專利名稱：：一種高耐候性、自修復(fù)性涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于戶外設(shè)備、裝備和構(gòu)筑物裝飾和防腐功能的高耐候性、自修復(fù)性涂層，屬于化工涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：涂層(coating)是涂料施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了防護、絕緣、裝飾等目的，涂布于金屬、織物、塑料等基體上的塑料薄層。一般涂料所得涂層較薄，約在2050微米，厚漿型涂料則一次可得厚達1毫米以上的涂層。涂層是人類歷史上最古老的技術(shù)之一，也是大氣環(huán)境中最重要和最常見的裝飾和防護手段，而大氣環(huán)境中有機涂層一般均存在一定量的光敏性雜質(zhì)或組分，通過這些光敏成分吸收太陽光中紫外光能，涂層將吸收的光能作用于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的較弱化學(xué)鍵，使其不可避免地發(fā)生裂解或某種形式的轉(zhuǎn)變，宏觀表現(xiàn)為變色、變脆、降解、開裂等，從而引起外觀、力學(xué)性能、介電性能和防腐蝕性能的劣化，最終失去使用價值，甚至?xí)?dǎo)致基底材料嚴重腐蝕發(fā)生事故。為了減輕紫外線對樹脂涂層的破壞，常采用紫外線穩(wěn)定劑、抗氧化劑或位阻胺光穩(wěn)定劑等被動延緩紫外光的破壞作用，但是這些添加劑由于下列原因?qū)е聵渲€(wěn)定性下降:物理損耗(揮發(fā)性、遷移、收縮、在配方中其它組分上的吸收)；化學(xué)分解；與基質(zhì)的分解產(chǎn)物之間的反應(yīng)。一旦涂層被破壞，無法進行自修復(fù)，只能更換，這將對野外大型構(gòu)筑物或軍事設(shè)施的安全性和功能性產(chǎn)生嚴重影響。為了提高涂層耐候性，選用高耐候性的基體樹脂，如氟樹脂、硅樹脂或脂肪族聚氨酯等則會造成涂料成本過高，經(jīng)過氟改性基體樹脂還存在附著力和配套性差等缺點，而且推廣應(yīng)用技術(shù)難度高。光固化樹脂(又稱光敏樹脂)含有不飽和官能團，能在紫外光照射下由光敏劑引發(fā)聚合反應(yīng)，生成不溶的涂膜。光固化樹脂主要包括聚氨酯丙烯酸酯、雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和丙烯酸類單體等。雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯具有固化速度快、涂膜耐化學(xué)溶劑性能好，硬度高等特點。聚氨酯丙烯酸酯具有柔韌性好、耐磨等特點。但目前光固化樹脂主要用于紙張、塑料、皮革和木材等易燃底材上的光固化涂料中，具有固化時間短、固化溫度低、揮發(fā)分低等優(yōu)點。因光固化樹脂必須在光敏劑引發(fā)下才能反應(yīng)，故在普通的聚氨酯涂料、氯化樹脂涂料和聚酯樹脂涂料中尚沒有應(yīng)用和研究。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中，用于戶外設(shè)備、裝備和構(gòu)筑物裝飾和防腐功能的涂層耐候性差、無自修復(fù)性等不足，本發(fā)明的目的是提供一種高耐候性、自修復(fù)性涂層。本發(fā)明采用的技術(shù)手段是一種高耐候性、自修復(fù)性涂層，其特征在于，將單體光固化樹脂添加到涂料體系中，分散均勻后噴涂或刷涂成膜，得到具有較高耐候性和自修復(fù)性能的涂層。所述單體光固化樹脂的添加重量為涂料體系基體樹脂0.5—5%。進一步，所述單體光固化樹脂包括聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或丙烯酸類中的至少一種。所述涂料體系包括聚氨酯、氯化樹脂或聚酯樹脂中的至少一種。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果-因涂層大氣老化的主要原因是由于受紫外光影響，本發(fā)明人提出在聚氨酯、氯化樹脂或聚酯樹脂涂層中添加光固化樹脂，以光固化樹脂吸收部分紫外光而延緩?fù)繉永匣瑫r利用導(dǎo)致涂層老化的紫外光作為激發(fā)信號，促使涂層中添加的光固化樹脂在涂層表層發(fā)生光固化反應(yīng)形成新涂層，阻止涂層的老化破壞，提高耐候性并實現(xiàn)涂層的自修復(fù)。本發(fā)明的原理為在太陽光的紫外光和空氣中的氧氣共同作用下，涂層樹脂發(fā)生自然老化，產(chǎn)生自由基，添加的光固化樹脂本身發(fā)生固化成膜需要自由基的引發(fā)，因此在涂層發(fā)生老化時光固化樹脂將涂層老化產(chǎn)生的自由基破壞并發(fā)生自身聚合，形成涂層將已經(jīng)被破壞的涂層粘接，實現(xiàn)吸收紫外光并捕捉其產(chǎn)生的破壞性的自由基，提高涂層耐候性，同時對涂層進行一定的修復(fù)的功能。具體實施方式為表明本發(fā)明的效果，下面通過具體的實施例進一步說明本發(fā)明。但是，應(yīng)當(dāng)理解為，這些實施例僅僅是用于更詳細具體地說明之用，而不應(yīng)理解為用于以任何形式限制本發(fā)明。表1為根據(jù)本發(fā)明列舉的幾個實施例(表1)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>制膜、性能檢測、結(jié)論及機理分析如下按表1所述配方(光固化樹脂的添加重量以基體樹脂的重量計)，分別將稱量好的光固化樹脂添加到聚氨酯、氯化樹脂或聚酯樹脂涂料中，并攪拌均勻，涂膜制備，以備線棒涂布。用線棒涂布器，分別將上述涂料涂在表面處理過的馬口鐵板(按照GB/T9271《色漆和清漆標(biāo)準(zhǔn)制板》)上，室溫固化至實干。干膜厚度約30士5^un(根據(jù)GB/T1865《色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露》)涂層性能測試包括老化前、后的基本力學(xué)(如硬度)、光學(xué)(如黃度指數(shù))及老化性能(如失光率、開裂等級等)測定。光老化前后涂膜的硬度檢測結(jié)果空白樣板和改性的樣板輻照前的鉛筆硬度都是2H，表明添加少量改性劑未對漆膜硬度造成不利影響；改性的樣板經(jīng)1300h的QUV老化后的鉛筆硬度都降低為H，而空白樣板(天竹牌)降為HB。天竹牌空白樣板發(fā)生穿透整個涂膜的開裂，失光率為49%，黃度指數(shù)為20.6%，最優(yōu)改性劑(光固化樹脂)添加量依次為1.25%E、3.75%和3.75%C，輕微開裂，失光率30%左右，黃度指數(shù)維持在16.5%;而三峽牌空白樣板老化后沒有發(fā)現(xiàn)開裂現(xiàn)象，失光率為28%，黃度指數(shù)為11.2%,改性的最優(yōu)結(jié)果為，添加2.5%B可將失光率降為17.5%，添加1.25%A可將黃度指數(shù)降低到7.6。/。，失光率16%左右。本發(fā)明的創(chuàng)新在于，將光固化樹脂，如聚氨酯丙烯酸酯、雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸類單體(二縮三丙二醇雙丙烯酸酯、1，4一環(huán)氧乙垸環(huán)己垸雙丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯)等，添加到聚氨酯等涂料體系中，分散均勻后噴涂或刷涂成膜，即得具有較高耐候性和自修復(fù)性能的涂層，添加量在0.5-5%。芳香族聚氨酯涂層的耐候性由QUV老化500小時提高到1000小時。通過反復(fù)試驗證明，涂層紫外光透過率降低，光澤度和黃變變化緩慢，耐候性能顯著提高，成本基本沒有變化，涂層的機械物理性能和裝飾性能沒有變化。而沒有添加光固化樹脂的涂層，在自由基的作用下加速破壞，而單獨的光固化樹脂沒有自由基的引發(fā)也不能固化成膜。權(quán)利要求1、一種高耐候性、自修復(fù)性涂層，其特征在于，將單體光固化樹脂添加到涂料體系中，分散均勻后噴涂或刷涂成膜，得到具有較高耐候性和自修復(fù)性能的涂層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐候性、自修復(fù)性涂層，其特征在于，所述單體光固化樹脂的添加重量為涂料體系基體樹脂的0.5—5%。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐候性、自修復(fù)性涂層，其特征在于，所述單體光固化樹脂為聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或丙烯酸類中的至少一種。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐候性、自修復(fù)性涂層，其特征在于，所述涂料體系包括聚氨酯、氯化樹脂或聚酯樹脂中的至少一種。全文摘要本發(fā)明提供一種高耐候性、自修復(fù)性涂層，是將單體光固化樹脂添加到涂料體系中，分散均勻后噴涂或刷涂成膜，得到具有較高耐候性和自修復(fù)性能的涂層。所述單體光固化樹脂的添加重量為涂料體系基體樹脂的0.5-5％。本發(fā)明利用太陽光的紫外光和空氣中氧氣的共同作用，以光固化樹脂吸收部分紫外光而延緩?fù)繉永匣瑫r利用導(dǎo)致涂層老化的紫外光作為激發(fā)信號，促使涂層中添加的光固化樹脂在涂層表層發(fā)生光固化反應(yīng)形成新涂層，阻止涂層的老化破壞，提高耐候性并實現(xiàn)涂層的自修復(fù)。文檔編號C09D5/00GK101629030SQ200910104530公開日2010年1月20日申請日期2009年8月3日優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日發(fā)明者斌向,張勝濤,朱仁慶,賀海云,奉韋申請人:重慶大學(xué)