[发明专利]一种自修复防眩光水性聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自修复功能的防眩光水性聚氨酯涂料及其制备方法。该制备方法是将脱水处理后的脂肪族聚醚二元醇和二异氰酸酯在有机锡催化剂作用下进行预聚，再加入脱水处理后的脂肪族聚酯二元醇反应生成嵌段共聚物；通过二羟甲基丙酸进行一次扩链并中和成盐后，加入去离子水和氨基磺酸钠类扩链剂乳化、扩链，在硬链段引入磺酸基团；再加入反应活性更高的脂肪族二胺类或肼类扩链剂将剩余的异氰酸酯反应完全，最后混合适量的助剂，得到水性聚氨酯涂料。该涂料涂膜具备良好的漫射性能和高透射性，在不需要额外加助剂或进行表面处理即可达到优异的防眩光效果，而且聚氨酯中大量的可逆氢键和磺酸基团使涂膜具备了自修复能力。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯涂料，具体涉及一种具有自修复功能的防眩光水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

眩光的产生是因为不合理、不均匀光线分布形成对比度的下降对人眼观察造成影响，根据光源的不同，可分为直接眩光与间接眩光。直接眩光是指高强度的光直接入射到人眼而产生眩晕的感觉；间接眩光也称为反射眩光，是指光线通过光滑表面反射后形成强烈反射光而引起的眩光。眩光是一种严重的光污染，常见的眩光危害来源为建筑照明、道路交通照明、电子显示屏等。除此以外，由于眩光造成驾驶员突发性失明而导致的交通事故频频发生，而人们长时间受到眩光影响，更加容易引起眼科疾病。尽管眩光产生的问题已经为人们的日常生活带来了严重的影响，但我国对于眩光问题的治理尚没有出台明确的法规和控制标准，因此为了保护人们的视觉健康和提高生活质量，必须采取一系列的措施来防治眩光。对眩光的防控除了改善光源、控制光源距离等方面入手外，也可以从光的传播过程进行控制。其中，防眩光材料就是一种有效的方法，在光源和人眼之间添加一层防眩光涂料，如电子屏幕保护膜、灯罩涂膜等，就能减弱光线的互相干扰，相当于偏振片的作用，能减少眩光的形成。

防眩光材料可分为两种类型：粒子漫射型和表面浮雕型。粒子漫射型防眩光材料包含一层光漫射层，由粘结剂树脂和光扩散粒子(LDP)组成，当光通过树脂和粒子的界面会发生折射。表面浮雕型防眩光材料是依靠显著凹凸的表面来完成光的散射。CN101235244A描述了一种利用无机-有机复合的方法制备的二氧化硅粒子，后将其与多官能团丙烯酸酯和引发剂并用，制备出一种防眩光的涂料，再涂布得到硬质涂层，该涂层同时还具有良好的耐磨损性、耐老化性和抗污性。另外，防眩光材料要求具有高透光率和光漫射性能，但光漫射效果增加的同时，往往伴随着光透射率的下降，这对制备兼具高透射率和光漫射性能的薄膜来说是一项很大的挑战。

聚氨酯有良好的透光性和耐候性，使用脂肪族二异氰酸酯合成的聚氨酯更是具有优异的耐黄变性，保证了高透光性，是理想的光学涂料。另外，水性聚氨酯是一种以水为溶剂的乳胶粒子分散体系，通过对聚氨酯扩链剂、合成工艺和配方的选择，可以得到合适的乳液粒径，并在涂膜溶剂挥发后形成表面凹凸的微球堆积形态。这种本征型的水性聚氨酯涂料克服了上述表面浮雕型眩光材料复杂的合成方法和表面处理工艺，使涂料具有较高的稳定性、相容性和应用实用性。CN103319682描述了一种皮革用低光泽水性聚氨酯分散体，该涂膜表面的低光泽效果完全由成膜树脂本体产生，没有外加助剂或后续表面处理即达到了优异的漫反射效果，但微米级别的乳液粒径范围会导致光透射率下降，涂膜发白，不适合用于透明表面消光。

另外，聚氨酯通过改性引入离子基团、更高的氢键密度或可逆共价键等，使其在不需要额外助剂或复合结构以及人工添加修复剂的情况下，通过这些相互作用力实现自我修复，尤其是应用于涂料领域中的微小裂痕自我修复，具有很高的实用价值。US8987352B1描述了一种由通过聚氨酯分子的微相分离实现自修复的聚氨酯涂料，包含了热塑性的聚碳酸酯和热固性的聚氨酯组份，其中热固性的聚氨酯部分让分子在修复过程中保持着一定的力学性能，聚碳酸酯部分在一定的温度下实现分子链的局部流动性增加而达到修复的目的。JP2013049839A描述了一种由脂肪族或脂环族多元醇、甲苯-2,4-二异氰酸酯以及羟基丙烯酸酯组成的紫外光固化的聚氨酯-丙烯酸酯自修复涂料，用铜丝刷刮擦后划痕消失时间小于3分钟。上述聚氨酯自修复涂料只能通过外加助剂或对涂膜进行表面处理获得防眩光性能，而且在体系中加入了有机溶剂，在生产和使用过程中会对环境造成危害。