雙組份水性聚氨酯涂料的組成及應(yīng)用

雙組份水性聚氨酯涂料主要由羥基丙烯酸分散體和多異氰酸酯固化劑組成，兼具溶劑型雙組份聚氨酯和水性涂料的優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)產(chǎn)品、木材、塑料、皮革等領(lǐng)域。羥基丙烯酸分散體與多異氰酸酯固化劑進(jìn)行交聯(lián)形成聚氨酯網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程是影響2K-WPU性能的關(guān)鍵因素之一，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)較多關(guān)于2K-WPU涂料固化機(jī)理的研究，Siddiqui等基于含水系統(tǒng)中水的蒸發(fā)會(huì)影響反應(yīng)過(guò)程中熱量變化這一思路，利用DSC測(cè)量反應(yīng)過(guò)程中的熱量變化研究了聚合物的固化反應(yīng)。Hailu K等利用低場(chǎng)核磁共振弛豫法和FTIR研究了聚氨酯固化反應(yīng)隨時(shí)間的進(jìn)展。Li Y等使用動(dòng)態(tài)原位 FTIR監(jiān)測(cè)聚合物反應(yīng)，研究了催化體系對(duì)聚氨酯反應(yīng)固化動(dòng)力學(xué)的影響。

自主型與非自主型智能自修復(fù)涂層

由于涂料表面容易遭受碎石或人為等因素的刮擦、撞擊等，因此具有自修復(fù)的功能的雙組份水性聚氨酯涂料具有較大的市場(chǎng)需求。按結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理的不同，自修復(fù)涂料可分為自主型智能自修復(fù)涂層與非自主型智能自修復(fù)涂層。自主型主要有成膜物質(zhì)型自修復(fù)涂層、緩釋型自修復(fù)涂層等；非自主型包括溫度刺激響應(yīng)機(jī)制型、光刺激響應(yīng)型、形狀記憶型3種。

1.成膜物質(zhì)型自修復(fù)涂層

自主型自修復(fù)中，成膜物質(zhì)型自修復(fù)涂層以成膜物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，成膜物質(zhì)以微膠囊、碳納米管或微脈管等為載體預(yù)先埋植于涂料之中，當(dāng)涂層破損時(shí)，膠囊中的成膜物質(zhì)被釋放并在破損處發(fā)生一系列反應(yīng)，從而對(duì)涂層進(jìn)行修復(fù)?，F(xiàn)有的研究思路基本都是將固化劑做成微膠囊埋植于涂層之中，這種方式雖然可以快速的修護(hù)破損涂層，但缺陷也很明顯。

2.緩釋型自修復(fù)涂層

緩釋型自修復(fù)涂層則是通過(guò)在破損處析出緩蝕劑作用于金屬基底表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)破損涂層的修復(fù)目的。緩釋型自修復(fù)涂料在發(fā)展的過(guò)程中為了解決緩蝕劑對(duì)內(nèi)部腐蝕的問(wèn)題，目前更多的與微膠囊結(jié)合在一起從而更好的實(shí)現(xiàn)其自修復(fù)功能。緩釋型自修復(fù)材料的應(yīng)用很廣，不僅僅局限于器械保護(hù)方面，在農(nóng)業(yè)等其它領(lǐng)域也有相關(guān)研究，而且可結(jié)合生物基的概念進(jìn)行制備，具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)，但如何控制微膠囊負(fù)載物質(zhì)的釋放速率和降低成本是該類型自修復(fù)涂料面臨的.大難題。

3.溫度刺激響應(yīng)機(jī)制型、光刺激響應(yīng)型、形狀記憶型涂層

非自主型自修復(fù)中，溫度響應(yīng)是觸發(fā)自修復(fù)條件中.常見(jiàn)的，目前大部分溫度響應(yīng)自修復(fù)是通過(guò)交聯(lián)線性高分子的熱可逆反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，尤其是Diels —Alder (DA）反應(yīng)。機(jī)制是當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)涂層內(nèi)的共價(jià)鍵發(fā)生可逆分解，被分解的分子流動(dòng)到涂層破損處，并與此處涂層分子重新發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，完成涂層的自修復(fù)。光響應(yīng)自修復(fù)的實(shí)現(xiàn)基于光熱效應(yīng)，相關(guān)的研究既有基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光響應(yīng)自修復(fù)材料，也有通過(guò)類似于加入填料的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)目的，形式比較多，方法靈活。但光響應(yīng)自修復(fù)涂層存在的問(wèn)題也較明顯，比如實(shí)驗(yàn)所用的材料較為昂貴，成本過(guò)高；材料的制備過(guò)程較為復(fù)雜繁瑣，將其應(yīng)用到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的難度較大；光刺激響應(yīng)機(jī)制的自修復(fù)體系基礎(chǔ)理論發(fā)展不成熟等。形狀記憶涂層的.大優(yōu)點(diǎn)是可以快速修復(fù)較大的裂口。在形狀記憶材料和外界條件刺激的共同作用下，涂層可以完成缺陷處的局部形狀修復(fù)。溫度刺激是.常見(jiàn)的外界刺激，將材料加熱到溫度高于熱轉(zhuǎn)變溫度時(shí)形狀記憶效應(yīng)被觸發(fā)，使材料修復(fù)到變形前的狀態(tài)。

此外，將自修復(fù)功能與超疏水、防污等其他性能結(jié)合，從而制備多功能涂層是本領(lǐng)域的研究趨勢(shì)。