[发明专利]一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将聚酯二元醇与二异氰酸酯反应，获得聚氨酯预聚体；

2)将聚氨酯预聚体与扩链剂反应，中和，与水混合，获得水性聚氨酯乳液；所述扩链剂为扩链剂1或扩链剂1和扩链剂2；所述扩链剂为扩链剂1和扩链剂2时，反应是指聚氨酯预聚体与扩链剂1和扩链剂2中的一种扩链剂反应，反应完后，再与另一种扩链剂反应；所述扩链剂1为含有羧基的二元醇；所述扩链剂2为2,6-二氨基吡啶；

3)将水性聚氨酯乳液涂覆在基体表面，固化成预涂层；将锌盐溶液涂覆在预涂层表面，固化，获得水性自修复聚氨酯涂层；

所述扩链剂1为含有羧基的二元醇，且为小分子的含有羧基的二元醇；

步骤1)中所述二异氰酸酯和聚酯二元醇的摩尔比为(2～2.1):1；

步骤2)中扩链剂为扩链剂1和扩链剂2时，所述扩链剂1与聚酯二元醇的摩尔比为0.2:1～0.8:1；所述扩链剂2与聚酯二元醇的摩尔比为0.2:1～0.8:1；

步骤2)中扩链剂为扩链剂1时，即当聚氨酯预聚体只与扩链剂1反应时，所述扩链剂1与聚酯二元醇的摩尔比为(0.8～1.2):1；

步骤3)中所述锌盐溶液的质量浓度为2.5～10％；

步骤3)中所述锌盐溶液与预涂层的质量比为(0.8～2)：1。

2.根据权利要求1所述基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：所述扩链剂1具体为2,2-二羟甲基丙酸、2,3-二羟基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸，2,3-二羟基丁酸、3,4-二羟基苯甲酸、二羟基甲戊酸中的一种以上；

步骤2)中扩链剂为扩链剂1和扩链剂2时，所述扩链剂1与聚酯二元醇的摩尔比为(0.5～0.7)：1；所述扩链剂2与聚酯二元醇的摩尔比为(0.3～0.5)：1；

步骤3)中所述锌盐溶液的质量浓度为3～7％。

3.根据权利要求1所述基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述反应为将聚氨酯预聚体与扩链剂1反应，随后将扩链产物与扩链剂2反应；

步骤1)中所述二异氰酸酯为1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种的混合物；

步骤1)中所述聚酯二元醇为聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己内酯二醇PCL中的一种以上。

4.根据权利要求1所述基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述聚酯二元醇的分子量为1000～5000；

步骤3)中所述锌盐溶液是指将锌盐溶于有机溶剂中所获得的溶液；所述有机溶剂为能够溶解锌盐的有机溶剂；

步骤2)中，扩链剂1进行的扩链反应的条件为于60～90℃反应2～3h，扩链剂2进行的扩链反应的条件为于50～80℃反应2～3h；

步骤3)中所述固化成预涂层是指通过热处理，去除溶剂；热处理的温度为60～80℃，热处理的时间为6～48h；

步骤3)中将锌盐溶液涂覆在预涂层表面，固化，其中固化是指在60～80℃条件下处理6～24h；

步骤1)中所述反应在加入催化剂或不加催化剂的条件下进行；步骤1)中所述反应的温度为60～100℃，反应的时间为3～8h。

5.根据权利要求4所述基于金属配位作用的水性自修复聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述锌盐溶液中锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌或醋酸锌中的一种以上；

步骤3)中所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮；

步骤3)中所述固化成预涂层指在60～80℃条件下真空环境下处理6～24小时，再在60～80℃条件下干燥至恒重；

步骤1)中加入催化剂时，反应的温度为60～80℃，反应的时间为3～5h。