[发明专利]一种具有自愈合性能的涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体公开一种具有自愈合性能的涂料及其制备方法和应用。所述涂料的成分包括皮克林(Pickering)乳液和水性树脂。本发明将Pickering乳液和水性树脂一起制成涂料，其中Pickering乳液的制备方法简便，不涉及任何化学合成和使用任何挥发性有机化合物，无表面活性剂残留，生物相容性好，绿色环保，成本低。而且，涂料干燥后形成的涂层具有高透明度和自愈合性能；且相较纯水性聚氨酯膜、以有机表面活性剂为乳化剂制得的乳液与水性聚氨酯混合得到的涂层，本发明可明显提高涂层的拉伸性能。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种具有自愈合性能的涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球化进程的加快，跨国贸易愈发频繁。在跨国贸易的运输环节中，海上运输以其价格低廉，承载量大等特点广受人们青睐。但由于货轮的工作环境主要为海水，海水本身的腐蚀性，以及长期浸泡所导致的海洋生物寄生，都会对船体本身产生不可逆的损害。为此人们采取防腐防污涂层来抑制环境介质和海洋生物的污损腐蚀。但这种防腐防污涂层，往往会由于海面漂浮物的撞击，而产生刮蹭磨损，这些小问题如不得到及时处理，常常会酿成大祸，但集中大规模处理不仅耗费极大的人力物力，而且也会使轮船因此停运，造成巨大的经济损失。为此，需要寻找到一种对于小规模擦碰有着自修复能力的防护涂层。目前，可实行自愈合功能的方法有微胶囊法、可逆化学法、微血管网络法、纳米颗粒相分离法、聚离子聚合物法和中空纤维法等。其中微胶囊法由于其制备方法简单，愈合速度快等优点，广受科研工作者关注。

现有方法将内含修复剂的胶囊分散到基体材料中，材料在外力作用下发生裂纹，裂纹扩展使部分胶囊破裂，修复剂流出并填入裂纹，干燥成膜，使材料裂纹愈合。传统的微胶囊制备过程中，乳液模板法已经被证实为一种非常有效的方法，但是传统的乳液是通过使用表面活性剂降低表面张力来制备的，制备这种传统的乳液往往需要大量的表面活性剂，表面活性剂的滥用已经导致了严重的环境问题。另外表面活性剂的回收比较困难，成本也比较高，其少量残留对产品往往有显著的副作用。

传统建材材料或家具表面应用的涂料，由于长期暴露在大气中，人为因素、外界不可抗力会导致涂层出现划痕或者裂纹。当这些裂纹进一步扩张，必然会影响材料力学性能和外观。将新型自愈合技术引入涂料领域，可提高涂料的使用寿命，带动智能涂料的迅速发展。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有自愈性能的涂料，能够形成具有良好愈合效果的涂层，且无表面活性剂残留，生物相容性好，绿色环保，成本低。

同时，本发明还提供所述涂料的制备方法和应用。

具体地，本发明采取如下的技术方案：

本发明的第一方面是提供一种涂料，所述涂料的成分包括皮克林(Pickering)乳液和水性树脂。

Pickering乳液是以固体颗粒作为乳化剂制备的乳状液，这些固体颗粒与油相和水相都具有部分润湿性，在制备乳液时附在固液界面作为稳定剂。和传统的乳液相比，Pickering乳液不含有表面活性剂，而且乳化效率更高，需要乳化剂的量更少，制备的乳液更稳定，生物相容性也更好，适用于大批量的生产。经实验证明，由Pickering乳液和水性树脂混合形成的涂料具有良好的自愈合性能，可提高涂料的使用寿命。

在本发明的一些实施方式中，所述Pickering乳液为水包油型(O/W型)乳液。采用O/W型Pickering乳液与水性聚氨酯具有良好的相容性，有利于涂料稳定性的提高，以及自愈合性能的充分发挥。

在本发明的一些实施方式中，所述Pickering乳液的成分包括油相和以固体颗粒为稳定剂的水相，所述油相以液滴的形式分散于所述水相中。