[发明专利]一种生物基自修复涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种生物基自修复涂料，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80‑100份、自修复微胶囊30‑40份、消泡剂0.5‑1份、抗氧剂0.5‑1份、水性固化剂0.5‑2份、去离子水20‑30份；所述生物基呋喃改性环氧乳液，是将2,5‑呋喃二甲酸与双酚A型环氧树脂按照（1:3‑5）的比例发生酯化反应引入羧基再将三乙醇胺与环氧树脂按照（1:3‑5）的比例加入生成盐，再加入去离子水得到；所述自修复微胶囊通过木质素磺酸钠为壁材，以N,N′‑4,4′‑二苯甲烷型双马来酰亚胺（BMI）为芯材制备得到。本发明提供的生物基自修复涂料，可以减少修复剂的用量，有利于保护环境、节约资源、降低企业成本的，并可室温自修复。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种可以在室温条件下完成自修复的涂料，具有自修复效果好，部分制备原料来自生物质材料的优点。

背景技术

很多涂料在使用过程中由于各种物理化学因素会发生龟裂破损等劣化作用，严重影响涂料对基体材料的保护作用，而在涂料发生劣化时，最常用的方式就是重新对材料进行涂覆，这种方式会造成资源的浪费，还会提高企业和机构的用工成本，所以亟需制备一种具有自修复能力的涂料。

目前很多发达国家都对自修复涂料进行了大量的研究，可以预见的是，具自修复性能的涂料必将在未来成为非常重要的产品。而我国对于自修复涂料的研究尚显不足。另一方面，目前全球化石能源不足已经初现端倪，所以寻找石油基聚合物的替代品也是重要课题，生物基呋喃及其衍生物就是一个重要方向，呋喃集团本身就具有很多特殊性质，有可能制备出很多具有优异性能的产品，生物基呋喃可以从生物质材料中获取，来源广泛，安全环保，美国能源部甚至在2010年将呋喃列为十二大重点发展技术之一。可以预见，生物基呋喃在涂料等诸多领域的应用肯定会越来越广泛。

发明内容

为了拓宽生物基呋喃在涂料领域的应用，本发明提供了一种含呋喃环生物基室温自修复涂料及其制备方法。本发明自修复涂料，是一种自修复效果好，自修复微胶囊壁材的原料为生物基材料，是一种修复效果好，修复所需条件低，环境友好，与传统自修复涂料相比有很多创新和提升的自修复涂料。

为实现本发明的上述目的，本发明主要技术方案为：

一种生物基自修复涂料，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80-100份、自修复微胶囊30-40份、消泡剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、水性固化剂0.5-2份、去离子水20-30份；

所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：将2,5-呋喃二甲酸与双酚A型环氧树脂按照(1:3-5)的比例发生酯化反应引入羧基再将三乙醇胺与环氧树脂按照(1:3-5)的比例加入生成盐，再加入去离子水；

所述自修复微胶囊通过木质素磺酸钠为壁材，以N,N′-4,4′-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)为芯材制备得到。

所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、取FDCA2-4g、环氧树脂15-20g、相当于环氧树脂质量分数1-3％的对甲苯磺酸钠，升温至70℃，开始搅拌，时间3-5h；然后逐渐升温至90℃；

步骤2、自然降温到55-60℃，再加入三乙醇胺4-6g，反应30min，再加入去离子水5-10g、得生物基呋喃改性环氧乳液。

所述自修复微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、取25-30g木质素磺酸钠以及25-30g BMI于蒸馏水中，并向水溶液中滴加10-15ml的1％氢氧化钠溶液搅拌均匀，得水相；取20-30ml环戊烷、10ml氯仿，加入油相体积0.6-0.8ml的span80，搅拌均匀，得油相；

步骤2、将水相和油相混合，在高速剪切乳化20-40min，然后在25℃下加入环氧氯丙烷反应2-4h,过滤，无水乙醇离心洗涤，干燥，得自修复微胶囊。