[发明专利]高固自修复型水性聚氨酯丙烯酸酯及其制备方法

说明书

本发明涉及涂料材料技术领域，提供了一种高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，包括：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含有双硫键的二元醇类扩链剂混合反应得到第一混合液；将第一混合液与含羟基的丙烯酸酯类单体混合反应得到双键封端的聚氨酯预聚物；将双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂得到第二混合液，将第二混合液与丙烯酸酯类单体混合乳化后与引发剂溶液混合反应。一种高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散体，采用上述方法制得，在作为涂膜使用时，一种具有自修复性能的涂饰材料，采用上述方法制得。该涂饰材料在可见光、紫外光照射、适宜温度下具有较好的自修复性能。

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯技术领域，具体而言，涉及一种高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法、具有自修复性能的涂饰材料。

背景技术

水性聚氨酯具有良好的耐老化，耐磨性能，没有有机溶剂的释放，但其力学性能差、耐水性差、固含量较低，适用性窄。丙烯酸酯类改性水性聚氨酯是常用的一种十分有效的方法，丙烯酸酯类物质添加到水性聚氨酯乳液当中，通过引发剂促进自由基乳液聚合从而形成复合乳液，形成核壳结构型式，聚氨酯丙烯酸酯复合乳液可以在很大范围内通过调整配方获得高韧性、高硬度、高弹性的涂层，可以满足不同的需要，水性聚氨酯丙烯酸酯成膜以后的交联度可超过90%，成功构筑互穿网络、其耐有机溶剂性、力学性能都有明显的提升，并且可以改善单一聚氨酯体系固含量过低的缺陷。

聚氨酯丙烯酸酯在作为涂料使用的过程中，涂膜难免会受到其在加工、运输、储存和使用过程中，内部和外部因素的综合影响往往会对材料造成微观或宏观损伤，导致材料的力学性能下降，为消除材料中的微损伤，避免损伤扩大，增加材料的安全性、耐用性、延长材料的使用寿命，通过向材料中引入可逆共价键实现损伤-自修复，聚氨酯具有的微相分离结构使得聚氨酯材料的力学性能，特别是拉伸强度、耐撕裂强度和柔韧性都很高，因此聚氨酯成为近年来自修复材料的研究热点。这一材料具有很多优势：如由裂纹引发聚合、针对性强、效率很高、并且无需人为的观测等。

发明内容

本发明的目的是提供一种高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散体及其制备方法。旨在提供一种与光引发剂混合使用后在紫外光照下具有自动修复裂纹和划痕功能的高固含量的水性聚氨酯丙烯酸酯分散体。

本发明还提供了一种具有自修复性能的涂饰材料，其涂覆于物品表面，在紫外光照条件下具有自动修复裂痕的性能。

本发明是这样实现的：

一种高固水性聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法，包括：

聚氨酯预聚体的制备：将二异氰酸酯与聚酯多元醇或者聚醚多元醇反应得到聚氨酯预聚体，所述二异氰酸酯中异氰酸酯基的物质的量与所述聚酯多元醇或所述聚醚多元醇中羟基的物质的量之比为2.5~4：1。

第一混合液的制备：滴加少量催化剂，将所述聚氨酯预聚体与降粘溶剂、亲水扩链剂以及含有双硫键的二元醇类扩链剂混合反应得到第一混合液，所述第一混合液包含含有双硫键的异氰酸酯封端的预聚体，所述降粘溶剂的用量占所述第一混合液中反应单体质量的3~10%，所述反应单体包括聚氨酯预聚体、亲水扩链剂及含有双硫键的二元醇类扩链剂，所述亲水扩链剂的用量占所述第一混合液的单体质量的3%~6%，所述含双硫键的扩链剂占所述第一混合液单体质量的5~10%。

双键封端的聚氨酯预聚体的制备：对第一混合液中异氰酸酯基含量进行测定，将占所述第一混合液中单体质量5~10%的含羟基的丙烯酸酯单体（第一丙烯酸酯单体）与所述第一混合液混合反应得双键封端的聚氨酯预聚物。

乳化液的制备：将所述双键封端的聚氨酯预聚物加水乳化后脱除溶剂，得到固含量30%的末端含双键的水性聚氨酯分散体，为第二混合液，将所述第二混合液与丙烯酸酯单体（第二丙烯酸酯单体）混合乳化得到乳化液，所属丙烯酸酯单体的质量是所述第二混合液质量的30~50%。