【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂料，具体涉及一种自修复防水涂料及其制备方法。
技术介绍
1、涂料作为一种起到保护和装饰作用的涂层材料，在工业生产、建筑以及日常生活中的各个方面都具有广泛的应用。但是在某些环境中，涂层表面会出现一些肉眼看不到的缝隙，这些缝隙长时间暴露在空气、水分等环境下，会逐渐变大，最终导致涂层从基材表面脱落，大大降低了涂层的保护寿命。为了提高涂料的寿命，通常采用添加各类助剂的方式来延长，但是这种方式成本高、效果一般。
2、聚氨酯涂料在使用过程中难以避免会受到刮擦磕碰等机械损伤，导致涂层被刮花甚至产生裂痕，影响材料外观并导致材料防水性能下降甚至断裂而降低其使用寿命。此外，由于聚氨酯自身不具备阻燃性能，限制了聚氨酯涂料在建筑、木材以及装饰等领域的应用，因此，如何提高聚氨酯的自修复性能以及阻燃性能，从而延长涂层的使用寿命和使用范围成为当前研究者们密切关注的内容。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种自修复防水涂料及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种自修复防水涂料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：聚酯多元醇40-50份，全氟聚醚二醇15-25份，二异氰酸酯15-25份，改性扩链剂5-8份，丙二醇8-10份，催化剂1-2份，去离子水20-30份，阻燃纳米填料5-7份；
4、所述阻燃纳米填料由以下步骤制备：
5、步骤a1、在氮气条件下，将(3-羟基-4-(甲氧基羰基)苯基)
6、
7、步骤a1中(3-羟基-4-(甲氧基羰基)苯基)硼酸上的酚羟基能够与三聚氯氰上的氯原子发生取代反应，从而在体系中引入了b原子和n原子，提高了基体的阻燃性能，这是由于含有b元素的硼酸基团受热脱水形成硼氧六环结构，而硼氧六环结构会进一步受热形成b-o-c炭层覆盖在基体表面，起到隔热阻氧的作用，并促进初始残炭的形成，发挥成炭剂的作用，阻止基体持续燃烧；
8、进一步地，(3-羟基-4-(甲氧基羰基)苯基)硼酸、氢氧化钠、四氢呋喃和三聚氯氰四氢呋喃溶液的用量比为0.015-0.03mol：0.032-0.064mol：40-80ml：40-80ml，三聚氯氰四氢呋喃溶液中三聚氯氰和四氢呋喃的用量比为0.005-0.01mol：40-80ml。
9、步骤a2、将中间产物1加入含有四氢呋喃的反应器中，再加入氢氧化钠溶液，加热至60-70℃回流2.5-3.5h，待反应完成后，旋蒸除去四氢呋喃，然后加入去离子水，并用1m的hcl调节ph为1-2，搅拌30-45min，待反应结束后，离心、洗涤，并将固体产物在60℃下真空干燥6h，即得有机配体，结构式如下：
10、
11、步骤a2中通过酯的水解反应得到含有羧基的有机配体，其中羧基的存在使其可以作为合成金属有机框架的有机配体；含有的三嗪环在受热分解后能够释放出n2、nh3等不燃性气体，稀释基体表面的氧气以及聚合物燃烧过程中产生的气态可燃物的浓度，从而达到气相阻燃的作用；此外，这些不燃性气体会促进炭层膨胀，提高炭层的隔热能力，阻止燃烧过程中可燃物的滴落，防止火势蔓延。
12、进一步地，中间产物1、四氢呋喃、氢氧化钠溶液和去离子水的用量比为0.5-1.5g：12-36ml：10-30ml：5-8ml，氢氧化钠溶液中氢氧化钠和去离子水的用量比为0.4g：20ml。
13、步骤a3、将四氯化锆加入含有浓盐酸和n，n-二甲基甲酰胺的反应器中并超声处理10-30min，然后将有机配体n，n-二甲基甲酰胺溶液加入反应器中超声处理20min，将获得的混合物转移至高压釜中，并在80℃下水热反应12h，待反应结束后，自然冷却至室温，将产物离心、洗涤，并在120℃下真空干燥12h，即得阻燃纳米填料；
14、进一步地，四氯化锆、浓盐酸、n，n-二甲基甲酰胺和有机配体n，n-二甲基甲酰胺溶液的用量比为0.25-0.75g：2-4ml：10-30ml：20-60ml，有机配体n，n-二甲基甲酰胺溶液中有机配体和n，n-二甲基甲酰胺的用量比为0.3g：20ml。
15、所述改性扩链剂由以下步骤制备：
16、步骤b1、将3-氨基苯硼酸加入混合液中，搅拌混合均匀，在室温下加入三甲基氯硅烷，回流1.5h，然后冷却至0℃，再将溶于氯仿的三乙胺和三苯甲基氯加入反应器中，混合搅拌1h后，加入甲醇，浓缩、萃取、干燥，即得化合物1；
17、步骤b1中通过引入三苯甲基保护基来对三羟甲基氨基甲烷中的氨基进行保护，在后续实验中在对其进行脱保护，来实现氨基与酰氯的反应，从而形成酰胺结构；
18、进一步地，3-氨基苯硼酸、三甲基氯硅烷、混合液、三乙胺、三苯甲基氯、氯仿和甲醇的用量比为0.01mol：0.01mol：19ml：0.025mol：0.01mol：10ml：2ml，混合液中三氯甲烷和乙腈的体积比为5：1。
19、步骤b2、将化合物1和乙二醇胺加入含有n，n-二甲基甲酰胺的反应器中，加热至40℃反应1-2h，待反应结束后，冷却至室温，洗涤、重结晶，即得中间体1，结构式如下：
20、
21、步骤b2中乙二醇胺上的羟基与化合物1中的羟基发生酯化反应，生成硼酸酯键，使基体具有很好的自修复性能，这是由于硼酸酯键在聚合物中是一种动态可逆的共价键，在受到外界的破坏形成裂纹或断裂后，基体中具有很强亲电性的氧原子，能够引发分子内的氧化还原反应，使被氧化的硼离子和还原的氧分子会互相结合形成新的硼酸酯键，从而修复受损部分；
22、进一步地，化合物1、乙二醇胺和n，n-二甲基甲酰胺的用量比为0.025-0.05mol：0.025-0.05mol：50-100ml。
23、步骤b3、将中间体1和二月桂酸二丁基锡加入含有n，n-二甲基甲酰胺的反应器中搅拌混合均匀，再缓慢滴加2，4-甲苯二异氰酸酯，并在氮气条件下加热至60℃持续反应2-3h，待反应结束后，冷却至室温，冷却至30℃后加入醋酸回流10-15min，洗涤、重结晶，即得中间体2，结构式如下：
24、
25、步骤b3中2，4-甲苯二异氰酸酯上的异氰酸酯基与中间体1上的仲胺发生加成反应，并对氨基进行脱保护，合成端氨基化合物，氨基能够参与后续反应，与酰氯基团反应生成酰胺；
26、进一步地，中间体1、2，4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、n，n-二甲基甲酰胺和醋酸的用量比为0.01-0.03mol：0.005-0.015mol：1-2ml：20-30ml：40ml。
27、步骤b4、将中间体2加入含有二甲本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自修复防水涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚酯多元醇40-50份，全氟聚醚二醇15-25份，二异氰酸酯15-25份，改性扩链剂5-8份，丙二醇8-10份，催化剂1-2份，去离子水20-30份，阻燃纳米填料5-7份；
2.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤A1中(3-羟基-4-(甲氧基羰基)苯基)硼酸、氢氧化钠、四氢呋喃和三聚氯氰四氢呋喃溶液的用量比为0.015-0.03mol：0.032-0.064mol：40-80mL：40-80mL，三聚氯氰四氢呋喃溶液中三聚氯氰和四氢呋喃的用量比为0.005-0.01mol：40-80mL。
3.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤A2中中间产物1、四氢呋喃、氢氧化钠溶液和去离子水的用量比为0.5-1.5g：12-36mL：10-30mL：5-8mL，氢氧化钠溶液中氢氧化钠和去离子水的用量比为0.4g：20mL。
4.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤A3中四氯化锆、浓盐酸、N，N-二甲基甲酰胺和有机配体N，N-二甲基甲酰胺
5.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，所述改性扩链剂由以下步骤制备：
6.根据权利要求5所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤B1中3-氨基苯硼酸、三甲基氯硅烷、混合液、三乙胺、三苯甲基氯、氯仿和甲醇的用量比为0.01mol：0.01mol：19mL：0.025mol：0.01mol：10mL：2mL，混合液中三氯甲烷和乙腈的体积比为5：1。
7.根据权利要求5所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤B2中化合物1、乙二醇胺和N，N-二甲基甲酰胺的用量比为0.025-0.05mol：0.025-0.05mol：50-100mL。
8.根据权利要求5所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤B3中中间体1、2，4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、N，N-二甲基甲酰胺和醋酸的用量比为0.01-0.03mol：0.005-0.015mol：1-2mL：20-30mL：40mL。
9.根据权利要求5所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤B4中中间体2、二甲基乙酰胺、三乙胺、对羟基苯甲酰氯、去离子水和乙醇溶液的用量比为0.15-0.45mol：50-150mL：7-21mL：0.3-0.9mol：100-200mL：100mL，乙醇溶液中乙醇和去离子水的体积比为2：1。
10.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自修复防水涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚酯多元醇40-50份，全氟聚醚二醇15-25份，二异氰酸酯15-25份，改性扩链剂5-8份，丙二醇8-10份，催化剂1-2份，去离子水20-30份，阻燃纳米填料5-7份；
2.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤a1中(3-羟基-4-(甲氧基羰基)苯基)硼酸、氢氧化钠、四氢呋喃和三聚氯氰四氢呋喃溶液的用量比为0.015-0.03mol：0.032-0.064mol：40-80ml：40-80ml，三聚氯氰四氢呋喃溶液中三聚氯氰和四氢呋喃的用量比为0.005-0.01mol：40-80ml。
3.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤a2中中间产物1、四氢呋喃、氢氧化钠溶液和去离子水的用量比为0.5-1.5g：12-36ml：10-30ml：5-8ml，氢氧化钠溶液中氢氧化钠和去离子水的用量比为0.4g：20ml。
4.根据权利要求1所述的一种自修复防水涂料，其特征在于，步骤a3中四氯化锆、浓盐酸、n，n-二甲基甲酰胺和有机配体n，n-二甲基甲酰胺溶液的用量比为0.25-0.75g：2-4ml：10-30ml：20-60ml，有机配体n，n-二甲基甲酰胺溶液中有机配体和n，n-二甲基甲酰胺的用量比为0.3g：20ml。
5.根据权利要求1所述的一种自修复...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宏强，
申请(专利权)人：山东卓高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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