CN105238211A - 一种自修复涂层材料的制备方法及其应用 - Google Patents

一种自修复涂层材料的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自修复涂层材料的制备方法及其应用，该涂层材料包括内层修复层材料和外层面层材料，在修复层中加入脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊(EP-UF微胶囊)以提供环氧树脂(EP)修复剂，修复剂通过与面层中的固化剂作用来修复损伤。除具有自修复功能外，该自修复涂层还具有基体附着力大、表面硬度高、阻燃性好、表面装饰性和耐腐蚀性优异等优点，并具有成型工艺简便、技术要求低、装饰性和自修复性好的特点，适用于各种树脂基复合板材的表面涂装。

Description

一种自修复涂层材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及涂层材料的制备领域，尤其涉及一种自修复涂层材料的制备方法及其应用。
背景技术
涂层作为产品的外层防护和装饰材料，难免在产品使用过程中因擦、刮、划等而受到损伤，大部分损伤不能得到及时修复，从而使其对产品的防护和装饰作用大打折扣。若能够使涂层材料的损伤自动修复，势必能够有效提升涂层的防护能力和安全可靠性。
发明内容
本发明提供了一种自修复涂层材料的制备方法及其应用，解决了现有技术中存在的问题，制得的涂层具有自修复功能，还具有基体附着力大、表面硬度高、阻燃性好、表面装饰性和耐腐蚀性优异等优点。
本发明是通过下述技术方案来实现的：
一种自修复涂层材料的制备方法，所述自修复涂层材料包括内层修复层材料和外层面层材料，所述修复层材料中加入有脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊，所述面层材料中加入有固化剂，所述修复层材料和面层材料的制备包括以下步骤：
步骤A，制备环氧树脂微胶囊：首先将尿素溶于甲醛溶液中，用三乙醇胺调节溶液pH值，反应后得到脲甲醛预聚体；将环氧树脂溶于丙酮中，加入苯甲醇、正辛醇，搅拌均匀后得到芯材乳液；然后，在所述脲甲醛预聚体中加入十二烷基苯磺酸水溶液及芯材乳液，高速搅拌后，用稀硫酸调节pH值，加热反应后，对产物进行过滤、洗涤、干燥处理后即得环氧树脂微胶囊；
步骤B，制备修复层材料：取环氧树脂溶于丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入酚醛树脂、环氧树脂微胶囊、二乙烯三胺和填料，即可制得修复层材料；
步骤C，制备面层材料：取环氧树脂溶于丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入聚四氟乙烯粉末、颜料、乙二胺、Al(OH)3和Mg(OH)2，即可制得面层材料。
在所述步骤A中，将50份尿素溶于90～100份甲醛溶液中，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～10.0，在65～80℃条件下反应30～40min，得到脲甲醛预聚体。
在所述步骤A中，将100份环氧树脂溶于5～10份丙酮中，加入10～50份苯甲醇和1～2份正辛醇，搅拌均匀后得到芯材乳液。
在所述步骤A中，在100份脲甲醛预聚体中，加入5～7份1％浓度的十二烷基苯磺酸水溶液和70～100份芯材乳液，高速搅拌20～30min后，用稀硫酸调节pH＝3，并在55～65℃条件下反应2h，对产物进行过滤、洗涤、干燥处理后即得环氧树脂微胶囊。
在所述步骤B中，取30份环氧树脂溶于20～25份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入15～20份酚醛树脂、25～30份环氧树脂微胶囊、3～3.5份二乙烯三胺和80～100份填料，即可制得修复层材料。
在所述步骤C中，取10份环氧树脂溶于15～20份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入0.1份聚四氟乙烯粉末、0.5份颜料、2～3份乙二胺、15～20份Al(OH)3和10～15份Mg(OH)2，即可制得面层材料。
所述填料为云母粉、滑石粉、硅酸钙等矿物填料的一种或者组合。
所述填料为粉煤灰或建筑垃圾粉料加入云母粉或滑石粉的组合。
对基体板材进行表面处理后，先将步骤B制得的修复层材料均匀涂覆在基体板材上，在75～85℃条件下干燥1h获得修复层；再将步骤C制得的面层材料均匀喷涂在所述修复层表面，室温条件下干燥后即可获得由内层修复层和外层面层构成的自修复涂层。
与现有技术相比，本发明自修复涂层材料的开发利用有以下突出优点：本发明具备自修复能力的涂层材料包括内层修复层材料和外层面层材料，在修复层中加入脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊以提供环氧树脂修复剂，修复剂通过与面层中的固化剂作用来修复损伤。
进一步地，自修复涂层的应用，使得基体板材成型时可以不用兼顾其表面性能，从而减少基体板材的树脂用量、降低其成型工艺要求，因此，自修复涂层的使用，还能够降低树脂基复合板材的成本、提高其阻燃性和装饰性。
进一步地，本专利开发的自修复涂层，主要用于以粉煤灰、建筑垃圾为主原料的复合板材的表面装饰和防护，其成功开发与利用，可以有效促进粉煤灰、建筑垃圾等固体废弃物的利用，兼具经济效益和社会效益；
并且，本专利开发的自修复涂层，具有成型工艺简便、技术要求低、装饰性和自修复性好的特点，市场应用前景良好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明自修复涂层涂覆应用后的样板图；
图3为图2的断面结构图；
图中：1-修复层，2-面层，3-基体板材。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1-3所示，本发明的自修复涂层材料包括内层修复层材料和外层面层材料，修复层材料中加入有脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊，面层材料中加入有固化剂，修复层材料和面层材料的制备及其应用包括以下步骤：
步骤A，制备环氧树脂微胶囊(EP-UF微胶囊)：首先在三口烧瓶中，将50份尿素溶于90～100份甲醛溶液中，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～10.0，在65～80℃条件下反应30～40min，得到粘稠透明的脲甲醛预聚体；将100份环氧树脂(EP)溶于5～10份丙酮中，加入10～50份苯甲醇、1～2份正辛醇，搅拌均匀后得到芯材乳液。然后，在100份脲甲醛预聚体中，加入5～7份1％浓度的十二烷基苯磺酸水溶液、70～100份芯材乳液，高速搅拌20～30min后，用稀硫酸调节pH＝3，并在55～65℃条件下反应2h，对产物进行过滤、洗涤、干燥处理后即得环氧树脂微胶囊(EP-UF微胶囊)；
步骤B，修复层材料的配制及涂覆：取30份环氧树脂溶于20～25份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入15～20份酚醛树脂、25～30份EP-UF微胶囊、3～3.5份二乙烯三胺和80～100份填料，制得粘稠的修复层材料；对基体板材3进行表面处理后，将修复层材料均匀涂覆在基体板材上，在75～85℃条件下干燥1h获得2～3mm厚的修复层1；
步骤C，面层材料的配制及涂覆：取10份环氧树脂溶于15～20份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入0.1份聚四氟乙烯粉末、0.5份颜料、2～3份乙二胺、15～20份Al(OH)3、10～15份Mg(OH)2，制得流动性较好的面层2材料，将其均匀喷涂在修复层1表面，室温条件下干燥后获得由内层修复层1和外层面层2构成的0.5～1mm厚的自修复涂层。
进一步地，自修复层材料配方中的填料可以为云母粉、滑石粉、硅酸钙等矿物填料的一种或者组合，也可以为粉煤灰或建筑垃圾粉料，但为了保证流动能力，使用粉煤灰或建筑垃圾粉料时，需要加入一定量的云母粉或滑石粉。
进一步地，修复层1和面层2可以根据具体要求调节厚度。
更进一步地，环氧树脂可以替换为脲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等。
自修复涂层涂覆后的基体板材3表面平整光滑，具有非常好的着色能力；修复层1、面层2和基体板材3之间分别形成了牢固的界面结合。
本专利以提高涂层防护能力和安全可靠性为目的，开发了一种具备自修复能力的涂层材料。该涂层材料包括修复层材料和面层材料，在修复层1中加入脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊(EP-UF微胶囊)以提供环氧树脂(EP)修复剂，修复剂通过与面层2中的固化剂作用来修复损伤。除具有自修复功能外，该自修复涂层还具有基体附着力大、表面硬度高、阻燃性好、表面装饰性和耐腐蚀性优异等优点，并具有成型工艺简便、技术要求低、装饰性和自修复性好的特点，适用于各种树脂基复合板材的表面涂装，市场应用前景良好；而且该自修复涂层用于以粉煤灰、建筑垃圾为主原料的复合板材的表面装饰和防护时，可以使复合板材成型时不用兼顾其表面性能，从而减少基体板材的树脂用量、降低其成型工艺要求，从而有效促进粉煤灰、建筑垃圾等固体废弃物的利用。

Claims (9)

1.一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：所述自修复涂层材料包括内层修复层材料和外层面层材料，所述修复层材料中加入有脲醛树脂包覆环氧树脂微胶囊，所述面层材料中加入有固化剂，所述修复层材料和面层材料的制备包括以下步骤：
步骤A，制备环氧树脂微胶囊：首先将尿素溶于甲醛溶液中，用三乙醇胺调节溶液pH值，反应后得到脲甲醛预聚体；将环氧树脂溶于丙酮中，加入苯甲醇、正辛醇，搅拌均匀后得到芯材乳液；然后，在所述脲甲醛预聚体中加入十二烷基苯磺酸水溶液及芯材乳液，高速搅拌后，用稀硫酸调节pH值，加热反应后，对产物进行过滤、洗涤、干燥处理后即得环氧树脂微胶囊；
步骤B，制备修复层材料：取环氧树脂溶于丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入酚醛树脂、环氧树脂微胶囊、二乙烯三胺和填料，即可制得修复层(1)材料；
步骤C，制备面层材料：取环氧树脂溶于丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入聚四氟乙烯粉末、颜料、乙二胺、Al(OH)3和Mg(OH)2，即可制得面层(2)材料。
2.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤A中，将50份尿素溶于90～100份甲醛溶液中，用三乙醇胺调节溶液pH＝8.0～10.0，在65～80℃条件下反应30～40min，得到脲甲醛预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤A中，将100份环氧树脂溶于5～10份丙酮中，加入10～50份苯甲醇和1～2份正辛醇，搅拌均匀后得到芯材乳液。
4.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤A中，在100份脲甲醛预聚体中，加入5～7份1％浓度的十二烷基苯磺酸水溶液和70～100份芯材乳液，高速搅拌20～30min后，用稀硫酸调节pH＝3，并在55～65℃条件下反应2h，对产物进行过滤、洗涤、干燥处理后即得环氧树脂微胶囊。
5.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤B中，取30份环氧树脂溶于20～25份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入15～20份酚醛树脂、25～30份环氧树脂微胶囊、3～3.5份二乙烯三胺和80～100份填料，即可制得修复层(1)材料。
6.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤C中，取10份环氧树脂溶于15～20份丙酮中，然后在搅拌情况下，依次加入0.1份聚四氟乙烯粉末、0.5份颜料、2～3份乙二胺、15～20份Al(OH)3和10～15份Mg(OH)2，即可制得面层(2)材料。
7.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：所述填料为云母粉、滑石粉、硅酸钙等矿物填料的一种或者组合。
8.根据权利要求1所述的一种自修复涂层材料的制备方法，其特征在于：所述填料为粉煤灰或建筑垃圾粉料加入云母粉或滑石粉的组合。
9.一种自修复涂层材料的应用，其特征在于：对基体板材(3)进行表面处理后，先将步骤B制得的修复层(1)材料均匀涂覆在基体板材(3)上，在75～85℃条件下干燥1h获得修复层(1)；再将步骤C制得的面层(2)材料均匀喷涂在所述修复层(1)表面，室温条件下干燥后即可获得由内层修复层(1)和外层面层(2)构成的自修复涂层。
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