CN115491122A - 一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法 - Google Patents

一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及表面涂层领域，特别是一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法，该涂层包括以下重量分数的原料：改性硅溶胶100‑140份；乙烯基聚硅氧烷‑聚碳酸酯嵌段聚合物240‑200份；丙二硫醇8‑100份、四氢呋喃300～400份、安息香二甲醚20‑25份；包括以下步骤：S1、得到改性硅溶胶；S2、得到乙烯基聚硅氧烷‑聚碳酸酯嵌段聚合物；S3、将改性硅溶胶、乙烯基聚硅氧烷‑聚碳酸酯嵌段聚合物、丙二硫醇、安息香二甲醚、四氢呋喃混合，得到自修复聚碳酸酯表面涂层；本发明涂层受到外力破坏时能够在室温下进行自修复，延长涂层的使用寿命。

Description

一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面涂层领域，特别是一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法。
背景技术
芳香族聚碳酸酯是五大工程塑料之一，制品尺寸稳定、强度大且透光性好，被广泛用于制造飞机座舱透明件、汽车挡风玻璃、光学镜片、头盗面罩、照明设备等。但其耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性较差，易刮花，因此对聚碳酸酯基材进行表面改性一直是技术人员研究热点。
发明内容
本发明的目的是提供一种自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法，该涂层受到外力破坏时能够在室温下进行自修复，延长涂层的使用寿命。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，包括以下步骤：
S1、将硅溶胶和甲醇混合，调节pH值到2～4，加热至40～50℃，加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保温搅拌4h，得到改性硅溶胶；
S2、将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵加入反应装置中混合，加热至90～120℃反应后，冷却后再加入聚碳酸酯二元醇、二氯甲烷、六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，继续反应，蒸发溶剂，得到乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物；
S3、将改性硅溶胶、乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物、丙二硫醇、安息香二甲醚、四氢呋喃混合，得到自修复聚碳酸酯表面涂层。
所述反应装置包括外侧设有多个支腿的外箱筒，及转动在外箱筒下端外环板，及转动在外环板中心的中心座，及固定在外环板上的多个U形管Ⅰ，及固定在中心座上多个U形管Ⅱ。
所述中心座上固定有传动齿，其中一个支腿上转动有传动轴Ⅰ，传动轴Ⅰ位于外环板和传动齿之间，并同时传动外环板和传动齿。
所述中心座上转动有连通环座，连通环座上设有两个槽环Ⅰ，两个槽环Ⅰ分别与U形管Ⅰ的两端连通，连通环座内侧设有两个槽环Ⅱ，两个槽环Ⅱ分别与U形管Ⅱ的两端连通，连通环座上设有四个连接管分别与个槽环Ⅰ和两个槽环Ⅱ连通。
所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法进行制备的涂层，该涂层包括以下重量分数的原料：改性硅溶胶100-140份；乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物240-200份；丙二硫醇8-100份、四氢呋喃300～400份、安息香二甲醚20-25份。
附图说明
图1是自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法的流程示意图；
图2和图3是反应装置的整体结构示意图；
图4是反应装置的局部结构示意图
图5是外箱筒的结构示意图；
图6是外环板和中心座连接的结构示意图；
图7是外环板的剖视结构示意图；
图8是中心座的剖视结构示意图；
图9是连通环座的剖视结构示意图；
图10和图11是刮板Ⅰ、中间板和刮板Ⅱ连接的结构示意图；
图12是外盖板的结构示意图；
图13是中盖板与多个U形管Ⅰ连接的结构示意图；
图14是遮挡筒的结构示意图；
图15是堵板的结构示意图。
图中：
外箱筒101；支腿102；L形支架103；
外环板201；U形管Ⅰ202；中心座203；U形管Ⅱ204；传动齿205；排出管206；连通环座207；槽环Ⅰ208；槽环Ⅱ209；传动轴Ⅰ310；
刮板Ⅰ301；连动轴302；中间板303；刮板Ⅱ304；
中盖板401；添加管402；传动轴Ⅱ403；蜗杆404；连动孔405；外盖板406；
遮挡筒501；锥形塞502；延伸臂503；圆盘504；
堵板601；L形杆602；弧板603；调节螺杆604。
具体实施方式
如图1所示：
一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，包括以下步骤：
S1、将硅溶胶和甲醇混合，调节pH值到2～4，加热至40～50℃，加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保温搅拌4h，得到改性硅溶胶。
S2、将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵加入反应装置中混合，加热至90～120℃反应后，冷却后再加入聚碳酸酯二元醇、二氯甲烷、六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，继续反应，蒸发溶剂，得到乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物；
S3、将改性硅溶胶、乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物、丙二硫醇、安息香二甲醚、四氢呋喃混合，得到自修复聚碳酸酯表面涂层。
如图2-15所示：
所述反应装置包括外箱筒101、支腿102、外环板201、U形管Ⅰ202、中心座203和U形管Ⅱ204；外箱筒101外侧设有多个支腿102，外环板201转动在外箱筒101下端，中心座203转动在外环板201的中心，多个U形管Ⅰ202均固定在外环板201上，多个U形管Ⅱ204均固定在中心座203上。
多个支腿102用于对外箱筒101进行支撑，通过外环板201和中心座203对外箱筒101的下端进行封堵，从而使外箱筒101内能够盛放原料，用于原料混合反应；
在反应时，通过传动外环板201转动，从而带动多个U形管Ⅰ202在外箱筒101内转动，对原料进行搅拌；通过传动中心座203转动，从而带动多个U形管Ⅱ204在外箱筒101内转动，对原料进行搅拌；从而提高对原料混合效果及反应效率。
如图2-15所示：
传动齿205固定在所述中心座203上，传动轴Ⅰ310转动在其中一个支腿102上，传动轴Ⅰ310位于外环板201和传动齿205之间，并同时传动外环板201和传动齿205。
通过安装在支腿102上的第一电机对传动轴Ⅰ310进行传动，从而同时传动外环板201和传动齿205转动，继而同时带动多个U形管Ⅰ202和多个U形管Ⅱ204同时在外箱筒101内转动，对原料进行搅拌；
通过传动轴Ⅰ310上的锥齿轮位于外环板201和传动齿205之间，并同时传动外环板201和传动齿205，使外环板201和传动齿205同时反向转动，继而带动多个U形管Ⅰ202的旋转方向与多个U形管Ⅱ204的旋转方向相反，从而进一步的对原料混合效果及反应效率。
如图2-15所示：
连通环座207转动在所述中心座203上，两个槽环Ⅰ208均设置在连通环座207的上端面，两个槽环Ⅰ208分别与U形管Ⅰ202的两端连通，两个槽环Ⅱ209均设置在连通环座207内侧面，两个槽环Ⅱ209分别与U形管Ⅱ204的两端连通，连通环座207上设有四个连接管分别与个槽环Ⅰ208和两个槽环Ⅱ209连通。
在反应时，将与两个槽环Ⅰ208连通的两个连接管与热循环泵连通，从而在加热时，热循环泵将热源介质通过其中一个槽环Ⅰ208送入U形管Ⅰ202内，再经U形管Ⅰ202的另一端流入另一槽环Ⅰ208内，回到热源介质中，从而形成对U形管Ⅰ202的加热，而且通过两个槽环Ⅰ208的设置，使多个U形管Ⅰ202在转动时始终与两个槽环Ⅰ208连通，继而通过热循环泵始终对多个U形管Ⅰ202加热，旋转的多个U形管Ⅰ202充分与原料接触，对原料快速加热；
将与两个槽环Ⅱ209连通的两个连接管与冷循环泵连通，从而在冷却时，冷循环泵将冷却介质通过其中一个槽环Ⅱ209送入U形管Ⅱ204内，再经U形管Ⅱ204的另一端流入另一槽环Ⅱ209内，回到冷却介质中，从而形成对U形管Ⅱ204的冷却，而且通过两个槽环Ⅱ209的设置，使多个U形管Ⅱ204在转动时始终与两个槽环Ⅱ209连通，继而通过冷循环泵始终对多个U形管Ⅱ204冷却，旋转的多个U形管Ⅱ204充分与原料接触，对原料快速冷却；
从而通过热循环泵和冷循环泵的配合，形成对外箱筒101内原料的温度快速调节。
如图2-15所示：
排出管206设置在所述中心座203的下端，L形杆602贯穿滑动在排出管206上，堵板601固定在L形杆602的上端，堵板601滑动在中心座203的中心处；调节螺杆604螺纹连接在L形杆602的外侧，调节螺杆604与传动齿205转动连接，弧板603固定在L形杆602上用于封堵排出管206。
其中中心座203的上端中心处设有小孔，用于与堵板601配合对中心座203进行封堵，小孔下端的中心座203与排出管206之间设有连通腔，在堵板601下滑出小孔后，外箱筒101内的液体能够通过小孔流入连通腔，再下流入排出管206内，集中排出；
在使用时，转动调节螺杆604，调节螺杆604通过螺纹对L形杆602进行螺纹传动，使L形杆602带动堵板601升降移动，完成对小孔封堵或打开的控制；
由于L形杆602的升降移动，所以在排出管206上存在用于L形杆602贯穿的第一竖长孔，为了防止溶液由第一竖长孔内流出，从而设置弧板603固定在L形杆602上，且滑动在排出管206的内壁，弧板603形成对第一竖长孔的封堵，且随着L形杆602的升降，始终保持对第一竖长孔进行封堵。
如图2-15所示：
L形支架103固定在所述外箱筒101的外侧，添加管402连接在L形支架103上，中盖板401转动在添加管402的下端，外盖板406转动在中盖板401上。
通过中盖板401和外盖板406用于对外箱筒101上端的遮挡，通过添加管402用于向外箱筒101内添加原料。
如图2-15所示：
遮挡筒501滑动在所述添加管402内，锥形塞502固定在遮挡筒501的下端，延伸臂503固定在遮挡筒501的侧端，延伸臂503上横向设有长孔，延伸臂503贯穿添加管402，圆盘504转动在L形支架103上，圆盘504的偏心处固定有滑动在长孔内的滑动销。
启动安装在L形支架103上的第二电机，对圆盘504进行传动，使圆盘504带动滑动销在延伸臂503上的长孔内滑动，从而带动延伸臂503往复升降移动，继而带动遮挡筒501往复升降移动，从而带动锥形塞502往复升降移动，使锥形塞502在上方时对添加管402的下端进行封堵，锥形塞502在下方时将添加管402的下端打开，形成对添加管402的下端往复打开和关闭，使添加在添加管402内的原料缓慢间歇的滑入外箱筒101内，进一步便于原料的混合均匀；
其中，为了使延伸臂503升降滑动，添加管402上设有第二竖长孔，为延伸臂503升降提供空间，为了防止原料由第二竖长孔内流出，从而设置遮挡筒501形成对第二竖长孔的封堵，且随着遮挡筒501的升降，始终保持对第二竖长孔进行封堵。
如图2-15所示：
相邻两个U形管Ⅰ202之间的外环板201上转动有刮板Ⅰ301和刮板Ⅱ304，刮板Ⅰ301和刮板Ⅱ304的一端均与外箱筒101内壁接触。
通过刮板Ⅰ301和刮板Ⅱ304的设置，形成对外箱筒101内壁的刮擦，避免原料滞留在外箱筒101的内壁上，影响原料混合反应。
如图2-15所示：
连动轴302固定在所述刮板Ⅰ301远离外箱筒101内壁端，中间板303一端转动在连动轴302上，中间板303另一端滑动在刮板Ⅱ304内，多个连动孔405均匀设置在所述外盖板406上，多个连动轴302分别滑动在多个连动孔405内，传动轴Ⅱ403转动在所述中盖板401上且与外盖板406传动连接，蜗杆404转动在中盖板401上且与传动轴Ⅱ403啮合传动连接，所述中盖板401与多个U形管Ⅰ202固定连接。
通过相邻两个U形管Ⅰ202之间的刮板Ⅰ301、刮板Ⅱ304和中间板303的连接，并通刮板Ⅰ301和刮板Ⅱ304与外箱筒101的内壁接触，组成了向外箱筒101内侧延伸的一个空腔空间，该空腔空间随着外环板201转动，进一步形成对原料的搅拌，该空腔空间通过连动轴302对连动孔405进行传动，使外盖板406在中盖板401上转动；
通过多个U形管Ⅰ202的上端延伸的连接柱与中盖板401固定连接，在外环板201转动时，同时带动中盖板401在添加管402上转动，从而使中盖板401与外盖板406同步转动；
通过转动蜗杆404，对传动轴Ⅱ403进行传动，从而形成对外盖板406的传动，使外盖板406相对于中盖板401进行转动，从而使外盖板406通过连动孔405传动连动轴302，使多个连动轴302同时向外箱筒101中心位置靠近或远离，通过刮板Ⅰ301和刮板Ⅱ304在外环板201上转动，以及中间板303一端在连动轴302上转动，另一端在刮板Ⅱ304内滑动，形成对多个空腔空间大小的调节，从而形成对空腔空间搅拌程度的调节，而且通过调节空腔空间的大小，能够反向对外箱筒101内空间大小进行调节，从而进一步便于对混合液面高的调节，从而便于调节温度；
在反应完成后，可以通过调节多个空腔空间增大，使外箱筒101内空间减小，提高原料流出效率。
所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法进行制备的涂层，该涂层包括以下重量分数的原料：改性硅溶胶100-140份；乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物240-200份；丙二硫醇8-100份、四氢呋喃300～400份、安息香二甲醚20-25份。

Claims (10)

1.一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将硅溶胶和甲醇混合，调节pH值到2～4，加热至40～50℃，加入γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，保温搅拌4h，得到改性硅溶胶；
S2、将八甲基环四硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵加入反应装置中混合，加热至90～120℃反应后，冷却后再加入聚碳酸酯二元醇、二氯甲烷、六亚甲基二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，继续反应，蒸发溶剂，得到乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物；
S3、将改性硅溶胶、乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物、丙二硫醇、安息香二甲醚、四氢呋喃混合，得到自修复聚碳酸酯表面涂层。
2.根据权利要求1所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述反应装置包括外侧设有多个支腿(102)的外箱筒(101)，及转动在外箱筒(101)下端的外环板(201)，及转动在外环板(201)中心的中心座(203)，及固定在外环板(201)上的多个U形管Ⅰ(202)，及固定在中心座(203)上的多个U形管Ⅱ(204)。
3.根据权利要求2所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述中心座(203)上固定有传动齿(205)，其中一个支腿(102)上转动有传动轴Ⅰ(310)，传动轴Ⅰ(310)位于外环板(201)和传动齿(205)之间，并同时传动外环板(201)和传动齿(205)。
4.根据权利要求2所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述中心座(203)上转动有连通环座(207)，连通环座(207)上设有两个槽环Ⅰ(208)，两个槽环Ⅰ(208)分别与U形管Ⅰ(202)的两端连通，连通环座(207)内侧设有两个槽环Ⅱ(209)，两个槽环Ⅱ(209)分别与U形管Ⅱ(204)的两端连通，连通环座(207)上设有四个连接管分别与个槽环Ⅰ(208)和两个槽环Ⅱ(209)连通。
5.根据权利要求2所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述中心座(203)的下端设有排出管(206)，排出管(206)上贯穿滑动有L形杆(602)，L形杆(602)的上端固定有堵板(601)，堵板(601)滑动在中心座(203)的中心处，L形杆(602)的外侧螺纹连接有调节螺杆(604)，调节螺杆(604)与传动齿(205)转动连接，L形杆(602)上固定有弧板(603)，用于封堵排出管(206)。
6.根据权利要求2所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述外箱筒(101)外侧固定有L形支架(103)，L形支架(103)上连接有添加管(402)，添加管(402)的下端转动有中盖板(401)，中盖板(401)上转动有外盖板(406)。
7.根据权利要求6所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述添加管(402)内滑动有遮挡筒(501)，遮挡筒(501)的下端固定有锥形塞(502)，遮挡筒(501)的侧端固定有延伸臂(503)，延伸臂(503)贯穿添加管(402)且其上横向设有长孔，L形支架(103)上转动有圆盘(504)，圆盘(504)的偏心处固定有滑动在长孔内的滑动销。
8.根据权利要求6所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：相邻两个U形管Ⅰ(202)之间的外环板(201)上转动有刮板Ⅰ(301)和刮板Ⅱ(304)，刮板Ⅰ(301)和刮板Ⅱ(304)的一端均与外箱筒(101)内壁接触。
9.根据权利要求8所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法，其特征在于：所述刮板Ⅰ(301)远离外箱筒(101)内壁端固定有连动轴(302)，连动轴(302)上转动有中间板(303)，中间板(303)远离连动轴(302)端滑动在刮板Ⅱ(304)内，所述外盖板(406)上均匀设有多个连动孔(405)，多个连动轴(302)分别滑动在多个连动孔(405)内，所述中盖板(401)上转动有与外盖板(406)传动连接的传动轴Ⅱ(403)，中盖板(401)上转动有与传动轴Ⅱ(403)啮合传动的蜗杆(404)，所述中盖板(401)与多个U形管Ⅰ(202)固定连接。
10.使用权利要求1所述的一种自修复聚碳酸酯表面涂层制备方法进行制备的涂层，其特征在于：该涂层包括以下重量份数的原料：改性硅溶胶100-140份；乙烯基聚硅氧烷-聚碳酸酯嵌段聚合物240-200份；丙二硫醇8-100份、四氢呋喃300～400份、安息香二甲醚20-25份。
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CN111548731A (zh) * 2020-06-15 2020-08-18 李艳艳 一种室温自修复聚碳酸酯表面涂层及其制备方法
CN112778884A (zh) * 2020-12-30 2021-05-11 王庆华 氟硅改性醇酸树脂水性涂料及其制备工艺
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