[发明专利]一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，该涂料由以下原料按重量份计制得：聚合物多元醇树脂35～50份、二异氰酸酯20～40份、二酰肼扩链剂5～20份、有机硅功能助剂2～6份、其他助剂0.5～2份、催化剂0.05～1份和稀释溶剂25～50份。与传统涂料比较，本发明制备的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，且其制备工艺简单，原料易得，便于工业化规模生产，市场应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及功能性涂料制备领域，具体涉及一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

在以丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂为三大基体的功能性涂料产品中，聚氨酯树脂因具有独特的软硬相分离结构，从而表现出优异的力学强度、硬度和柔韧性，以及良好的耐候性、耐化学腐蚀、耐高温、耐磨性等特性，因此作为功能性涂料被广泛应用到公共基础建设、家具家电、汽车、航空航天及新兴电子设备等领域。然而，作为涂层材料，聚氨酯树脂在使用过程中难以避免会受到刮擦磕碰等机械损伤，导致涂层被刮花、发雾甚至产生裂痕，影响材料外观并导致材料防护阻隔性能下降甚至断裂而降低其使用寿命。因此，如何提高聚氨酯树脂涂层的抗刮耐磨性、裂纹修复等性能，从而延长涂层的使用寿命成为当前材料研发工程师们的主要任务。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料及其制备方法，所述聚氨酯涂料形成的防护膜层不仅具有优异的抗划痕、耐磨性能，而且能够在室温下实现裂纹的快速修复，且随着温度升高修复速率明显加快，在汽车、家具面板、电子设备等防护涂层领域表现出广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料，由以下原料组分制备得到：聚合物多元醇树脂35～50份、二异氰酸酯20～40份、二酰肼扩链剂5～20份、有机硅功能助剂2～6份、其他助剂0.5～2份、催化剂0.05～1份和稀释溶剂25～50份。

进一步地，所述聚合物多元醇树脂为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚碳酸酯二醇、聚己二酸-1,6-己二醇酯二醇中的至少一种，分子量在100～3000。

进一步地，所述二异氰酸酯包括1,4-环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯中的至少一种。

进一步地，所述二元仲胺扩链剂为N,N'-二异丙基乙二胺、N,N'-二环己基-1,2-乙二胺、N,N'-二苯基乙二胺、N,N'-二苄基乙二胺中的一种或两种以上。

进一步地，所述二酰肼扩链剂为丁二酸二酰肼、己二酸二酰肼、壬二酸二酰肼、癸二酸二酰肼中的一种或两种以上。

进一步地，所述其他助剂包括流平剂、抗氧剂和光稳定剂中的一种或多种。

进一步地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二辛酸二丁锡、钛酸甲酯、钛酸乙酯、钛酸丙酯、钛酸丁酯中的至少一种。

进一步地，所述稀释溶剂为甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、环己酮的一种或多种。

一种自修复抗划痕型聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将聚合物多元醇树脂在80～120℃、0.1MPa条件下，真空脱水1～2h，之后取干燥后35～50质量份的聚合物多元醇树脂和20～40质量份二异氰酸酯于反应釜中混合搅拌，升温至70～85℃时加入0.05～1质量份催化剂保温搅拌反应1.5～3h，得聚氨酯预聚体；