC(N)=C(C)C=C1N BWAPJIHJXDYDPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 2,6-diaminotoluene Chemical compound CC1=C(N)C=CC=C1N RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl prop-2-enoate Chemical compound OCCCOC(=O)C=C QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- WOXXJEVNDJOOLV-UHFFFAOYSA-N ethenyl-tris(2-methoxyethoxy)silane Chemical compound COCCO[Si](OCCOC)(OCCOC)C=C WOXXJEVNDJOOLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N propylenediamine Chemical compound CC(N)CN AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000013638 trimer Substances 0.000 claims description 2
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims description 2
- NPCZKXPARIKEMY-UHFFFAOYSA-N C(=C)[Si](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C.C(=C)[Si](OCC)(OCC)OCC Chemical compound C(=C)[Si](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C.C(=C)[Si](OCC)(OCC)OCC NPCZKXPARIKEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 60
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 55
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 36
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 22
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 15
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 7
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 4
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 2
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PSGAAPLEWMOORI-PEINSRQWSA-N medroxyprogesterone acetate Chemical compound C([C@@]12C)CC(=O)C=C1[C@@H](C)C[C@@H]1[C@@H]2CC[C@]2(C)[C@@](OC(C)=O)(C(C)=O)CC[C@H]21 PSGAAPLEWMOORI-PEINSRQWSA-N 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 238000005698 Diels-Alder reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MABAWBWRUSBLKQ-UHFFFAOYSA-N ethenyl-tri(propan-2-yloxy)silane Chemical compound CC(C)O[Si](OC(C)C)(OC(C)C)C=C MABAWBWRUSBLKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical class O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013022 formulation composition Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 1
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 210000004088 microvessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003678 scratch resistant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L tin(ii) 2-ethylhexanoate Chemical compound [Sn+2].CCCCC(CC)C([O-])=O.CCCCC(CC)C([O-])=O KSBAEPSJVUENNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/62—Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
- C08G18/6216—Polymers of alpha-beta ethylenically unsaturated carboxylic acids or of derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/62—Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
- C08G18/6295—Polymers of silicium containing compounds having carbon-to-carbon double bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/77—Polyisocyanates or polyisothiocyanates having heteroatoms in addition to the isocyanate or isothiocyanate nitrogen and oxygen or sulfur
- C08G18/78—Nitrogen
- C08G18/7862—Nitrogen containing cyano groups or aldimine or ketimine groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法；该涂料由水性羟基组分与含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂按NCO：OH摩尔比1.2‑1.5:1配漆得到；水性羟基组分由水性羟基树脂、亲水超润滑羟基树脂和辅剂混合后加水至固含量为20‑40wt％得到；亲水超润滑羟基树脂由乙烯基硅氧烷、乙烯基吡咯烷酮、羟基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和有机溶剂混合,加入偶氮二异丁腈，升温至60‑80℃,在N2氛围下反应3‑5h，中和后加水乳化制成。本发明制备的兼具防污自修复的水性聚氨酯涂料具有优异的自修复性能，良好的防污性能以及节能环保的特点，所制备涂膜具有附着力好、耐水性好、硬度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂料，尤其是涉及一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法，用于改善现有该类涂料存在耐化学品性差和不耐沾污，特别是涂膜损伤后不能自行恢复的问题。
背景技术
涂料是一种对基体材料表面起到良好保护作用的复合材料，近些年来在工业生产和日常生活的各个方面得到了广泛的应用。但是由于自身性能和环境等各方面的影响，在施工完成一段时间后，涂层表面上不可避免地会出现一些小裂缝，由于暴露在空气中这些微裂纹会不断扩散，进而会导致涂层从基材上剥落大大缩减了涂层的保护效果及使用寿命。因此，提高涂层的使用寿命及保护效果成为众多材料研究人员的研究热点，而具有自修复功能的涂料为这一问题提供了有效的解决方案，自修复涂料根据其自修复的原理可分为本征型和外授型。
外授型自修复材料是将含有修复剂的微胶囊或微脉管包埋在聚合物中，当产生损伤后修复剂就会释放出来修复损伤，例如中国专利CN201910693530.1提供一种自修复聚氨酯防腐涂料,由PPG、IPDI、DMPA为主要原料,合成水性聚氨酯；利用包封技术,以TEOS为壁材,亚麻籽油为芯材,聚多巴胺为纳米阀,设计合成纳米硅微球；将纳米硅微球添加到水性聚氨酯中,制备一级修复涂层；由PPG、IPDI、DMPA、Di-Se、GO为主要原料,合成双硒型水性聚氨酯/GO二级修复涂层。
本征型自修复材料是指将可逆的共价键或非共价键引入到聚合物分子链上，当材料受损后通过其自身进行可逆修复，所以本征型自修复结构包括动态非共价键和共价键两种类型。动态非共价键包括氢键、离子键、π-π堆叠和范德华力等，动态共价键的化学交联结构包括Diels-Alder反应、双硫键、酰腙键、亚胺键等。通过两种自修复原理可知，本征型自修复材料不仅制备方法简单且理论上可以重复修复，所以得到当下研究人员的广泛关注。例如中国专利CN109439175A将填充材料加入到聚己内酯中,然后加入辛酸亚锡,130-140℃反应24-36h,加入溶剂、交联剂以及二月桂酸二丁基锡,在氮气保护下60-80℃搅拌5-10h,然后涂覆于金属表面,固化，该发明以聚己内酯作为基底,通过原位聚合法将光热转换材料引入聚合物网络,并引入催化剂和交联剂,通过交联作用形成聚合物网络,实验表明在红外光照射下,聚合物链段剧烈运动,在损伤界面发生着氨酯键的断裂与重构,从而实现涂料的自修复功能。
上述的涂层出现裂纹和小孔会影响涂层的寿命和效果，可以通过自修复功能给予解决，然而在涂料的实际应用中除了因外部或内部环境外产生的裂纹外还有一个值得我们探索的问题，那就是涂料的防污性，防污涂料具有很高的潜在应用价值，例如在建筑方面，用于高层建筑的墙体可长时间保持墙体的清洁避免了高空作业的危险同时减少了水资源的浪费；再如汽车行业，用于车漆可防止雨水泥垢附着在车身，减少了洗车次数，降低了用车成本，用于挡风玻璃可改善汽车在行驶过程中的视野，提升了驾驶的安全性；其他行业，如用于太阳能电池板表面，防止了灰尘堆积，增大了能量转化效率。所以近年来该类涂料的研发也被研究者所广泛关注，具有防污功能的表面可分为表面粗糙化的超疏表面和润滑的平面，超疏表面接触角>150°，而润滑的平面具有小的接触角滞后和小的滚动角。基于超疏表面的防污材料，一般需要人工制备精细的微纳米粗糙结构，再进行地表面能修饰后才具备超疏液的性能，然而这类材料的机械性能脆弱，且制备工艺复杂成本高，很难进行推广应用。所以就实用性而言基于光滑平面的防污材料更具有优势，从而得到了研究者的广泛关注如中国专利CN113444430A提供一种利用六亚甲基二异氰酸酯三聚体、氨基封端聚二甲基硅氧烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲醚化三聚氰胺甲醛树脂和对甲苯磺酸水溶液等作为原料制备的防污涂料，其试验结果表明涂层表面的灰尘等污染物很容易被水和一些油性的液滴冲洗干净，具有一定的防污性。
自修复涂料和防污涂料因其优良的物化性能和实用型有着良好的应用前景研发意义，那么结合了这两种涂料优良功能的复合涂料将会具有更广阔的应用前景，例如中国发明专利申请CN113088176A公开了一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料及其制备方法，聚氨酯涂料结构中引入了动态脲键和硅改性链段,制得的涂层具有优异的自修复性能,兼具抗划痕、耐磨、抗涂鸦、高拉伸强度等特性,该发明通过引入动态脲键和硅改性链段使涂料同时具有了自修复和一定防污性能，然而其防污效果却并不良好。
目前市场上迫切地需要提供一种兼具自修复和防污功能的水性聚氨酯涂料，来满足各种运用场景的高性能涂料要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种兼具自修复和防污功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法，且所得涂层力学性能保持良好，且具有良好的耐水性，显著增加涂层寿命。
本发明在传统水性聚氨酯涂料中引入席夫碱和超润滑体系；利用二胺化合物与对苯二甲醛的席夫碱反应生成的—CH＝N—的动态可逆性来实现涂层损伤后在一定条件下的自修复；通过将乙烯基硅氧烷引入羟基丙烯酸烷基酯体系制得亲水的超润滑羟基树脂涂料使涂层具有防污功能，最后在各组分进行配漆后，使最终所得的涂料兼具自修复和防污功能。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，由水性羟基组分与含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂按NCO：OH摩尔比1.2-1.5:1配漆得到；
所述的水性羟基组分由水性羟基树脂、亲水超润滑羟基树脂和辅剂混合后加水至固含量为20-40wt％得到；所述的亲水超润滑羟基树脂由乙烯基硅氧烷、乙烯基吡咯烷酮、羟基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和有机溶剂混合,加入偶氮二异丁腈，升温至60-80℃,在N2氛围下反应3-5h，中和后加水乳化制成；
所述的含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂由二胺单体与对苯二甲醛在60℃-80℃的有机溶剂中反应3-4h，至体系醛基消失，冷却至室温，添加水性聚氨酯固化剂，在30-50℃反应1-2h制得。
为进一步实现本发明目的，优选地，含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂制备中，所述的二胺单体与对苯二甲醛的摩尔比为1.02-1.5:1；有机溶剂的用量为占二胺单体和对苯二甲醛质量和的10-15％；水性聚氨酯固化剂的用量为对苯二甲醛质量的5-15倍；
在亲水超润滑羟基树脂的制备中，以质量百分比计，原料用量为：乙烯基硅氧烷5-15％、乙烯基吡咯烷酮2-5％、羟基丙烯酸烷基酯20-40％、丙烯酸2-5％、有机溶剂31-50％、偶氮二异丁腈2-4％；
在水性羟基组分制备中，以质量百分比计，原料用量为：水性羟基树脂60-75％、亲水超润滑羟基树脂5-15％，辅剂0.75-3％；余量为水；
优选地，含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂制备和亲水超润滑羟基树脂的制备中，所述的有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的一种或多种。
优选地，所述的二胺单体为4，4-二氨基二苯醚、2，5-二甲基-1，4-苯二胺、2，6-二氨基甲苯、1,4-丁二胺、乙二胺和丙二胺中的一种或多种。
优选地，所述的水性聚氨酯固化剂为亲水改性己二异氰酸酯(HDI)的三聚体。
优选地，所述的水性聚氨酯固化剂为科思创公司的Bayhydur2487、Bayhydur3100,Bayhydur XP 2655,Bayhydur XP 2759和Bayhydur XP2487中的一种。
优选地，所述的乙烯基硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A172)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A174)和乙烯基三乙氧基硅烷(A151)乙烯基三异丙氧基硅烷(KH1706)中的一种或多种；
所述的羟基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙基，丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述的水性羟基树脂为水性羟基丙烯酸树脂。
优选地，所述的水性羟基丙烯酸树脂为科思创公司的Bayhydur XP 2770，嘉宝莉公司的H2M0019,H2M0114,H2M0115,MGO11,MG057中的一种。
优选地，所述的辅剂包括消泡剂、流平剂和增稠剂；0.75-3％的辅剂中消泡剂占0.1-0.5wt％，流平剂占0.15-1.0wt％的、增稠剂占0.5-1.5wt％；
所述的消泡剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂TEGO-805,TEG0-810,TEG0-815,TEGO-825,BYK公司的改性聚硅氧烷共聚体溶液BYK-011和BYK-020中的一种；
所述的润湿剂为BYK公司的聚醚改性聚硅氧烷溶液BYK-349,BYK-378,TEG0公司的TEGO-245和TEGO-450中的一种；
所述的增稠剂RW-8W,A401,U902,924NP和U300中的一种。
所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
1)含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂的制备：将二胺单体与对苯二甲醛按照摩尔比1.02-1.5:1在60℃-80℃在有机溶剂中反应3-4h，至体系醛基消失，冷却至室温，添加水性聚氨酯固化剂，在30-50℃反应1-2h；
2)亲水超润滑羟基树脂的制备：将乙烯基硅氧烷、乙烯基吡咯烷酮、羟基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和有机溶剂混合,加入偶氮二异丁腈，升温至60-80℃,在N2氛围下反应3-5h，降温出料；
3)具有防污和自修复功能水性涂料的配制：将水性羟基树脂、亲水超润滑羟基树脂以及辅剂混合，加水调至固含量为20-40％，得到水性羟基组分；将水性羟基组分与水性聚氨酯固化剂按NCO与OH摩尔比1.2-1.5:1配漆，得具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料。
与现有技术相比，本发明本优点如下：
(1)本发明二胺化合物与对苯二甲醛的席夫碱反应生成的—CH＝N—具有动态可逆性，在一定条件下涂层损伤后可进行自我修复。
(2)本发明乙烯基硅氧烷聚合物是一种地表面能聚合物，同时具有接触角滞后、滚动角小的特点，将其引入羟基丙烯酸烷基酯体系制得亲水的超润滑羟基树脂涂料使涂层具有一定的防污功能。
(3)发明操作工艺简单，反应条件温和，制备的一种兼具防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料因通过引入了可逆的亚胺键和超润滑体系，与传统的水性聚氨酯涂料相比具有防污性和一定条件下的自修复功能。
(4)水性聚氨酯涂料因通过席夫碱反应引入了可逆的亚胺键和超润滑体系，与传统的水性聚氨酯涂料相比，具有防污性和自修复功能。
附图说明
图1为实施例1自修复性能表征图。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的描述，需要说明的是，实施例不构成对本发明保护范围的限定。
下面实施例中，最终配漆所得涂料的性能采用以下方法检测：根据GB/T1728-1989测定涂膜表干时间；根据GB T6739-2006测定涂膜硬度；根据ISO 2409-2007中文版测定涂膜附着力；根据GB/T 1732-93测定涂膜抗冲击性；根据GB/T 5209-1985采用室温浸泡法测定涂膜耐水性；根据DB44/T 1232-2013测定涂膜的接触角；对于涂膜的防污性本发明采用根据JG/T 304-2011进行防涂鸦测试进行表征。
涂层自修复性能表征：对于弹性体材料，自修复效率一般采用拉伸强度的变化来表示，如自修复前后拉伸强度不变，则定义自修复效率为100％，但是介于涂层的特殊性，厚度很薄，采用拉伸测试产生的误差很大。本发明采用划痕消失的时间表示自修复时间，来衡量自修复效果，时间越短，自修复效果越好。
实施例1
1、含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂的制备
原料及各组分用量见表1：
表1含聚亚胺的水性固化剂(H1)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.2：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温60℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在40℃反应2h,制得含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂的制备。
2、亲水超润滑羟基树脂的制备
配方组成列于表2
表2超润滑亲水聚合物(poly1)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至60℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂70g放于分散桶中，加入10g poly1(超润滑亲水聚合物)，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，19.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.5:1，与步骤1所得的含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表3。
表3涂料性能表征
本实施例采用从不同角度目测划痕消失的时间快慢，即自修复时间来衡量自修复效果，图1为实施例1自修复效果图，将涂膜用小刀划出5cm的划痕，然后进行常温放置修复至划痕愈合，记录愈合时间；以肉眼观察，修复后较之修复前涂膜划痕痕迹已消去大部分。从实施例1可以看出，本发明制备的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料因为—CH＝N—的动态可逆性使之能够在常温下63s就完成划痕的自修复，同时将乙烯基硅氧烷引入体系后，增加其表面粗糙度，使之具有良好的疏水性能，接触角达到了113°，滚动角为16°，实施例1防污效果优异，测试结果级别为1级，用无绒棉布即可完全擦除。与中国专利CN109439175A相比，本发明的自修复在常温下能够63s划痕能够修复完成，比其愈合效率更快，具有优异的自修复性能，而与中国专利CN113088176A相比，本发明能够在常温下便能快速修复，而且耐沾污性能明显优异，比其具有更好的防污自修复性能。
从该实施例可见，本发明较好的将自修复和防污性能结合一起，而且其他力学性能也没有发生太大的改变，能够大大增加涂层寿命，使其的保护作用大大增强。具有良好的耐水性以及力学性能，结合以上优点，能够更好的满足客户的要求。
实施例2
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表4：
表4含聚亚胺的水性固化剂(H2)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.2：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温60℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在40℃反应2h,制得具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
超润滑组分配方组成列于表5。
表5超润滑亲水聚合物(poly2)原料配方
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至60℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂70g放于分散桶中，加入10g poly2(超润滑亲水聚合物)，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，19.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.5:1，与步骤1所得含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表6。
表6涂料性能表征
实施例3
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表7：
表7含聚亚胺的水性固化剂(H3)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.2：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温60℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在40℃反应2h,制得具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
配方组成列于表8
表8超润滑亲水聚合物(poly3)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至60℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂70g放于分散桶中，加入10gpoly3，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，19.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.5:1，与步骤1所得含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表9。
表9涂料性能表征
实施例4
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表10：
表10含聚亚胺的水性固化剂(H4)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.3：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温60℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在40℃反应2h,制得具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
配方组成列于表11
表11超润滑亲水聚合物(poly4)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至60℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂65g放于分散桶中，加入7gpoly4，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，27.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.4:1，与步骤1所得的含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表12。
表12涂料性能表征
实施例5
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表13：
表13含聚亚胺的水性固化剂(H5)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.4：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温60℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在40℃反应2h,制得新型具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
配方组成列于表14
表14超润滑亲水聚合物(poly5)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至60℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂75g放于分散桶中，加入15gpoly5，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，9.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.3:1，与步骤1所得含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表15。
表15涂料性能表征
实施例6
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表16：
表16含聚亚胺的水性固化剂(H6)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.2：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温70℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在30℃反应2h,制得新型具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
配方组成列于表17
表17超润滑亲水聚合物(poly3)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至70℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应4h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂70g放于分散桶中，加入10gpoly6，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，19.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.5:1，与步骤1所得含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表18。
表18涂料性能表征
实施例7
1、含聚亚胺化合物的双组分固化剂的制备
原料及各组分用量见表19：
表19含聚亚胺的水性固化剂(H7)合成
制备工艺：在氮气保护下，将4，4-二氨基二苯醚、对苯二甲醛(4，4-二氨基二苯醚与对苯二甲醛摩尔比为1.2：1)、丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中，将上述混合物升温80℃反应3h，降温至30℃,加入与聚氨酯固化剂Bayhydur XP 2487混合均匀，在50℃反应1h,制得新型具有自修复功能的双组分水性聚氨酯固化剂(含聚亚胺化合物的双组分固化剂)。
2、超润滑组分的制备
配方组成列于表20
表20超润滑亲水聚合物(poly7)
制备工艺：将配方量的乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和丙二醇甲醚醋酸酯转移到装有机械搅拌、回流管、温度计和氮气进出口的四口圆底烧瓶中混合,并升温至80℃,再加入偶氮二异丁腈(AIBN)在N2氛围下反应3h，降温出料得到所得超润滑亲水聚合物。
3、具有防污和自修复功能水性涂料的配制与性能表征
称取计量的Bayhydur XP 2770水性羟基树脂70g放于分散桶中，加入10gpoly7，0.1g消泡剂TEGO-805、0.15g的流平剂TEGO-245、0.5g的增稠剂RW-8W，19.25g水于500rpm转速下分散30min，得到水性羟基组分。然后按NCO：OH摩尔比1.5:1，与步骤1所得含聚亚胺化合物的双组分固化剂慢慢加入到其中，搅拌3min，通过加入适量自来水调节漆的固含量至40％，搅拌均匀后，制膜，室温下固化7天，测涂膜性能列于表21。
表21涂料性能表征
本发明制备的兼具防污自修复的水性聚氨酯涂料具有优异的自修复性能，良好的防污性能以及节能环保的特点，所制备涂膜具有附着力好、耐水性好、硬度高等优点。
需要说明的是，本发明不受上述实施例约束，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，由水性羟基组分与含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂按NCO：OH摩尔比1.2-1.5:1配漆得到；
所述的水性羟基组分由水性羟基树脂、亲水超润滑羟基树脂和辅剂混合后加水至固含量为20-40wt％得到；所述的亲水超润滑羟基树脂由乙烯基硅氧烷、乙烯基吡咯烷酮、羟基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和有机溶剂混合,加入偶氮二异丁腈，升温至60-80℃,在N2氛围下反应3-5h，中和后加水乳化制成；
所述的含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂由二胺单体与对苯二甲醛在60℃-80℃的有机溶剂中反应3-4h，至体系醛基消失，冷却至室温，添加水性聚氨酯固化剂，在30-50℃反应1-2h制得。
2.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂制备中，所述的二胺单体与对苯二甲醛的摩尔比为1.02-1.5:1；有机溶剂的用量为占二胺单体和对苯二甲醛质量和的10-15％；水性聚氨酯固化剂的用量为对苯二甲醛质量的5-15倍；
在亲水超润滑羟基树脂的制备中，以质量百分比计，原料用量为：乙烯基硅氧烷5-15％、乙烯基吡咯烷酮2-5％、羟基丙烯酸烷基酯20-40％、丙烯酸2-5％、有机溶剂31-50％、偶氮二异丁腈2-4％；
在水性羟基组分制备中，以质量百分比计，原料用量为：水性羟基树脂60-75％、亲水超润滑羟基树脂5-15％，辅剂0.75-3％；余量为水。
3.根据权利要求2所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂制备和亲水超润滑羟基树脂的制备中，所述的有机溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的二胺单体为4，4-二氨基二苯醚、2，5-二甲基-1，4-苯二胺、2，6-二氨基甲苯、1,4-丁二胺、乙二胺和丙二胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的水性聚氨酯固化剂为亲水改性己二异氰酸酯的三聚体。
6.根据权利要求5所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的水性聚氨酯固化剂为科思创公司的Bayhydur2487、Bayhydur3100,Bayhydur XP2655,Bayhydur XP 2759和Bayhydur XP2487中的一种。
7.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的乙烯基硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷乙烯基三异丙氧基硅烷中的一种或多种；
所述的羟基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟乙基，丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或多种；
所述的水性羟基树脂为水性羟基丙烯酸树脂。
8.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的水性羟基丙烯酸树脂为科思创公司的Bayhydur XP 2770，嘉宝莉公司的H2M0019,H2M0114,H2M0115,MGO11,MG057中的一种。
9.根据权利要求1所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述的辅剂包括消泡剂、流平剂和增稠剂；0.75-3％的辅剂中消泡剂占0.1-0.5wt％，流平剂占0.15-1.0wt％的、增稠剂占0.5-1.5wt％；
所述的消泡剂为TEGO公司的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂TEGO-805,TEG0-810,TEG0-815,TEGO-825,BYK公司的改性聚硅氧烷共聚体溶液BYK-011和BYK-020中的一种；
所述的润湿剂为BYK公司的聚醚改性聚硅氧烷溶液BYK-349,BYK-378,TEG0公司的TEGO-245和TEGO-450中的一种；
所述的增稠剂RW-8W,A401,U902,924NP和U300中的一种。
10.权利要求1-9任一项所述的具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)含聚亚胺化合物的水性聚氨酯固化剂的制备：将二胺单体与对苯二甲醛按照摩尔比1.02-1.5:1在60℃-80℃在有机溶剂中反应3-4h，至体系醛基消失，冷却至室温，添加水性聚氨酯固化剂，在30-50℃反应1-2h；
2)亲水超润滑羟基树脂的制备：将乙烯基硅氧烷、乙烯基吡咯烷酮、羟基丙烯酸烷基酯、丙烯酸和有机溶剂混合,加入偶氮二异丁腈，升温至60-80℃,在N2氛围下反应3-5h，降温出料；
3)具有防污和自修复功能水性涂料的配制：将水性羟基树脂、亲水超润滑羟基树脂以及辅剂混合，加水调至固含量为20-40％，得到水性羟基组分；将水性羟基组分与水性聚氨酯固化剂按NCO与OH摩尔比1.2-1.5:1配漆，得具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210346856.9A CN114806368A (zh) | 2022-04-02 | 2022-04-02 | 一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210346856.9A CN114806368A (zh) | 2022-04-02 | 2022-04-02 | 一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114806368A true CN114806368A (zh) | 2022-07-29 |
Family
ID=82533625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210346856.9A Pending CN114806368A (zh) | 2022-04-02 | 2022-04-02 | 一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114806368A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116144226A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-05-23 | 华润水泥技术研发有限公司 | 一种自修复的隔声涂料及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0339909A2 (en) * | 1988-04-28 | 1989-11-02 | Nippon Oil And Fats Company, Limited | Anti-fogging resin film-forming composition |
| JP2012107101A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | 自己修復型形成性コーティング組成物及び塗装方法 |
| CN105176357A (zh) * | 2015-10-21 | 2015-12-23 | 中航百慕新材料技术工程股份有限公司 | 一种水性双组分防涂鸦涂料 |
| CN108546337A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-18 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种有机硅自修复防污材料制备方法 |
| WO2019081675A1 (de) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Modifizierte härterkomponente für ein polymer und insbesondere für 2k-formulierungen mit selbstheilenden eigenschaften |
| CN112979919A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-18 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种生物基自修复聚氨酯弹性体的制备方法 |
-
2022
- 2022-04-02 CN CN202210346856.9A patent/CN114806368A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0339909A2 (en) * | 1988-04-28 | 1989-11-02 | Nippon Oil And Fats Company, Limited | Anti-fogging resin film-forming composition |
| JP2012107101A (ja) * | 2010-11-16 | 2012-06-07 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | 自己修復型形成性コーティング組成物及び塗装方法 |
| CN105176357A (zh) * | 2015-10-21 | 2015-12-23 | 中航百慕新材料技术工程股份有限公司 | 一种水性双组分防涂鸦涂料 |
| WO2019081675A1 (de) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Modifizierte härterkomponente für ein polymer und insbesondere für 2k-formulierungen mit selbstheilenden eigenschaften |
| CN108546337A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-18 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种有机硅自修复防污材料制备方法 |
| CN112979919A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-18 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种生物基自修复聚氨酯弹性体的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116144226A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-05-23 | 华润水泥技术研发有限公司 | 一种自修复的隔声涂料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108864359B (zh) | 一种高性能水溶性高固低黏丙烯酸树脂的制备方法 | |
| CN101568565B (zh) | 具有高耐刮性和耐候性的涂料组合物 | |
| AU2015235887B2 (en) | Method of mitigating ice build-up on a substrate | |
| CN113105605B (zh) | 一种uv固化高透明poss改性有机硅-蓖麻油聚氨酯材料及其制备和应用 | |
| CN109054623A (zh) | 一种光固化聚氨酯丙烯酸酯水分散体及其制备方法 | |
| KR20160089361A (ko) | 개선된 내구성을 가지는 투명한 소수성 코팅 물질 및 이를 제조하는 방법 | |
| JP6967084B2 (ja) | アクリルポリシロキサン樹脂系塗料組成物およびその用途 | |
| CN114806368A (zh) | 一种具有防污和自修复功能的水性聚氨酯涂料及其制备方法 | |
| CN108250941B (zh) | 一种具有微纳米沟槽结构的低表面能材料及其制备方法 | |
| CN115433341B (zh) | 一种亲水性聚氨酯丙烯酸酯、亲水性三官丙烯酸酯及其制备方法和应用 | |
| WO2023098394A1 (zh) | 一种光学级亲油型热修复树脂及其制备方法和自修复涂层 | |
| CN114806381B (zh) | 一种防涂鸦抗粘贴涂料及其制备方法 | |
| CN115044278A (zh) | 一种耐温防腐修补剂 | |
| CN113354791A (zh) | 一种可uv光固化的超支化氟硅改性聚氨酯及其制备方法及其所制备的涂层 | |
| KR100895197B1 (ko) | 기능성 실란 경화형 우레탄 변성 폴리실록산 도료 조성물 | |
| CN113683947B (zh) | 一种机车用高耐磨耐候耐腐蚀涂料、制备方法及其应用 | |
| CN115960531A (zh) | 一种长效型防粘贴涂料的制备方法 | |
| JP2903297B2 (ja) | 非汚染塗料組成物 | |
| CN113881293A (zh) | 一种疏水自洁涂料及其制备方法 | |
| CN113354969A (zh) | 一种耐久铝单板及其制备方法 | |
| CN116023854B (zh) | 一种高硬度耐摩擦防雾涂料及制备方法 | |
| CN115558082B (zh) | 一种蛛丝仿生型高韧性聚脲及其制备方法与涂层 | |
| CN115260228B (zh) | 含硅化合物及其制备方法、单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法 | |
| CN114133909B (zh) | 一种聚氨酯压敏胶保护膜及其制备方法 | |
| CN117143503B (zh) | 一种抗紫外老化抗涂鸦结合性能好的聚脲涂料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220729 |