一种自修复弹性体及其制备方法和应用以及自修复涂层技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，提供了一种自修复弹性体及其制备方法以及自修复涂层，解决了涂层损伤无法修复、使用寿命短的问题。该方法将乙烯基硅油、丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯、单体、链转移剂、引发剂和溶剂混合，进行聚合反应得到中间体；后处理即得所述自修复弹性体。本发明专利技术通过在聚二甲基硅氧烷上接枝聚氟化丙烯酸酯，实现透明疏水的目的，并继续引入动态键提供自修复能力，从而得到自修复弹性体。本发明专利技术利用动态键的动态键交换原理，实现有机硅弹性体的自修复，其对划痕的修复时间仅需10分钟(90

【技术实现步骤摘要】
一种自修复弹性体及其制备方法和应用以及自修复涂层


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种自修复弹性体及其制备方法和应用以及自修复涂层。

技术介绍

[0002]近年来，低表面能涂层由于其表面能小、疏水、表面不易被粘附等特点被广泛应用于减阻降噪、自清洁、防污、防腐蚀等方面，在光学电子设备、汽车和医疗等领域备受关注。低表面能涂层一般分为两类：一种是具有微纳结构表面的超疏水涂层，这种表面是科学家们受荷叶表面微观结构的启发制备的仿生材料，其接触角大于150
°
，水滴在其表面很容易滚动。尽管有多种制造超疏水表面的方法，但它在实际生活中的应用十分受限，超疏水表面的微纳形貌，很容易在受力时被破坏，表现出较差的耐久性。此外，粗糙结构会散射光，这使得它们不适合应用于对光学透明度有一定要求的场合。另一种时具有低接触角的平坦光滑的疏水表面，它们通常由含氟长链、氟化丙烯酸酯、有机硅聚合物构成。因为它们不受粗糙表面的限制，因此在满足疏水条件的前提下具有较高的光学透明度，适用范围较广，并且它的机械稳定性相较超疏水表面也有了很大提高。尽管如此，涂层的耐久性仍有待提升，因为在实际应用场合，使用环境复杂，涂层随时面临磨损、冲击、腐蚀等物理或化学损伤，而传统的共价交联的低表面能涂层并不能抵御这些损伤，一旦受损，便是不可逆的，这大大影响了涂层的性能与寿命。此外，聚合物与基底之间的附着力有待提高。
[0003]因此，针对现有技术存在的问题，需要一种可实现对物理、化学损伤自修复的有机硅弹性体，并由此构建新型高度透明、耐用、具有高度附着力的可自修复疏水涂层。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种自修复弹性体及其制备方法和应用以及自修复涂层。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种自修复弹性体的制备方法，包含下列步骤：
[0007](1)将乙烯基硅油、丙烯酸酯、单体、含氟丙烯酸酯、链转移剂、引发剂和溶剂混合，进行聚合反应得到中间体；
[0008](2)将中间体进行后处理即得所述自修复弹性体。
[0009]作为优选，步骤(1)中乙烯基硅油和溶剂的质量比为1：15～25；
[0010]所述溶剂为氢氟醚和/或四氢呋喃。
[0011]作为优选，步骤(1)中所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种；
[0012]所述丙烯酸酯的质量为乙烯基硅油质量的4～7％；
[0013]步骤(1)中所述单体为2
‑
甲基
‑2‑
丙烯酸
‑2‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)乙酯、4
‑
乙烯基吡啶和4
‑
乙烯基苯硼酸中的一种或几种；
[0014]所述单体的质量为乙烯基硅油质量的1～2％。
[0015]作为优选，步骤(1)中所述含氟丙烯酸酯为丙烯酸(N
‑
甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸三氟乙酯和2
‑
(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯中的一种或几种；
[0016]所述含氟丙烯酸酯的质量为乙烯基硅油质量的45～70％；
[0017]步骤(1)中所述链转移剂为正十二硫醇、KH580和KH570中的一种或几种；
[0018]所述链转移剂的质量为乙烯基硅油质量的0.5～5％；
[0019]步骤(1)中所述引发剂为过氧化苯甲酰；
[0020]所述引发剂的质量为乙烯基硅油质量的1～5％。
[0021]作为优选，步骤(1)中所述聚合反应的温度为60～80℃，时间为10～30h。
[0022]作为优选，步骤(2)中所述后处理为金属盐后处理或热压后处理；
[0023]所述金属盐后处理包含下列步骤：
[0024]将中间体、金属盐和氢氟醚混合即得所述自修复弹性体；
[0025]所述金属盐为双二氟磺酰亚胺锂、氯化锌和氯化钴中的一种或几种；
[0026]所述中间体、金属盐和氢氟醚的质量体积比为1g：0.015～0.05g：5～15mL；
[0027]所述混合的温度为20～30℃，时间为1.5～2.5h；
[0028]所述热压后处理的温度为150～170℃，时间为15～25min，压力为90～110N。
[0029]本专利技术还提供了所述制备方法得到的自修复弹性体。
[0030]本专利技术还提供了所述自修复弹性体在自修复涂层中的应用。
[0031]本专利技术还提供了一种自修复涂层，包含环氧底层和含有自修复弹性体的表层；
[0032]所述环氧底层的制备方法包含下列步骤：
[0033]将环氧树脂、固化剂和溶剂混合、涂覆和固化，得到环氧底层；
[0034]所述环氧树脂和固化剂的质量比为2～4：1；
[0035]所述混合的溶液中环氧树脂与固化剂质量和的质量分数为10～40％；
[0036]所述固化的温度为110～130℃，时间为5～15min。
[0037]作为优选，所述自修复弹性体的表层的制备方法包含下列步骤：
[0038]将自修复弹性体和溶剂混合、涂覆和固化，得到自修复弹性体的表层；
[0039]所述自修复弹性体和溶剂的质量比为1：8～12；
[0040]所述固化的温度为120～140℃，时间为2.5～3.5h。
[0041]本专利技术提供了一种自修复弹性体。本专利技术通过在聚二甲基硅氧烷上接枝聚氟化丙烯酸酯，实现透明疏水的目的，并继续引入动态键提供自修复能力，从而得到自修复弹性体。本专利技术利用动态键的动态交换原理，实现有机硅弹性体的自修复，其对划痕的修复时间仅需10分钟(90
°
)。既可对抗水冲、落砂等机械损伤，又能修复氧化等化学损伤，同时在极酸、极碱环境中均有良好的耐用性，在pH＝1，pH＝13的溶液中分别连续浸泡108h后，涂层的接触角和透光率分别为110
°
和95％，相比初始仅下降了约2％，极大延长了涂层的使用寿命。
[0042]本专利技术还提供了自修复涂层，在基底上涂覆环氧树脂层，将自修复弹性体于溶液状态涂覆与树脂层表面，方法简单，便于操作。且环氧树脂的引入，进一步提升了涂层与基底的附着力，该附着强度可达5.3MPa。
附图说明
[0043]图1为实施例1自修复弹性体的划伤修复图；
[0044]图2为实施例2自修复弹性体的修复机理示意图；
[0045]图3为实施例2自修复涂层落沙实验自修复前后的扫描电镜图；
[0046]图4为实施例4自修复涂层摩擦实验的扫描电镜图；
[0047]图5为实施例5自修复涂层化学氧化实验结果图。
具体实施方式
[0048]本专利技术提供了一种自修复弹性体的制备方法，包含下列步骤：
[0049](1)将乙烯基硅油、丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自修复弹性体的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：(1)将乙烯基硅油、丙烯酸酯、单体、含氟丙烯酸酯、链转移剂、引发剂和溶剂混合，进行聚合反应得到中间体；(2)将中间体进行后处理即得所述自修复弹性体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中乙烯基硅油和溶剂的质量比为1：15～25；所述溶剂为氢氟醚和/或四氢呋喃。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种；所述丙烯酸酯的质量为乙烯基硅油质量的4～7％；步骤(1)中所述单体为2
‑
甲基
‑2‑
丙烯酸
‑2‑
(2
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甲氧基乙氧基)乙酯、4
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乙烯基吡啶和4
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乙烯基苯硼酸中的一种或几种；所述单体的质量为乙烯基硅油质量的1～2％。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述含氟丙烯酸酯为丙烯酸(N
‑
甲基全氟己基磺酰胺基)乙酯、甲基丙烯酸六氟异丙酯、丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸三氟乙酯和2
‑
(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯中的一种或几种；所述含氟丙烯酸酯的质量为乙烯基硅油质量的45～70％；步骤(1)中所述链转移剂为正十二硫醇、KH580和KH570中的一种或几种；所述链转移剂的质量为乙烯基硅油质量的0.5～5％；步骤(1)中所述引发剂为过氧化苯甲酰；所述引发剂的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亚文，梁恒菲，张紫弘，刘颖，胡程耀，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：