本發(fā)明一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑及其制備方法屬涂料領(lǐng)域，具體涉及改性聚氨酯涂料。
背景技術(shù)：
無溶劑聚氨酯彈性體涂層具有優(yōu)異的耐磨、抗沖擊、抗空蝕、耐水、絕緣、耐腐蝕和減震等綜合性能，且無voc污染，是一種高防護性能的環(huán)保型金屬防護涂層，廣泛應(yīng)用于水電、船舶、石油化工、礦山機械、橋梁、水力機械等各種領(lǐng)域。
與金屬基材具有可靠的粘接強度是無溶劑聚氨酯彈性體涂層發(fā)揮其保護作用和功能性的前提。但無溶劑聚氨酯彈性體涂層的干燥速度快，直接應(yīng)用于金屬表面時，潤濕性能差，粘接強度低，在許多工況中如氣蝕、沖刷和沖擊條件下，易脫落而失去防護功能，限制了其在相關(guān)工況條件下的應(yīng)用，使用常規(guī)與金屬基材粘接強度較高的環(huán)氧底漆，也存在聚氨酯彈性體涂層與環(huán)氧涂層層間結(jié)合強度不足，使用中出現(xiàn)層間脫落的問題。
對于相同粗糙度的表面，涂層的粘接力大小的主要取決于涂層的分子作用力。涂層粘接力的產(chǎn)生主要有兩個階段。第一階段是液體聚合物分子借助于布朗運動向基體表面擴散，使兩者所有的極性基團或鏈節(jié)相互靠近；第二階段兩種分子間距離逐步縮短，并產(chǎn)生相互吸附作用，達到穩(wěn)定。
無溶劑聚氨酯彈性體涂層因固化反應(yīng)速度較快，聚合物分子向基地表面擴散并形成較強粘附力的難度較大，因此制備同時與金屬基材和聚氨酯彈性體涂層具有良好粘接強度的過渡底涂劑，可進一步提高無溶劑聚氨酯彈性體涂層的可靠性，對聚氨酯彈性體涂層的應(yīng)用具有重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑，克服現(xiàn)有無溶劑聚氨酯彈性體涂層在金屬基材表面附著力差的難題，使無溶劑聚氨酯彈性體在金屬表面獲得高粘結(jié)強度，有效解決聚氨酯彈性體涂層在氣蝕、沖刷和沖擊等條件下的脫落問題。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一、本發(fā)明一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑，由底涂劑基料和促進劑兩組份組成，按質(zhì)量計，其底涂劑基料為100份，促進劑為10～50份，所述底涂劑基料，其按質(zhì)量計組分配方如下：
濕氣固化聚氨酯樹脂：
二異氰酸酯與醇解蓖麻油的反應(yīng)產(chǎn)物60～80份；
附著力促進劑：
環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑0.4～0.8份；
消泡劑：
改性聚硅氧烷、聚醚、或高級醇類消泡劑0.3～0.8份；
流平劑：
丙烯酸酯共聚物、有機硅或氟碳化合物類0.5～1份；
有機溶劑：
乙酸丁酯和二甲苯的混合物15～25份。
所述濕氣固化聚氨酯樹脂，按質(zhì)量計，其二異氰酸酯與醇解蓖麻油的反應(yīng)產(chǎn)物之二異氰酸酯與醇解蓖麻油的比為40～50︰20～30，其中二異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯中的一種或兩種。
所述有機溶劑，按質(zhì)量計，乙酸丁酯與二甲苯的比為30︰40～70。
所述促進劑，其按質(zhì)量計組分配方如下：
混合催化劑：
有機鋅與有機鉍的混合物0.02～0.08份；
有機溶劑：
二甲苯15～25份。
所述混合催化劑，按質(zhì)量計，有機鋅與有機鉍的比例為有機鋅︰有機鉍=80︰10～20。
二、本發(fā)明一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑的制備方法是：
（1）按配比將濕氣固化聚氨酯樹脂、附著力促進劑、消泡劑、流平劑和有機溶劑加入到分散罐中，高速攪拌分散均勻，得到底涂劑基料；
（2）按質(zhì)量計，根據(jù)步驟（1）制備的底涂劑基料的總量，按底涂劑基料︰促進劑為100︰10～50份的比例，準備促進劑；
（3）按配比將混合催化劑和有機溶劑加入到分散罐中，高速攪拌均勻，得到促進劑。
所述的濕氣固化聚氨酯樹脂制作步驟為：
取一定量的二異氰酸酯至反應(yīng)釜中，按質(zhì)量計二異氰酸酯︰醇解蓖麻油比為40～50︰20～30的比例，逐步加入醇解蓖麻油，攪拌均勻，加熱至75℃，保溫2～4h，冷卻至常溫，得到所述濕氣固化聚氨酯樹脂。
三、本發(fā)明一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑的使用方法是：
根據(jù)質(zhì)量計配比，將底涂劑基料與促進劑混合均勻，采用噴涂、刷涂和滾涂等方式，施涂于基材表面，表干后，按無溶劑聚氨酯彈性體涂層的施工方法，將無溶劑聚氨酯彈性體涂層施涂在表干的底涂劑表面，干燥固化7天后，無溶劑聚氨酯彈性體涂層在金屬表面即具有優(yōu)異的粘接強度。
本發(fā)明一種提高金屬表面聚氨酯彈性體涂層附著力的粘結(jié)底涂劑采用濕氣固化的聚氨酯樹脂為主體成膜物，其可在空氣中單獨固化；使用有機鋅和有機鉍環(huán)保型催化劑作為促進劑，可加速濕氣固化聚氨酯樹脂的干燥速度，通過調(diào)整濕氣固化聚氨酯樹脂與促進劑的比例可調(diào)節(jié)底涂劑的表干時間由半小時至12小時間的任何時間，有利于無溶劑聚氨酯彈性體涂層施工周期的安排，避免因施工周期不合理，導致無溶劑聚氨酯彈性體涂層在粘接底層未干燥或過固化的狀態(tài)下涂裝，而影響彈性體涂層的附著力。濕氣固化的聚氨酯樹脂由二異氰酸酯和醇解蓖麻油制備，其與無溶劑聚氨酯彈性體具有優(yōu)異的配套性，其中大量的活性異氰酸酯基團，與無溶劑聚氨酯彈性體中的擴鏈劑二元胺或二元醇反應(yīng)，使無溶劑聚氨酯彈性體與底涂劑形成化學鍵合，保證其層間結(jié)合強度；醇解蓖麻油含有多個羥基，與二異氰酸酯反應(yīng)制備的聚氨酯樹脂中，極性基團含量較高，固化后的底涂劑可與金屬表面形成較高的粘接強度，與濕氣反應(yīng)固化后的底涂劑交聯(lián)度大，內(nèi)聚強度高。另外，本發(fā)明在涂料配方加入少量的硅烷偶聯(lián)劑，進一步提高底涂劑與金屬基材的粘接強度。
在碳鋼、不銹鋼、鋁合金和銅合金等金屬表面使用本發(fā)明所述的粘結(jié)底涂劑后，再施涂無溶劑聚氨酯彈性體涂層，可有效的提高無溶劑聚氨酯彈性體涂層在金屬表面的附著力，其結(jié)合強度≥12mpa，保證涂層聚氨酯彈性體涂層在氣蝕、沖刷條件下不脫落。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1：
一、濕氣固化聚氨酯樹脂制備：
按質(zhì)量計，取二異氰酸酯（二苯基甲烷二異氰酸酯）80份至反應(yīng)釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油40份，攪拌均勻，加熱至75℃，保溫2～4h，冷卻至常溫，得到濕氣固化聚氨酯樹脂。
二、粘結(jié)底涂劑的制備：
按質(zhì)量計配比將濕氣固化聚氨酯樹脂60份、附著力促進劑（kh560）0.4份、消泡劑（改性聚硅氧烷defom5500）0.3份、流平劑(丙烯酸酯共聚物levelol495）0.5份和有機溶劑（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰40）15份，加入到分散罐中，高速攪拌分散均勻，得到底涂劑基料；
按質(zhì)量計，取有機鋅（krzn1）80份和有機鉍（krbi-1）10份混合攪拌均勻，得到混合催化劑；
按質(zhì)量計，將混合催化劑0.02份和有機溶劑（二甲苯）15份混合攪拌均勻，得到促進劑組份。
使用時，按質(zhì)量計組成100份底涂劑基料中加入10份促進劑，混合均勻后，可采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。漆膜表干時間12小時左右。
實施例2：
一、濕氣固化聚氨酯樹脂制備：
按質(zhì)量計，取二異氰酸酯（甲苯二異氰酸酯tdi）100份至反應(yīng)釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油60份，攪拌均勻，加熱至75℃，保溫2～4h，冷卻至常溫，得到濕氣固化聚氨酯樹脂。
二、粘結(jié)底涂劑的制備：
按質(zhì)量計配比將濕氣固化聚氨酯樹脂80份、附著力促進劑（kh560）0.8份、消泡劑（改性聚硅氧烷defom5500）0.8份、流平劑(丙烯酸酯共聚物levelol495）1份和有機溶劑（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰70）25份，加入到分散罐中，高速攪拌分散均勻，得到底涂劑基料；
按質(zhì)量計，取有機鋅（krzn1）80份和有機鉍（krbi-1）20份混合攪拌均勻，得到混合催化劑；
按質(zhì)量計，將混合催化劑0.08份和有機溶劑（二甲苯）25份混合攪拌均勻，得到促進劑組份。
使用時，按質(zhì)量計組成100份底涂劑基料中加入50份促進劑，混合均勻后，可采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。漆膜表干時間0.5小時左右。
實施例3：
一、濕氣固化聚氨酯樹脂制備：
按質(zhì)量計，取二異氰酸酯（二苯基甲烷二異氰酸酯70份，異佛爾酮二異氰酸酯20份）至反應(yīng)釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油50份，攪拌均勻，加熱至75℃，保溫2～4h，冷卻至常溫，得到濕氣固化聚氨酯樹脂。
二、粘結(jié)底涂劑的制備：
按質(zhì)量計配比將濕氣固化聚氨酯樹脂70份、附著力促進劑（kh560）0.6份、消泡劑（改性聚硅氧烷defom5500）0.5份、流平劑(丙烯酸酯共聚物levelol495）0.8份和有機溶劑（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰60）20份，加入到分散罐中，高速攪拌分散均勻，得到底涂劑基料；
按質(zhì)量計，取有機鋅（krzn1）80份和有機鉍（krbi-1）15份混合攪拌均勻，得到混合催化劑；
按質(zhì)量計，將混合催化劑0.08份和有機溶劑（二甲苯）25份混合攪拌均勻，得到促進劑組份。
使用時，按質(zhì)量計組成100份底涂劑基料中加入30份促進劑，混合均勻后，可采用噴涂、刷涂和滾涂等方式涂裝即可。漆膜表干時間6小時左右。