[发明专利]一种水性自修复涂料及其应用

说明书

本发明公开了一种水性自修复涂料及其应用，涉及涂料技术领域。所述水性自修复涂料，包含A组分，其中，所述A组分为固化剂和二维材料的混合物，包含以下重量份的组分：MXene‑Ti₂C 1‑10份和水性异氰酸酯固化剂80‑100份；所述水性异氰酸酯固化剂为拜耳3100、东曹MR200、金华圣J3100中的至少一种。本发明提供了一种包含水性自修复涂料的水性聚脲自修复涂层，本发明提供的涂层能够通过对可见光和红外光响应进行自修复，具有可控快速的特点，并且可在低激光光强密度下对划痕快速修复。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种水性自修复涂料及其应用。

背景技术

聚脲涂料是一种无溶剂、无污染的高性能环保材料，是近年来继高同体分涂料、水性涂料、光固化涂料和粉末涂料等环保型涂料之后开发出的一种新型材料，已广泛应用于防腐、防水、耐磨、阻尼、防护、抗震等材料防护领域。第一代聚脲涂料为芳香族聚脲，但是芳香族聚脲在紫外线照射下容易氧化生成发色的醌式结构.存在户外使用时易变黄和粉化等问题；第二代聚脲为脂肪族聚脲，但施工过程中，脂肪族聚脲的凝胶时间只有3～5S，存在反应速度过快的问题，因此必须采用专业的施工设备。上述问题限制了传统聚脲涂料的应用。继传统芳香族聚脲和脂肪族聚脲之后出现了第三代新型聚脲——聚天门冬氨酸酯(PAE)聚脲。相比传统聚脲，PAE聚脲具有不需要专门施工设备、固化时间可调、对基材润湿充分、涂层表观状态好、保色性以及耐紫外光性能好等优点。

但是目前的聚天门冬氨酸酯聚脲多为油性的，粘度较高，不利于施工；而且聚脲涂层在使用和运输的过程中，难免会因为碰撞和刮擦产生裂纹和划痕，如果不能及时修复涂层上产生的裂纹和划痕，聚合物涂层的力学性能必然会下降，从而缩短材料的使用寿命，更重要的是，破损的材料存在巨大的安全隐患。为了解决这一问题，使涂层具有自修复能力是最有效的办法之一。

自修复机理主要有：热可逆修复，光致可逆修复和微胶囊修复。微胶囊修复法的制备工艺复杂，成本较高，在涂层方面的应用有较大的局限性，且不能实现多次修复；热可逆修复法需要有特定的修复环境或条件；光触发自修复具有可控快速的特点，因而在自修复领域中具有巨大的潜力。制备光触法自修复涂层最有效的办法就是在体系中引入光热填料。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种不含任何有机溶剂，无挥发性有机物的水性自修复涂料。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种水性自修复涂料，包含A组分，其中，所述A组分为固化剂和二维材料的混合物，包含以下重量份的组分：MXene-Ti₂C 1-10份和水性异氰酸酯固化剂80-100份；所述水性异氰酸酯固化剂为拜耳3100、东曹MR200、金华圣J3100中的至少一种。本申请采用的水性异氰酸酯固化剂为HDI聚醚改性三聚体，是亲水性固化剂，能够与水性聚天门冬氨酸酯树脂和水性助剂具有良好的相容性，反应得到的漆膜具有耐老化、耐盐雾、耐化学试剂、力学性能佳的优点。

本发明通过创造性的将MXene-Ti₂C加入到水性自修复涂料的组分A中，MXene-Ti₂C是一种新型过渡金属碳(氮)化物二维晶体，具有和石墨烯类似的片层结构。这一类材料可以通过氢氟酸解离层状陶瓷材料MAX相获得，具有优异的力学、电子、磁学等性能。最新的研究发现，MXene-Ti₂C在可见-近红外光照射下具有良好的光生热效果，而且光热转换率高达85％。而且与石墨烯不同的是，MXene-Ti₂C由于表面含有-OH、-COOH等官能团而具有亲水性，因此MXene-Ti₂C可以作为光热填料广泛应用于水性涂料中。而且，由于MXene-Ti₂C独特的二维片状结构和优异的力学性能，使其均匀分散在基体中可以提高漆膜的力学性质比如拉伸强度、硬度等。