雙組份水性聚氨酯涂料的組成及應用

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勢，已廣泛應用于汽車、工業產品、木材、塑料、皮革等領域。羥基丙烯酸分散體與多異氰酸酯固化劑進行交聯形成聚氨酯網絡的過程是影響2K-WPU性能的關鍵因素之一，國內外已經較多關于2K-WPU涂料固化機理的研究，Siddiqui等基于含水系統中水的蒸發會影響反應過程中熱量變化這一思路，利用DSC測量反應過程中的熱量變化研究了聚合物的固化反應。Hailu K等利用低場核磁共振弛豫法和FTIR研究了聚氨酯固化反應隨時間的進展。Li Y等使用動態原位 FTIR監測聚合物反應，研究了催化體系對聚氨酯反應固化動力學的影響。

自主型與非自主型智能自修復涂層

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

1.成膜物質型自修復涂層

自主型自修復中，成膜物質型自修復涂層以成膜物質來實現自修復，成膜物質以微膠囊、碳納米管或微脈管等為載體預先埋植于涂料之中，當涂層破損時，膠囊中的成膜物質被釋放并在破損處發生一系列反應，從而對涂層進行修復?，F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破損涂層，但缺陷也很明顯。

2.緩釋型自修復涂層

緩釋型自修復涂層則是通過在破損處析出緩蝕劑作用于金屬基底表面，從而實現對破損涂層的修復目的。緩釋型自修復涂料在發展的過程中為了解決緩蝕劑對內部腐蝕的問題，目前更多的與微膠囊結合在一起從而更好的實現其自修復功能。緩釋型自修復材料的應用很廣，不僅僅局限于器械保護方面，在農業等其它領域也有相關研究，而且可結合生物基的概念進行制備，具有環保優勢，但如何控制微膠囊負載物質的釋放速率和降低成本是該類型自修復涂料面臨的.大難題。

3.溫度刺激響應機制型、光刺激響應型、形狀記憶型涂層

非自主型自修復中，溫度響應是觸發自修復條件中.常見的，目前大部分溫度響應自修復是通過交聯線性高分子的熱可逆反應實現的，尤其是Diels —Alder (DA）反應。機制是當溫度達到一定程度時涂層內的共價鍵發生可逆分解，被分解的分子流動到涂層破損處，并與此處涂層分子重新發生交聯反應，完成涂層的自修復。光響應自修復的實現基于光熱效應，相關的研究既有基于結構設計光響應自修復材料，也有通過類似于加入填料的方式來實現目的，形式比較多，方法靈活。但光響應自修復涂層存在的問題也較明顯，比如實驗所用的材料較為昂貴，成本過高；材料的制備過程較為復雜繁瑣，將其應用到大規模工業生產中的難度較大；光刺激響應機制的自修復體系基礎理論發展不成熟等。形狀記憶涂層的.大優點是可以快速修復較大的裂口。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。溫度刺激是.常見的外界刺激，將材料加熱到溫度高于熱轉變溫度時形狀記憶效應被觸發，使材料修復到變形前的狀態。

此外，將自修復功能與超疏水、防污等其他性能結合，從而制備多功能涂層是本領域的研究趨勢。