一种热引发自修复环氧树脂涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于热触发动态键交换自修复技术领域，公开了一种热引发自修复环氧树脂涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术以双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为主体，二硫代二酸和二聚脂肪酸为交联剂和固化剂，在催化剂的作用下反应生成具有动态二硫键的热引发自修复的防腐环氧树脂涂层。由于涂层具有自修复性能，可以对涂层的损伤部位进行修复，进而阻隔了侵蚀物质对损伤处的扩散与渗透而导致的腐蚀，极大降低了金属腐蚀给国民经济、环境保护、安全生产、涂料的使用寿命等方面都带来了极其不利的影响。使用寿命等方面都带来了极其不利的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种热引发自修复环氧树脂涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热触发动态键交换自修复
，特别涉及一种热引发自修复环氧树脂涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于智能自愈合涂料所具备的优异性能，引起了众多实验人员的关注，成为了高性能防腐涂料领域的研究热点之一。
[0003]自愈合作为一类智能材料，在遭受物理或化学的损伤时，具有自愈和自动再生的能力，及时自动修复受损位置，阻隔侵蚀物质对损伤处的扩散与渗透，在交通、能源工业、汽车/航空零部件和电子产品等领域具有广泛的应用潜力。
[0004]可逆共价键
‑
二硫键在被可逆地破坏后，在高温的作用下进行重组，及时自动修复受损位置。这种由热引起的动态相互作用，可以在不添加其他任何外界条件的情况下可逆地重整和破坏，从而赋予涂层具有自修复性能。
[0005]202110327617.4公开了一种动态自愈合防锈环氧树脂及其制备方法，通过在环氧树脂的主链引入双硫键，并采用具有二氮芴结构和双硫键结构的单体作为反应物，制备了内部产生的微区缺陷及破损具有自主愈合效果的防腐及功能涂料；202310418621.0公开了一种光热纳米异质结及其自修复防腐涂料制备方法和应用，通过聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯、二硫化物聚合生成聚氨酯基体，然后与光热纳米异质结混合生成自修复防腐涂料。然而，目前所报道的含二硫键的自修复涂层成本较高，反应过程较为繁琐，对于产业化具有一定难度。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中存在的环氧涂层在受到物理或化学的损伤时所导致的腐蚀等等问题对国民经济、环境保护、安全生产、涂料的使用寿命等方面带来的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种热引发自修复环氧树脂涂层，该涂层能够及时自动修复受损位置，阻隔侵蚀物质对损伤处的扩散与渗透，以此解决金属腐蚀所带来的影响。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种上述热引发自修复环氧树脂涂层的制备方法。
[0008]本专利技术的又一目的在于提供一种上述热引发自修复环氧树脂涂层的应用。
[0009]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0010]一种热引发自修复环氧树脂涂层，该环氧树脂涂层首先是以双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为主体，以二硫代二酸为交联剂，以二聚脂肪酸为固化剂，在催化剂的作用下反应生成热引发自修复环氧树脂涂层。
[0011]所述双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为环氧树脂E
‑
51、环氧树脂E
‑
44、环氧树脂E
‑
20、环氧树脂E
‑
12中的一种或多种混合物；
[0012]所述二硫代二酸为3,3'
‑
二硫代二丙酸、4,4'
‑
二硫代二丁酸、2,2
’‑
二硫代二苯甲酸、2,2'
‑
二硫代二丙酸、3
‑
(2
‑
吡啶二硫代)丙酸中的一种或多种混合物；
[0013]所述催化剂为四甲基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四乙基溴化铵、三苯基膦、乙酰丙酮钴(II)、4
‑
二甲氨基吡啶中的一种或多种混合物。
[0014]所述双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂与二硫代二酸的摩尔比为1：1～3：1；所述二聚脂肪酸的用量为原料总质量的5～30wt％；所述催化剂的用量为原料总质量的0.1～2wt％；所述原料总质量是指指双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂、二硫代二酸、二聚脂肪酸和催化剂四者的质量之和。
[0015]上述的一种热引发自修复环氧树脂涂层的制备方法，按照以下操作步骤：
[0016]S1.将双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂、二硫代二酸与二聚脂肪酸直接溶于溶剂中，在惰性氛围中、在催化剂的作用下与进行开环反应，得到含二硫键的环氧树脂聚合物；
[0017]S2.将步骤S1所得含二硫键的环氧树脂聚合物进行高温固化，生成热引发自修复环氧树脂涂层。
[0018]步骤S1所述反应是在70～120℃下搅拌反应1～4h。
[0019]步骤S1所述溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、N，N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、丙二醇甲醚、1，4
‑
二氧六环的一种或多种混合物。
[0020]步骤S2所述高温固化是在80～140℃下固化12～48h。
[0021]上述的一种热引发自修复环氧树脂涂层在金属材料的表面防护中的应用。
[0022]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0023](1)本专利技术首先以双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为主体，二硫代二酸和二聚脂肪酸为交联剂和固化剂，在催化剂的作用下反应生成具有动态二硫键的热引发自修复的防腐环氧树脂涂层，该制备方法简单，原料廉价易得。动态二硫键是一种热可逆交联反应，当温度达到一定温度时，偶联作用占主导地位，二硫键的共价适应性网络进行动态调整，进而进行断开与重组，实现涂层的自愈合。该涂层具有高效，快速的自修复性，使其在交通、能源工业、汽车/航空零部件和电子产品等领域具有广泛的应用潜力。
[0024](2)本专利技术自修复环氧树脂涂层在高温下可实现自修复：将涂层膜裁剪成两段并将断裂面重新拼接后，在高温下，动态二硫键发生可逆反应，进行断开与重组，从而完成对断裂面的自修复过程，断裂强度的修复效率最高达95％。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例1制备的热引发自修复环氧树脂涂层的红外光谱图。
[0026]图2是本专利技术实施例1制备的热引发自修复环氧树脂涂层的愈合前后的x射线光电子能谱。
[0027]图3是本专利技术实施例1制备的热引发自修复环氧树脂涂层与对照组的自修复过程示意图，其中(b1)是制备的对照组涂层裁剪成两段；(b2)是对照组在高温下愈合后效果图；(c1)是制备的具有自修复性能涂层裁剪成两段；(c2)是具有自修复性能涂层在高温下愈合后效果图。
[0028]图4是本专利技术实施例1制备的热引发自修复环氧树脂涂层与对照组对比例1的防腐性能的示意图，其中(a1)是将对照组涂层用手术刀片进行切割；(a2)是具有自修复性能涂层用手术刀片进行切割；(b1)是对照组在高温下愈合后效果图；(b2)具有自修复性能涂层在高温下愈合后效果图；(c1)是对照组在进行切割后进行的耐腐蚀实验；(c2)是具有自修
复性能涂层在进行切割后进行的耐腐蚀实验；(d1)是对已进行切割的对照组在高温下愈合后进行的耐腐蚀实验；(d2)是对已进行切割的具有自修复性能涂层在高温下愈合后进行的耐腐蚀实验。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。
[0030]实施例1
[0031]S1：将7.84g环氧树脂E
‑
51、4.2g 3,3'
‑
二硫代二丙酸、0.014g四丁基溴化铵和1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热引发自修复环氧树脂涂层，其特征在于：该环氧树脂涂层首先是以双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为主体，以二硫代二酸为交联剂，以二聚脂肪酸为固化剂，在催化剂的作用下反应生成热引发自修复环氧树脂涂层。2.根据权利要求1所述的一种热引发自修复环氧树脂涂层，其特征在于：所述双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂为环氧树脂E
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51、环氧树脂E
‑
44、环氧树脂E
‑
20、环氧树脂E
‑
12中的一种或多种混合物；所述二硫代二酸为3,3'
‑
二硫代二丙酸、4,4'
‑
二硫代二丁酸、2,2
’‑
二硫代二苯甲酸、2,2'
‑
二硫代二丙酸、3
‑
(2
‑
吡啶二硫代)丙酸中的一种或多种混合物；所述催化剂为四甲基溴化铵、四丙基溴化铵、四丁基溴化铵、四乙基溴化铵、三苯基膦、乙酰丙酮钴(II)、4
‑
二甲氨基吡啶中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种热引发自修复环氧树脂涂层，其特征在于：所述双酚A型二缩水甘油醚环氧树脂与二硫代二酸的摩尔比为1：1～3：1；所述二聚脂肪酸的用量为原料总质量的5～30wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：易国斌，吴建鑫，陈丽晶，林文静，林霄峰，孙影娟，彭艳红，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：