基于呋喃、马来酰亚胺Diels-Alder反应的自修复水性聚丙烯酸酯涂料的制备及性能研究

摘要

基于呋喃和马来酰亚胺之间的可逆Diels-Alder(DA)反应,成功制得一种通过热驱动而具备自修复特性的水性聚丙烯酸酯涂料,并对自修复的条件进行了探索和优化。首先合成带呋喃官能团的丙烯酸酯单体(FEEMA),将其与常用的丙烯酸单体无皂乳液共聚合,得到稳定的水性丙烯酸酯乳液,并对其进行红外光谱、凝胶渗透色谱和粒径测试。其次设计合成出能够水分散的、带聚醚链的双马来酰亚胺(D-400-BMI),使其与水性丙烯酸酯乳液进行Diels-Alder反应得到水性聚丙烯酸酯交联膜。利用红外光谱及差示扫描量热法跟踪不同条件下的Diels-Alder反应和retro-DA过程,结果表明当聚合物中的FEEMA质量分数为30%、甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯质量比为1∶5时,由自制的较软链段分子D-400-BMI制备的交联膜有较好的修复性能。交联膜被划伤后,经140℃热处理再缓慢冷却至室温,可对表面划伤和摩擦痕迹有良好的修复效果。此外,制备的交联膜还具备良好的耐热性能和机械性能,在表面涂层划痕和微裂纹自修复方面有潜在应用前景。