本发明属于金属底漆领域，更具体地，涉及一种水性粘结底漆及其制备方法。
背景技术：
水性粘结底漆可用于碳钢、不锈钢或镁铝合金底材(或原有涂层)和上层涂层(包括但不限于自粘防水层，隔热反射涂层，保温层)之间，可提供底材(或原有涂层)和上层涂层之间良好的层间附着力，并在上层涂层或外包裹被破坏，水侵入水性粘结底漆层，金属层，保温层时，能保证涂层不脱落，在一定时长内能够减缓底材局部或大面积生锈起泡。
目前主要有以下两种解决方案：(1)油性环氧底漆。优点：已广泛长期应用，工艺成熟，价格便宜，性能稳定。缺点：污染很大，不符合环保要求。(2)水性底漆。优点：环保，性能与油性环氧底漆相当，快干，基本不改变原有生产节奏。缺点：价格较高。
cn101386765a公开了一种环氧底漆及其使用方法，主要由主漆、固化剂及稀释剂三种组分混合而成，主漆：固化剂：稀释剂＝6：0.5-0.7：2-3,重量比，主漆中，环氧树脂的重量百分比为20.0-30.0％，环氧树脂的环氧当量为400-600。该环氧底漆能在如碳钢、不锈钢及较难附着的铝镁合金上表现出优异的附着力，附着力大于2.5kg/cm2。但是上述底漆无防锈颜料，污染大，不符合环保要求。
cn107652857a公开了一种水性粘结剂及其制备方法和应用，主要包括组分a和组分b，按照质量份计所述组分a的组成包括：水性环氧丙烯酸乳液40-60份，颜填料22-48份，成膜剂1-2份，助剂2-3份，水12-30份；组分b为质量份为3-4.5份的固化剂。所述水性粘结剂用于集装箱底漆，可以使所述底漆对箱体完整性的保护作用与油性底漆相同，湿附着力，拉拔附着力，拉伸强度性能优异，具有与油性相当的活化期、耐盐雾性能好，且绿色环保，同时不降低客户现有生产节奏。该发明使用的丙烯酸改性环氧，在泡水较长时间后或高温照射下漆膜易发软变粘，防腐性能偏弱。
cn105713483a公开了一种多功能环氧通用底漆及其制备方法，包括a组分和b组分，a组分和b组分的重量比为：100：20；a组分包括：环氧树脂20-50％，普通颜料15-30％，防锈颜料5-25％，填料5-25％，流平剂0.2-2％，触变剂0.2-1.5％，消泡剂0.2-1％，其他助剂0.5-1％，溶剂10-20％，b组分包括：环氧固化剂30-60％，环氧树脂固化促进剂2-5％，溶剂40-60％；所述其他助剂包括分散剂，润湿剂，加入适量稀释剂调至适用粘度，该发明干燥速度快，附着力好，防腐性能好，但是上述涂料存在稀释剂用量大，污染严重的问题，不符合环保要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，开发一种湿附着力、拉拔附着力、拉伸强度性能优异，具有与油性相当的活化期、耐盐雾性能好，且可用于钢材表面防水涂层、隔热反射涂层、彩钢瓦翻新修缮和其他管道保温层下防腐、钢结构底漆的一种水性粘结底漆，满足国家及行业的环保要求。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种水性粘结底漆，该水性粘结底漆包括组分a和组分b；
组分a包括：
水性改性环氧乳液35-60重量份、颜色填料8-20重量份、云母粉2-10重量份、防锈颜料8-20重量份、成膜助剂1.5-3重量份、助剂3-4.5重量份、水10-30重量份；
相对于组分a，所述防锈颜料的添加量为10wt％-14wt％；
所述助剂包括分散剂0.06-0.1重量份、杀菌剂0.012-0.02重量份、亲水性膨润土0.25-0.4重量份、润湿分散剂0.8-1.2重量份、消泡剂0.3-0.5重量份、气相二氧化硅0.1-0.5重量份、流变助剂0.6-1重量份、防闪锈剂0.4-0.6重量份、底材润湿剂0.4-0.6重量份和ph调整剂0-2重量份；
以固体计，所述水性改性环氧乳液的环氧当量为450-675；
所述水性改性环氧乳液的固含量为50wt％-65wt％；
组分b包括：
水性环氧固化剂4-15重量份；
所述水性环氧固化剂为改性脂肪胺类固化剂和/或聚酰胺类固化剂；
所述水性环氧固化剂的环氧当量与所述水性环氧固化剂的活泼氢当量的比为1：0.6-1；
所述组分a和所述组分b的各组分单位重量份相同。
本发明中，环氧当量定义为：含一个环氧基的树脂量(克/当量)，即水性改性环氧乳液中固体环氧成分的平均分子量除以每一分子所含环氧基数量的值。
根据本发明，所述分散剂发挥常规分散作用，所述润湿分散剂发挥润湿作用，可根据需要选用适用的分散剂或润湿分散剂。
作为优选方案，所述改性脂肪胺类固化剂选自湛新(原氰特)eh613w/80wa和亨斯曼aradur38-1中的至少一种。
作为优选方案，所述聚酰胺类固化剂选自亨斯曼的aradur3986、蓝德堡的ca-8100和君江科技有限公司的wa-05中的至少一种。
作为优选方案，所述水性改性环氧乳液中的环氧树脂为双酚a和/或双酚f类环氧树脂。
作为优选方案，所述水性改性环氧乳液为e20类水性改性环氧乳液。该类型乳液用作本体系a组分的主树脂，其中成膜物为中分子量环氧树脂，含有2-4％助溶剂，呈核壳结构均匀分散在水相中。
作为优选方案，所述水性改性环氧乳液的粒径≤2μm。
根据本发明，本领域技术人员可根据需要对颜色填料进行选择。作为优选方案，所述颜色填料选自钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄和云母氧化铁红中的至少一种。如：氧化铁红和云母氧化铁红、云母氧化铁红和钛白粉。其中，所述钛白粉优选为金红石型钛白粉。
作为优选方案，所述防锈颜料选自铝粉、玻璃鳞片、铬酸盐、磷酸盐和钼酸盐中的至少一种。如玻璃鳞片和铬酸盐、铬酸盐和磷酸盐、钼酸盐和磷酸盐、钼酸盐和磷酸盐等。如一种防锈颜料，其为磷酸锌、三聚磷酸铝和磷钼酸铝锌的混合物，三者的质量比为6：4：2。
作为优选方案，所述成膜助剂选自醇类成膜助剂、醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种。比如：醇类成膜助剂和醇酯类成膜助剂的组合、醇类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂的组合、醇类成膜剂和醇醚类成膜助剂的组合、醇酯类成膜助剂和醇醚类成膜助剂的组合、醇酯类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂的组合、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂的组合或醇醚类和醇酯类与醇醚酯类成膜助剂的组合。
作为进一步的优选方案，所述醇类成膜助剂选自苯甲醇、苯乙醇和对苯二甲醇中的至少一种。如苯甲醇和苯乙醇的组合、苯甲醇和对苯二甲醇的组合、苯乙醇和对苯二甲醇的组合或苯甲醇、苯乙醇和对苯二甲醇的组合等。
作为进一步的优选方案，所述醇酯类成膜助剂选自十二碳醇酯、十六碳醇酯和八碳醇酯中的至少一种；如十二碳醇酯和十六碳醇酯的组合、十二碳醇酯和十八碳醇酯的组合、十六碳醇酯和十八碳醇酯的组合或十二碳醇酯、十六碳醇酯和十八碳醇酯的组合等。
作为进一步的优选方案，所述醇醚类成膜助剂为乙二醇单丁醚和/或丙二醇甲醚；
作为进一步的优选方案，所述醇醚酯类成膜助剂选自乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。如乙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、乙二醇甲醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、丙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯的组合、乙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合、乙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合、丙二醇丁醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯的组合等。
作为优选方案，所述润湿分散剂选自高分子量铵盐类润湿分散剂、丙烯酸高分子聚合物类润湿分散剂、含颜料亲和基团丙烯酸高分子聚合物类润湿分散剂和含有颜料亲和基团的结构化共聚物类溶液润湿分散剂中的至少一种。
作为优选方案，所述消泡剂选自有机硅消泡剂、聚合物消泡剂和矿物油类消泡剂中的至少一种。
作为优选方案，所述底材润湿剂选自聚醚改性有机硅、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、含丙烯酸官能团聚醚改性有机硅和有机改性聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
作为优选方案，所述ph调整剂选自25％-28％氨水和胺类ph调节剂中的至少一种。其中，所述胺类ph调节剂为不带活泼氢的胺类ph调节剂，如二甲基乙醇胺(陶氏化学dmea)。
作为优选方案，所述流变助剂选自聚氨酯类流变助剂、纤维素流变助剂和碱溶胀型流变助剂中的至少一种。
根据本发明，所述防闪锈剂可以是自配的质量浓度为15-20％亚硝酸钠的水溶液，也可以是有机高分子螯合物为主体的水溶液，如普为(上海)新材料科技有限公司生产的coaddtmfr-355，coaddtmfr-5100，美国瑞宝公司生产的raybo60。
根据本发明，所述杀菌剂可选用本领域技术人员常规采用的杀菌剂，作为优选方案，可选用卡松类杀菌剂，如索尔公司生产的mbs，温克公司生产的ktl。
本发明的第二方面提供上述的水性粘结底漆的制备方法，该制备方法包括：
1)第一部分水、分散剂、杀菌剂、亲水性膨润土混合均匀，得到膨润土浆料；
2)步骤1)得到的膨润土浆料与第二部分水、润湿分散剂、第一部分消泡剂混合均匀，加入颜色填料、防锈颜料、气相二氧化硅和云母粉，研磨分散后得到填料浆；
3)将填料浆与水性改性环氧乳液混合均匀，再向体系中加入成膜助剂、流变助剂、防闪锈剂、底材润湿剂、第二部分消泡剂、第三部分水并混合均匀，可选地加入ph调节剂调整体系ph至9-11，得到组分a；
4)将组分a和组分b混合均匀，得到所述水性粘结底漆。
作为优选方案，步骤1)中，控制混合的转速为600rpm-1000rpm，时间为25min-45min。经高速混合后，得到膨润土浆料为粘稠果冻状液体。
作为优选方案，步骤2)中，研磨后的细度为30μm-50μm。
作为优选方案，步骤3)中，加入成膜助剂前，还包括：控制混合的转速为400rpm-800rpm。
作为优选方案，步骤3)中，填料浆与水性改性环氧乳液混合的时间为5min-10min。
作为优选方案，步骤3)中，加第三部分水前，还包括：控制混合的转速为250rpm-400rpm。
作为优选方案，上述方案中，通常控制第一部分水、第二部分水和第三部分水的质量比为15-16：5.5-6.5：7.5-8.5。
作为优选方案，上述方案中，通常控制第一部分消泡剂和第二部分消泡剂的质量比为1：0.5-2。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1)本发明提供一种水性粘结底漆，所述水性粘结底漆可用于保温层下防腐粘结，用于彩钢瓦翻新，用于彩钢瓦屋面隔热反射涂料底漆，用于防水涂层粘结防腐底漆。可以为上层涂层(包括但不限于自粘防水层，隔热反射涂层，保温层)提供良好的附着环境，可以使所述底漆对地材完整性的保护作用与油性底漆相同，具有优异的湿附着力，拉拔附着力，抗形变强度性能强；
2)本发明的水性粘结底漆具有与油性底漆相当的活化期，耐盐雾性能好，且绿色环保，同时不降低客户现有生产，工程施工节奏；
3)本发明的制备方法工艺简单，大幅降低客户的人工施工成本，适用于工业化大生产。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，各组分均通过商购获得，各组分的含量均指重量份。
本发明实施例1-7中，各组分的含量如表1所示。
表1
实施例1-7中，以固体计的水性改性环氧乳液a的环氧当量为475-550(固体环氧)，固含量50wt％-55wt％；以固体计的水性改性环氧乳液b的环氧当量为551-650(固体环氧)，固含量56wt％-65wt％。水性改性环氧乳液a和水性改性环氧乳液b中的环氧树脂均为双酚a类型环氧树脂，属于e20类水性改性环氧乳液，其中成膜物为中分子量环氧树脂，含有2-4％助溶剂，呈核壳结构均匀的分散在水相中(商购获得)。
实施例1-7中，控制水性改性环氧乳液中的环氧当量与固化剂中的活泼氢的当量比为1：0.8。
水性粘结底漆的制备方法包括以下步骤：
1)将第一部分水、分散剂、杀菌剂混合均匀，再加入亲水性膨润土混合均匀，得到膨润土浆料，该膨润土浆料为粘稠果冻状液体；
步骤1)中，控制混合的速度为800rpm，时间为35min；
2)步骤1)得到的膨润土浆料与第二部水、润湿分散剂、第一部分消泡剂混合均匀，加入钛白粉、防锈颜料、气相二氧化硅和云母粉，研磨分散至粒径为30μm，得到填料浆；
3)将填料浆与水性改性环氧乳液混合10min，控制体系转速为600rpm，再向体系中加入成膜助剂、流变助剂、防闪锈剂、底材润湿剂、第二部分消泡剂，将体系转速降低至300rpm，加入第三部分水并混合均匀，加入二甲基乙醇胺(陶氏化学dmea)调整ph至10，得到组分a；
4)将组分a和组分b混合均匀，得到水性粘结底漆。
实施例8
与上述步骤的不同之处在于，步骤2)中，分散研磨至细度为40μm。
实施例9
与上述步骤的不同之处在于，步骤2)中，分散研磨至细度为50μm。
对比例1
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例1的不同之处在于，改变固化剂的用量，控制水性改性环氧乳液中的环氧当量与固化剂中的活泼氢的当量比为1：0.5。
对比例2
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例1的不同之处在于，改变固化剂的用量，控制水性改性环氧乳液中的环氧当量与固化剂中的活泼氢的当量比为1：1.2。
对比例3
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例3的不同之处在于，改变防锈颜料用量，使其用量降低至组分a的8wt％。
对比例4
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例3的不同之处在于，改变防锈颜料用量，使其用量升高至组分a的18wt％。
对比例5
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例1的不同之处在于，无固化剂组分，并将水性改性环氧乳液替换为丙烯酸乳液(陶氏化学的hg-100)。
对比例6
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例1的不同之处在于，无固化剂组分，并将水性改性环氧乳液替换为水性环氧改性丙烯酸(陶氏化学的aeh-20)。
对比例7
本对比例提供一种水性粘结底漆。
与实施例1的不同之处在于，无固化剂组分，并将水性改性环氧乳液替换为水性环氧酯乳液(dic的epiclonh-502-42w)。
各实施例及对比例的制备方法参考上述制备方法。
测试例
对实施例及对比例的各水性粘结底漆进行相关测试，主要包括，初期耐水性、干燥速度、活化期、耐盐雾，拉开法附着力。评分规则，最高为5分，最低为0分，分数越高越好。
其中，初期耐水性测试方法如下：测试基材为不锈钢板，铝板，碳钢板，马口铁拉板60℃干燥3-5min至表干后常温静置4h后泡水；拉开法附着力使用无溶剂ab胶粘结测试；干燥速度测试温度为常温25℃，湿度50％；活化期测试温度为25℃；耐盐雾为5％nacl水溶液。测试结果如下表所示。
具体评测标准如下：
初期耐水性：
5分：漆膜浸泡自来水3天不发白，不起泡，附着力大于3mpa；
4分：漆膜浸泡自来水3天轻微发白，不起泡，附着力0级；
3分：漆膜浸泡自来水3天发白，不起泡，附着力0级；
2分：漆膜浸泡自来水3天发白，个别起泡，附着力1级；
1分：漆膜浸泡自来水3天发白，起泡较多，附着力1级；
0分：漆膜浸泡自来水3天发白，满板起泡，附着力2级及以上.
拉拔强度：
5分：平均拉拔强度大于5mpa；
4分：平均拉拔强度在4mpa；
3分：平均拉拔强度在3mpa；
2分：平均拉拔强度在2mpa；
1分：平均拉拔强度在1mpa；
0分：平均拉拔强度低于1mpa.
干燥速度：
5分：25min以内表干；
4分：30min以内表干；
3分：40min以内表干；
2分：50min以内表干；
1分：60min以内表干；
0分：60min以上未表干；
活化期：
5分：25℃，4h以上；
4分：25℃，4h；
3分：25℃，3h；
2分：25℃，2h；
1分：25℃，1h；
0分：25℃，1h以下；
耐盐雾：
5分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾720h；
4分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾480h；
3分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾240h；
2分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾200h；
1分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾100h；
0分：单层膜，干膜厚度100um，盐雾低于100h；
实施例1-9的性能测试结果如表2所示：
表2
对比例1-7的性能测试结果如表3所示：
表3
通过表2可以看出，实施例1-9的水性粘结剂具有优异的初期耐水性、拉拔强度性能、干燥速度、活化期以及耐盐雾性能，通过表3可以看出，对比例1-7中均有条件不符合本发明的规定，进而造成了性能的下降，而对比例4的相对成本较高，不符合实际生产情况。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
技术特征：
1.一种水性粘结底漆，其特征在于，该水性粘结底漆包括组分a和组分b；
组分a包括：
水性改性环氧乳液30-50重量份、颜色填料8-20重量份、云母粉2-10重量份、防锈颜料8-20重量份、成膜助剂1.5-3重量份、助剂3-6.5重量份、水10-30重量份；
相对于组分a，所述防锈颜料的添加量为10wt％-14wt％；
所述助剂包括分散剂0.06-0.1重量份、杀菌剂0.012-0.02重量份、亲水性膨润土0.25-0.4重量份、润湿分散剂0.8-1.2重量份、消泡剂0.3-0.5重量份、气相二氧化硅0.1-0.5重量份、流变助剂0.6-1重量份、防闪锈剂0.4-0.6重量份、底材润湿剂0.4-0.6重量份和ph调整剂0-2重量份；
以固体计，所述水性改性环氧乳液的环氧当量为450-675；
所述水性改性环氧乳液的固含量为50wt％-65wt％；
组分b包括：
水性环氧固化剂4-15重量份；
所述水性环氧固化剂为改性脂肪胺类固化剂和/或聚酰胺类固化剂；
所述水性环氧固化剂的环氧当量与所述水性环氧固化剂的活泼氢当量的比为1：0.6-1；
所述组分a和所述组分b的各组分单位重量份相同。
2.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，
所述颜色填料选自钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄和云母氧化铁红中的至少一种；
所述防锈颜料选自铝粉、玻璃鳞片、铬酸盐、磷酸盐和钼酸盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，
所述成膜助剂选自醇类成膜助剂、醇酯类成膜助剂、醇醚类成膜助剂和醇醚酯类成膜助剂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的水性粘结底漆，其中，
所述醇类成膜助剂选自苯甲醇、苯乙醇和对苯二甲醇中的至少一种；
所述醇酯类成膜助剂选自十二碳醇酯、十六碳醇酯和八碳醇酯中的至少一种；
所述醇醚类成膜助剂为乙二醇单丁醚和/或丙二醇甲醚；
所述醇醚酯类成膜助剂选自乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯和二乙二醇丁醚醋酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，所述润湿分散剂选自高分子量铵盐类润湿分散剂、丙烯酸高分子聚合物类润湿分散剂、含颜料亲和基团丙烯酸高分子聚合物类润湿分散剂和含有颜料亲和基团的结构化共聚物类溶液润湿分散剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，所述消泡剂选自有机硅消泡剂、聚合物消泡剂和矿物油类消泡剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，所述底材润湿剂选自聚醚改性有机硅、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、含丙烯酸官能团聚醚改性有机硅和有机改性聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，所述ph调整剂选自25％-28％氨水和胺类ph调节剂中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的水性粘结底漆，其中，所述流变助剂选自聚氨酯类流变助剂、纤维素流变助剂和碱溶胀型流变助剂中的至少一种。
10.权利要求1-9中任意一项所述的水性粘结底漆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将第一部分水、分散剂、杀菌剂、亲水性膨润土混合均匀，得到膨润土浆料；
2)步骤1)得到的膨润土浆料与第二部分水、润湿分散剂、第一部分消泡剂混合均匀，加入颜色填料、防锈颜料、气相二氧化硅和云母粉，研磨分散后得到填料浆；
3)将填料浆与水性改性环氧乳液混合均匀，再向体系中加入成膜助剂、流变助剂、防闪锈剂、底材润湿剂、第二部分消泡剂、第三部分水并混合均匀，可选地加入ph调节剂调整体系ph至9-11，得到组分a；
4)将组分a和组分b混合均匀，得到所述水性粘结底漆。
技术总结
本发明公开了一种水性粘结底漆及其制备方法。该水性粘结底漆包括组分A和组分B；组分A包括：水性改性环氧乳液、颜色填料、云母粉、防锈颜料、成膜助剂、助剂、水；组分B包括水性环氧固化剂。与现有技术相比，本发明的水性粘结底漆具有与油性底漆相当的活化期，耐盐雾性能好，且绿色环保，同时不降低客户现有生产，工程施工节奏；本发明的制备方法工艺简单，大幅降低客户的人工施工成本，适用于工业化大生产。
技术研发人员：冯小仲;吕晓奇;王海青;车海彬;王燕
受保护的技术使用者：德爱威(中国)有限公司
技术研发日：.11.04
技术公布日：.02.14
