一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，由以下重量份的成分构成：微裂纹自修复胶囊5～15份；Grubbs催化剂2～4份；环氧粉末树脂基体89～93份；自修复微胶囊的囊壁为：尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为0.5～0.6：1的比例制备的脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。共混后通过高压静电喷涂工艺。微胶囊的外壳囊壁为脲醛树脂，内核囊芯为二聚环戊二烯，囊芯与囊壁的质量比为5:1。当涂层发生裂纹时，微胶囊破裂，二聚环戊二烯会迅速渗入银纹，遇到Grubbs催化剂作用产生聚合交联，以达到修复的目的。从而增强了粉末涂层的使用寿命，适用于新型工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料的制备及应用，属于涂料

技术介绍
自修复环氧粉末涂料是由自修复材料与传统的环氧粉末涂料相结合的一种具有自修复功能的表面涂料。自修复环氧粉末涂料使材料能够实现自修复，但与此同时不会影响原有的操作流程，也不会影响材料表面效果。易于操作、反应平稳、工艺条件易于控制、表面效果好且环保等特点使它广泛的应用于金属和木质材料的表面喷涂。传统的粉末涂料不能在没有外界条件的辅助下进行自我恢复，所以当涂层表面产生微裂纹时，传统粉末材料会慢慢积累最终导致外观发生形变。而自修复涂料表面产生微小裂纹时，材料内部的纳米级微胶囊会逐步释放并与催化剂结合使裂纹重新黏结，可以从根本上愈合或防止裂纹产生，最终实现涂料性能的恢复。在不影响材料表面美观与光泽的同时，延长了涂料的使用寿命，减少了后期不必要的成本维护。目前，粉末涂料的技术正在不断完善，并广泛的应用在机械外壳、家电、家具领域。环氧树脂粉末涂料的使用总量也在逐年上涨。而一般的粉末涂料美观、环保，所以被应用于装饰涂料，但涂层在损坏后重新涂刷修复会增加一定的经济成本，为了降低修复成本，延长环氧粉末涂料的使用寿命，于是我们想到研究一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，用于材料表面微小裂纹的修复，从而节约经济成本，其制备方法具有十分重要的意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术目的是，提出一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料的制备，将自修复微胶囊与粉末涂料共混后通过静电喷涂和高温固化工艺制备使用。本专利技术的技术方案是：将自修复微胶囊与粉末涂料共混后通过静电喷涂和高温固化工艺制备；含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，由以下重量份的成分构成：微裂纹自修复胶囊5～15份；Grubbs催化剂2～4份；环氧粉末或/与聚酯树脂51～57份；自修复微胶囊的囊壁为：尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为0.5～0.6：1的比例制备的脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。将自修复微胶囊与环氧粉末涂料共混后通过静电喷涂和高温固化工艺应用：尤其是100KV静电条件喷涂，在150℃～180℃下高温固化。可增加各类添加剂剂34～38份。其中纳米级微胶囊颗粒其有较好的修复效果。所述的含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料及其制备方法，包括以下步骤：(1)自修复微胶囊的制备:在搅拌环境下将尿素溶于2.5％乙烯马来酸酐EMA溶液中，待尿素全部溶解后，加入适量氯化铵和间苯二酚；用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～5，再加入二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入37％甲醛溶液，尿素和37％的甲醛溶液以物质的量之比为0.5～0.6：1；上述体系加热至55±8℃反应3～6h；冷却至室温，抽滤洗涤，自然风干；用筛子筛取备用；(2)粉末涂料的重量份配比：环氧树脂：250～400份；聚酯树脂：250～400份；其它添加剂：(3)静电喷涂：将制备好的微胶囊与粉末涂料混合均匀用于静电喷涂，在160℃～180℃下高温固化。步骤(1)中控制搅拌速度300～600r/min，以获得粒径范围在180nm～300nm的纳米级微胶囊。步骤(2)中，需要将粉末混合均匀，然后对之进行加热挤出，以消除水对粉末涂料的影响，然后再经过粉碎机进行粉碎，用筛子筛选留下400目以下的粉末，加入自修复微胶囊和催化剂与之混合均匀，在静电条件下喷涂，在150℃～180℃下高温固化。步骤(1)，反应体系处于密封条件下进行反应制备。微胶囊与树脂混合后制备自恢复性涂料，其中微胶囊的质量含量为5wt％～15wt％。所述树脂为环氧树脂和聚酯树脂混合，二者重量比为30-70:70-30。制备自修复微胶囊需控制搅拌速度为300～600r/min，以获得粒径范围在180nm～300nm的纳米级微胶囊。含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料需要将配比好的粉末混合均匀，加热挤出，以消除水对粉末涂料的影响，然后进行粉碎，用筛子筛选留下400目以下的粉末，加入自修复微胶囊和催化剂混合均匀，在静电条件下喷涂，在150℃～180℃下高温固化。微胶囊与树脂混合后制备自恢复性涂料，其中微胶囊的质量含量为5wt％～15wt％。本专利技术一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，所述树脂为环氧树脂或/和聚酯树脂。其中不饱和聚酯种类众多可选性也大大增加。本专利技术一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，在修复过程中，需要额外添加催化剂，当涂层发生裂纹时，微胶囊破裂，二聚环戊二烯会迅速渗入，遇到Grubbs催化剂作用产生聚合交联，以达到修复的目的。抑制了涂层产生裂纹后导致的涂层破损、剥离等失效形式的扩大。本专利技术采用原位聚合法的基本原理，来合成自修复微胶囊，并将其按照一定功能配比制成粉末涂料。其中不饱和聚酯的种类众多，可选性也大大增加。本专利技术的修复机理是裂纹产生诱导微胶囊的自修复发生，减少了人工检测的繁琐工作。涂层内有裂纹萌生和生长、涂层受外力挤压变形、有微裂纹能促使修复微胶囊的囊壁破裂，智能防腐涂层中的修复剂可以从囊内流出，填充裂纹。在一般的条件下环境下，本专利技术粉末涂料储存稳定，可用于机械外壳，家具表面的防护。有益效果：本专利技术采用自修复型微胶囊与环氧树脂相结合，显著改善了传统环氧类涂料破坏后不能自修复的现状，将自修复微胶囊与粉末涂料共混后通过静电喷涂和高温固化工艺制备使用具有更好的效果。因此本专利技术提供了更好的用于环氧粉末涂料自修复的方法。具体实施方式以下实施例进一步阐明本
技术实现思路
，但不用于限制本专利技术的范围。实施例1在搅拌环境下将5g尿素溶于200ml2.5％乙烯马来酸酐(EMA)溶液中，待尿素全部溶解后，分别加入0.5g氯化铵和间苯二酚。用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～5，再加入60ml二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入13g37％甲醛溶液。1℃/min体系加热至55℃,反应4h。冷却至室温，抽滤洗涤，自然风干。环氧树脂：300份；聚酯树脂：300份，钛白粉：200份；沉淀硫酸钡：150份；流平剂：15份；光亮剂：15份；安息香:15份；蜡粉：5份；混合，利用双螺杆挤出机挤出。二次粉碎后加入15份自修复微胶囊和3份Grubbs催化剂混合均匀。在静电条件下喷涂，然后在180℃下固化20min。实施例2在搅拌环境下将5g尿素溶于200ml2.5％乙烯马来酸酐(EMA)溶液中，待尿素全部溶解后，分别加入0.5g氯化铵和间苯二酚。用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH＝4～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，其特征在于：含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，由以下重量份的成分构成：微裂纹自修复胶囊       5~15份；Grubbs催化剂           2~4份；环氧粉末或/与聚酯树脂    89~93份；自修复微胶囊的囊壁为：尿素和37%的甲醛溶液以物质的量之比为0.5~0.6：1的比例制备的脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。

【技术特征摘要】
1.一种含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，其特征在于：含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，由以下重量份的成分构成：
微裂纹自修复胶囊5~15份；
Grubbs催化剂2~4份；
环氧粉末或/与聚酯树脂89~93份；
自修复微胶囊的囊壁为：尿素和37%的甲醛溶液以物质的量之比为0.5~0.6：1的比例制备的脲醛树脂，囊芯为二聚环戊二烯。
2.根据权利要求1所述的含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料，其特征在于：将自修复微胶囊与粉末涂料共混后通过静电喷涂和高温固化工艺应用：静电条件喷涂，在150℃~180℃下高温固化；并增加各类添加剂剂34~38重量份。
3.根据权利要求1所述的含有微胶囊的自修复环氧粉末涂料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)自修复微胶囊的制备:在搅拌环境下将尿素溶于2.5%乙烯马来酸酐EMA溶液中，待尿素全部溶解后，加入适量氯化铵和间苯二酚；用盐酸和氢氧化钠调节反应体系pH=4~5，再加入二聚环戊二烯，待稳定形成乳液后，最后加入37%甲醛溶液，尿素和37%的甲醛溶液以物质的量之比为0.5~0.6:1；上述反应体系加热至55±8℃反应3~6h；冷却至室温，抽滤洗涤，自然风干；用筛子筛取备用；
(2)粉末涂料的重量份配比：
环氧树脂：250~400份；

【专利技术属性】
技术研发人员：任华，张鹏飞，张亚，仇叶云，曹婷婷，操振华，
申请(专利权)人：南通南京大学材料工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32