一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层及其制备方法，属于涂料技术领域。本发明专利技术的涂层的制备方法为，以硼

【技术实现步骤摘要】
一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体地说，涉及一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]涂料作为一种对基体材料表面起到良好保护作用的复合材料，在工业生产和日常生活的各个方面都有广泛的应用。但是由于自身性能和环境因素的影响，在涂层表面上不可避免地会出现一些肉眼看不到的小裂缝，这些微裂纹在空气中暴露会不断扩散，导致涂层从基材上剥落，大大缩减了涂层的保护寿命及效果。因此，如何实现涂层的自修复成为众多材料研究人员的研究热点。
[0003]自修复材料根据其体系在修复过程中是否需要添加修复剂分为外援型自修复和本征型自修复。外援型是在基体中加入修复剂，当出现损伤或者微裂纹时，修复剂渗出到达破损部位，经过化学反应快速修复破损部位。本征型自修复包括动态非共价键和共价键两种类型。动态非共价键包括氢键、离子键、π
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π键和范德华力等，动态共价键的化学交联结构包括 Diels
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Alder反应、双硫键、酰腺键、亚胺键等。两种自修复体系各有利弊，非共价体系可以使材料具有良好的自修复性，但是材料的力学性能欠佳，共价自修复体系强度较高的同时，交联网络限制了链的运动而降低自修复能力。
[0004]聚氨酯涂料是一类重要的涂料，具有环保、易加工、高固含量、成膜容易以及耐化学腐蚀等特点，被广泛应用于皮革涂饰、建筑材料等领域。但是现有的室外绝缘聚氨酯涂层材料，在较高强度的前提要求下，难以具备自修复的能力，且使用寿命较短。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层，本专利技术的另一目的在于提供该涂层的制备方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，首先利用二元醇低聚物和异氰酸酯制备聚氨酯预聚体，然后以硼
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氮配位二元醇作为扩链剂，将扩链剂与聚氨酯预聚体和交联剂共聚得到聚氨酯溶液，再加入二维过渡金属碳化物，固化成膜后即得所述的聚氨酯绝缘涂层；所述的硼
‑
氮配位二元醇是由4
‑
羟甲基苯硼酸与N,N,N',N'
‑
四(2
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羟乙基)己二酰胺加成得到的。
[0007]4‑
羟甲基苯硼酸的结构式为：。
[0008]N,N,N',N'
‑
四(2
‑
羟乙基)己二酰胺的结构式为：
。
[0009]硼
‑
氮配位二元醇的结构式为：。
[0010]所述的交联剂为硼氧六元环。
[0011]所述的二维过渡金属碳化物为Ti3C2。
[0012]各原料的质量份数为：二元醇低聚物5~8份，异氰酸酯2.7~4.5份，扩链剂0.7~2.6份，交联剂0.5~1.8份，二维过渡金属碳化物0.4~1份。
[0013]所述的硼
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氮配位二元醇的制备方法为：将4
‑
羟甲基苯硼酸置于反应器中，氮气氛围中将N,N
‑
二甲基甲酰胺溶解的N,N,N',N'
‑
四(2
‑
羟乙基)己二酰胺加入反应体系后，再加入N,N
‑
二甲基甲酰胺作为反应溶剂，40~60℃下搅拌回流4~8h，反应结束，旋蒸得到粗产物后，通过洗涤、结晶及干燥，得到所述的硼
‑
氮配位二元醇；其中，4
‑
羟甲基苯硼酸与N,N,N',N'
‑
四(2
‑
羟乙基)己二酰胺的用量的摩尔比为(2~2.5):1。
[0014]4‑
羟甲基苯硼酸与N,N,N',N'
‑
四(2
‑
羟乙基)己二酰胺的用量的摩尔比为2.1:1。
[0015]所述的交联剂的制备方法为：将4
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羟甲基苯硼酸置于反应器中，加入N,N
‑
二甲基甲酰胺作为溶剂，70~90℃搅拌10~14h脱水缩合，反应结束，旋蒸得到粗产物后，通过结晶和干燥得到所述的硼氧六元环，其结构式为：所述的聚氨酯溶液的制备方法为：向反应器中加入二元醇低聚物，加热除水后加入异氰酸酯，然后加入催化剂，搅拌反应，得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体用N,N
‑
二甲基甲酰胺进行溶解，加入硼
‑
氮配位二元醇和交联剂，在70~90℃下搅拌反应4~8小时，得到所述的聚氨酯溶液，聚氨酯的结构式为所述的聚氨酯绝缘涂层的制备方法为：向所述的聚氨酯溶液中加入二维过渡金属碳化物，70~90℃搅拌1~3小时，然后进行超声分散，固化成膜后得到所述的聚氨酯绝缘涂层。
[0016]前述方法制备得到的聚氨酯绝缘涂层。
[0017]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术引入苯硼酸合成小分子扩链交联剂，与聚氨酯预聚体共聚得到硼酸酯型聚氨酯涂层，再加入二维过渡金属碳化物MXene共混之后，得到具有高强度和高体积电阻率的聚氨酯绝缘涂层。当涂层使用过程出现细微裂纹或划痕时，当有水存在或在空气湿度较高的情况下，绝缘涂层可在水的辅助下自修复至原始状态，并且可实现回收重复加工利用。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。
[0019]聚四氢呋喃二醇(PTMEG)：分子量Mn~1000，购自上海麦克林生物科技有限公司。
[0020]二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)：购自万华化学。
[0021]异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)：CAS号: 4098
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71
‑
9，购自上海麦克林生物科技有限公司。
[0022]4‑
羟甲基苯硼酸：CAS号: 59016
‑
93
‑
2，购自上海麦克林生化科技有限公司。
[0023]N,N,N',N'
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四(2
‑
羟乙基)己二酰胺：CAS号: 6334
‑
25
‑
4，购自上海麦克林生物科技有限公司。
[0024]二维过渡金属碳化物MXene(Ti3C2)：购自吉林一一科技有限公司，规格400目。
[0025]端羟烷基聚硅氧烷
‑
聚醚共聚物：分子量Mn~2200，购自上海泰格聚合物技术有限公司，牌号为工业级Tech
‑
2187。
[0026]其余原料均为常规市售产品。
[0027]实施例1（1）硼
‑
氮配位二元醇扩链剂的合成将18.23g 4
‑
羟甲基苯硼酸置于反应器中，氮气氛围中将除水后的N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶解的14.18g N,N,N',N'
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，其特征在于，首先利用二元醇低聚物和异氰酸酯制备聚氨酯预聚体，然后以硼
‑
氮配位二元醇作为扩链剂，将扩链剂与聚氨酯预聚体和交联剂共聚得到聚氨酯溶液，再加入二维过渡金属碳化物，固化成膜后即得所述的聚氨酯绝缘涂层；所述的硼
‑
氮配位二元醇是由4
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羟甲基苯硼酸与N,N,N',N'
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四(2
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羟乙基)己二酰胺加成得到的。2.根据权利要求1所述的可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述的交联剂为硼氧六元环。3.根据权利要求1所述的可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述的二维过渡金属碳化物为Ti3C2。4.根据权利要求1所述的可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，其特征在于，各原料的质量份数为：二元醇低聚物5~8份，异氰酸酯2.7~4.5份，扩链剂0.7~2.6份，交联剂0.5~1.8份，二维过渡金属碳化物0.4~1份。5.根据权利要求1所述的可通过水辅助室温自修复的聚氨酯绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述的硼
‑
氮配位二元醇的制备方法为：将4
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羟甲基苯硼酸置于反应器中，氮气氛围中将N,N
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二甲基甲酰胺溶解的N,N,N',N'
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四(2
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羟乙基)己二酰胺加入反应体系后，再加入N,N
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二甲基甲酰胺作为反应溶剂，40~60℃下搅拌回流4~8h，反应结束，旋蒸得到粗产物后，通过洗涤、结晶及干燥，得到所述的硼
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【专利技术属性】
技术研发人员：邱杰，张泽钵，李格非，罗艳龙，罗振扬，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：