一种生物基自修复涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物基自修复涂料，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80‑100份、自修复微胶囊30‑40份、消泡剂0.5‑1份、抗氧剂0.5‑1份、水性固化剂0.5‑2份、去离子水20‑30份；所述生物基呋喃改性环氧乳液，是将2,5‑呋喃二甲酸与双酚A型环氧树脂按照（1:3‑5）的比例发生酯化反应引入羧基再将三乙醇胺与环氧树脂按照（1:3‑5）的比例加入生成盐，再加入去离子水得到；所述自修复微胶囊通过木质素磺酸钠为壁材，以N,N′‑4,4′‑二苯甲烷型双马来酰亚胺（BMI）为芯材制备得到。本发明专利技术提供的生物基自修复涂料，可以减少修复剂的用量，有利于保护环境、节约资源、降低企业成本的，并可室温自修复。

A bio based self repairing coating and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种生物基自修复涂料及其制备方法
本专利技术属于涂料
，具体涉及一种可以在室温条件下完成自修复的涂料，具有自修复效果好，部分制备原料来自生物质材料的优点。
技术介绍
很多涂料在使用过程中由于各种物理化学因素会发生龟裂破损等劣化作用，严重影响涂料对基体材料的保护作用，而在涂料发生劣化时，最常用的方式就是重新对材料进行涂覆，这种方式会造成资源的浪费，还会提高企业和机构的用工成本，所以亟需制备一种具有自修复能力的涂料。目前很多发达国家都对自修复涂料进行了大量的研究，可以预见的是，具自修复性能的涂料必将在未来成为非常重要的产品。而我国对于自修复涂料的研究尚显不足。另一方面，目前全球化石能源不足已经初现端倪，所以寻找石油基聚合物的替代品也是重要课题，生物基呋喃及其衍生物就是一个重要方向，呋喃集团本身就具有很多特殊性质，有可能制备出很多具有优异性能的产品，生物基呋喃可以从生物质材料中获取，来源广泛，安全环保，美国能源部甚至在2010年将呋喃列为十二大重点发展技术之一。可以预见，生物基呋喃在涂料等诸多领域的应用肯定会越来越广泛。
技术实现思路
为了拓宽生物基呋喃在涂料领域的应用，本专利技术提供了一种含呋喃环生物基室温自修复涂料及其制备方法。本专利技术自修复涂料，是一种自修复效果好，自修复微胶囊壁材的原料为生物基材料，是一种修复效果好，修复所需条件低，环境友好，与传统自修复涂料相比有很多创新和提升的自修复涂料。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术主要技术方案为：一种生物基自修复涂料，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80-100份、自修复微胶囊30-40份、消泡剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、水性固化剂0.5-2份、去离子水20-30份；所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：将2,5-呋喃二甲酸与双酚A型环氧树脂按照(1:3-5)的比例发生酯化反应引入羧基再将三乙醇胺与环氧树脂按照(1:3-5)的比例加入生成盐，再加入去离子水；所述自修复微胶囊通过木质素磺酸钠为壁材，以N,N′-4,4′-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)为芯材制备得到。所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：步骤1、取FDCA2-4g、环氧树脂15-20g、相当于环氧树脂质量分数1-3％的对甲苯磺酸钠，升温至70℃，开始搅拌，时间3-5h；然后逐渐升温至90℃；步骤2、自然降温到55-60℃，再加入三乙醇胺4-6g，反应30min，再加入去离子水5-10g、得生物基呋喃改性环氧乳液。所述自修复微胶囊的制备方法，包括以下步骤：步骤1、取25-30g木质素磺酸钠以及25-30gBMI于蒸馏水中，并向水溶液中滴加10-15ml的1％氢氧化钠溶液搅拌均匀，得水相；取20-30ml环戊烷、10ml氯仿，加入油相体积0.6-0.8ml的span80，搅拌均匀，得油相；步骤2、将水相和油相混合，在高速剪切乳化20-40min，然后在25℃下加入环氧氯丙烷反应2-4h,过滤，无水乙醇离心洗涤，干燥，得自修复微胶囊。一种生物基自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：将生物基呋喃改性环氧乳液80-100份、自修复微胶囊30-40份、消泡剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、水性固化剂0.5-2份、水20-30份高速分散，即得。所述消泡剂为JZM-0157高效消泡剂。所述抗氧剂为抗氧剂1076。所述水性固化剂H228B或Aq419。本专利技术与传统自修复涂料相比的优势：本专利技术所涉及的自修复涂料的制备方法，是从涂料基体的改性开始，首先通过2,5-呋喃二甲酸改性环氧树脂，使得环氧树脂具有呋喃基团；再进行自修复微胶囊的合成：以木质素磺酸钠为壁材包覆BMI，该涂料的自修复机理，是通过生物基呋喃改性环氧树脂的呋喃基团上的二烯烃结构与自修复胶囊中的马来酰胺基团中的双键发生Diels-Alder反应，通过化学交联来实现自修复。本专利技术的优点主要体现在以下方面：①环氧树脂的改性物质2,5-呋喃二甲酸是一种取自生物的天然呋喃化合物，来源广泛，是一种新型生物质化合物，且改性过程简单，无有毒气体释放，适合于工业化和大规模生产②木质素磺酸钠也是一种生物质材料，作为微胶囊壁材是一个非常好的选择，相比于脲醛树脂等传统壁材，具有无甲醛释放、来源广泛，安全无毒的优点。③由于本专利技术所涉及的自修复涂料的自修复机理是基于树脂基体上的改性基团与修复剂的Diels-Alder反应，所以可以减少修复剂的用量，有利于保护环境、节约资源、降低企业成本的，并且体现出自修复效果好，可室温修复的优点。附图说明图1为BMI结构式。具体实施方式下面通过以下实例来详细阐述本专利技术。实施例1步骤1、取FDCA4g、环氧树脂20g，相当于环氧树脂质量分数3％对甲苯磺酸钠加入具有冷凝器和温度计的三颈瓶，从70℃开始搅拌5h并逐渐升温至90℃。步骤2、在反应完全之后，自然降温到60℃，再加入三乙醇胺6g反应30min形成铵盐，再加入去离子水10份既得生物基呋喃改性环氧乳液。步骤3、取30g木质素磺酸钠以及30gBMI于蒸馏水中，并向水溶液中滴加15ml氢氧化钠溶液(1％)搅拌均匀作为水相，取40ml环戊烷、10ml氯仿，加入油相体积0.8ml的span80，搅拌均匀，获得油相。步骤4、将水相和油相进行混合，在高速剪切乳化机中乳化40min，将乳液转入三口瓶，在25℃条件下加入环氧氯丙烷反应4h,过滤，使用无水乙醇离心洗涤，干燥即得自修复微胶囊。步骤5、将生物基呋喃改性环氧乳液100g、自修复微胶囊40g、JZM-0157高效消泡剂1g、抗氧剂1076共1g、水性固化剂H228B共2g、去离子水30g高速分散即得自修复涂料。实施例2步骤1、取FDCA2g、环氧树脂15g，相当于环氧树脂质量分数1％对甲苯磺酸钠加入具有冷凝器和温度计的三颈瓶，从70℃开始搅拌3h并逐渐升温至90℃。步骤2、在反应完全之后，自然降温到55℃，再加入三乙醇胺4g反应30min形成铵盐，再加入去离子水5份既得生物基呋喃改性环氧乳液。步骤3、取20g木质素磺酸钠以及20gBMI于蒸馏水中，并向水溶液中滴加10ml氢氧化钠溶液(1％)搅拌均匀作为水相，取20ml环戊烷、10ml氯仿，加入油相体积0.6ml的span80，搅拌均匀，获得油相。步骤4、将水相和油相进行混合，在高速剪切乳化机中乳化20min，将乳液转入三口瓶，在25℃条件下加入环氧氯丙烷反应2h,过滤，使用无水乙醇离心洗涤，干燥即得自修复微胶囊。步骤5、将生物基呋喃改性环氧乳液80g、自修复微胶囊30g、JZM-0157高效消泡剂0.5g、抗氧剂1076共0.5g、水性固化剂H228B共0.5g、去离子水20g高速分散即得自修复涂料。实施例3步骤1、取FDCA3g、环氧树脂17本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基自修复涂料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80-100份、自修复微胶囊30-40份、消泡剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、水性固化剂0.5-2份、去离子水20-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物基自修复涂料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成如下：生物基呋喃改性环氧乳液80-100份、自修复微胶囊30-40份、消泡剂0.5-1份、抗氧剂0.5-1份、水性固化剂0.5-2份、去离子水20-30份。


2.根据权利要求1所述的生物基自修复涂料，其特征在于，所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，包括以下步骤：将2,5-呋喃二甲酸与双酚A型环氧树脂按照（1:3-5）的比例发生酯化反应引入羧基再将三乙醇胺与环氧树脂按照（1:3-5）的比例加入生成盐，再加入去离子水。


3.根据权利要求1所述的生物基自修复涂料，其特征在于，所述自修复微胶囊通过木质素磺酸钠为壁材，以N,N′-4,4′-二苯甲烷型双马来酰亚胺（BMI）为芯材制备得到。


4.根据权利要求2所述的生物基自修复涂料，其特征在于，所述生物基呋喃改性环氧乳液的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1、取FDCA2-4g、环氧树脂15-20g、相当于环氧树脂质量分数1-3%的对甲苯磺酸钠，升温至70℃，开始搅拌，时间3-5h；然后逐渐升温至90℃；
步骤2、自然降温到55-60℃，再加入三乙醇胺4-6g，反应30min，再加入去离子水5-10g、得生物基呋喃改...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春峰，沙世刚，周龙，张立武，沈娜，孔德玉，
申请(专利权)人：长春顺风新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22