本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性双组份环氧底漆及其制备方法和应用。
背景技术：
随着涂料与涂装技术的不断发展，涂料材料也在不断地更新和换代，水性涂料就是在发展中涌现的新的涂料系列产品。随着世界各国对VOC排发要求的不断降低，法律法规及标准的出台，水性涂料也将替代或部分替代传统的溶剂型涂料，将成为涂装行业必不可少的一员。轨道交通市场也在这方面正在进行着一些尝试。
轨道交通车辆应用水性涂料要追溯到上个世纪90年代初，主要应用的部位要从轨道客车车体的阻尼降噪涂料的应用开始，在这之前，铁路客车隔音阻尼材料采用的是溶剂型沥青材料，由于施工过程中环境极差，特别是施工过程中产生的挥发性有机物对人的呼吸系统有很强的刺激作用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种水性双组份环氧底漆及其制备方法、应用，所述水性双组份环氧底漆，在其它性能与传统溶剂性产品的基础上，VOC得到了明显的降低。
本发明的技术方案是：一种水性双组份环氧底漆，所述主剂A组份的组成及质量百分比含量是：水性环氧树脂50-65％，钛白粉26-35％，溶剂0.5-1％，颜料5-10％，助剂1-6％，余量为水；
所述固化剂B组份的组成及质量百分比含量是：聚酰胺固化剂60-80％，溶剂10-20％，余量为水；
主剂A组份的水性双组份环氧底漆与固化剂B组份的水溶性胺固化剂进行固化交联。
优选地，所述主剂A组份和固化剂B组份的重量比为(3-5)∶1。
优选地，水性双组份环氧底漆环氧树脂中环氧基与聚酰胺固化剂中的-NH-的摩尔比为1∶(1-1.2)，可使得水性双组份环氧底漆环氧树脂充分固化，提高利用率。
更优选地，所述主剂A组份和固化剂B组份的重量比为5∶1，此时水性双组份环氧底漆环氧树脂中环氧基与聚酰胺固化剂中的-NH2的摩尔比为1∶1.1。
所述颜料粉的粒径为20-30μm。
所述钛白粉粒径为20-30μm。所述颜料粉、钛白粉可以为水性双组份环氧底漆提高固含量，并提高水性双组份环氧底漆的遮盖力。
优选地，所述主剂A组份中，所述助剂包括防沉剂、分散剂和附着力促进剂，所述防沉剂的质量百分含量为0-2％，所述分散剂的质量百分含量为0-1％，所述附着力促进剂的质量百分含量为1-3％。
进一步优选地，所述主剂A组份中，所述防沉剂的质量百分含量为0.5-2％，所述分散剂的质量百分含量为0.5-1％，所述附着力促进剂的质量百分含量为1-3％。
更优选地，所述主剂A组份中，所述防沉剂为0.5％，所述分散剂为0.5％，附着力促进剂为1％。
优选地，所述防沉剂包括氢化蓖麻油、蓖麻油衍生物、6900-20X、有机膨润土和气相二氧化硅中的一种或多种。防沉剂的加入量要在合适的范围，才能使油漆获得良好的储存性能和施工性能，防沉剂的加入量太少，油漆容易沉淀且施工时易流挂；加入量太多，油漆的触变性变大，流变性变差，容易出现“圈印痕”，影响漆膜外观。本发明中进一步优选地，所述防沉剂的加入量占主剂A组份的质量分数为0.5-2％。
更优选地，所述6900-20X为购自日本帝斯巴隆的DISPARLON 6900-20X或太原美特翔的MT 6900-20X。
优选地，所述分散剂包括BYK-190和BYK191中的一种或多种。
所述分散剂的种类为本领域人员所公知，例如所述分散剂可选自BYK-190和BYK-191中的一种或多种，但不限于此。BYK系列是德国毕克公司产品，以上牌号为本领域技术人员所公知。
优选地，所述附着力促进剂包括硅烷偶联剂附着力促进剂。
进一步优选地，所述附着力促进剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、环氧基三甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种，但不限于此，只要是适用于金属底材和环氧树脂体系的硅烷偶联剂即可。所述附着力促进剂的存在，可以进一步提高改性环氧漆漆膜在金属底材表面的附着力、耐盐雾性能等。
更优选地，所述环氧基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6040偶联剂，所述氨丙基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6020偶联剂。
优选地，所述主剂A组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的一种或多种，但不限于此。
更优选地，所述主剂A组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚的混合物，按质量百分比计：其中，二丙二醇甲醚为0.3-0.5％，丙二醇甲醚为0.3-0.5％。
在主剂A组份和固化剂B组份的混合过程中，主要靠聚酰胺固化剂上仲胺的活泼氢打开水性环氧树脂中的环氧基而交联形成改性环氧漆漆膜，与水性环氧树脂之间的混溶性较好，漆膜的附着力较好。另外，在固化成膜过程中，聚酰胺固化剂无毒，有利于人工操作。
优选地，所述固化剂B组份中，所述聚酰胺固化剂包括NPED-508。
本发明一实施例中，所述聚酰胺固化剂为购自南亚公司、型号为NPED-508的产品。
优选地，所述固化剂B组份中，所述溶剂为二丙二醇甲醚、丙二醇甲醚中的一种或多种，但不限于此。
本发明第一方面提供了一种水性双组份环氧底漆，包括主剂A组份和固化剂B组份，A组份包括以下质量百分含量的各原料：水性环氧树脂50-60％，钛白粉26-35％，溶剂0.5-1％，助剂1-6％，水5-10％。所述主剂A组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，固化剂B组份包括水溶性胺固化剂。配方中，自主合成的水性环氧树脂性能优良，并配合填料、颜料、助剂的综合作用，使该水性双组份环氧底漆具有良好附着力，防腐性，漆膜性能优异，可以与目前的溶剂性产品相当。
第二方面，本发明还提供一种水性双组份环氧底漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)取主剂A组份的各原料，所述主剂A组份包括以下质量百分含量的各原料：水性环氧树脂50-60％，钛白粉26-35％，溶剂0.5-1％，助剂1-6％，水5-10％，所述主剂A组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，将所述A组份的各原料混合均匀，制得主剂A组份；
(2)取固化剂B组份，所述固化剂B组份包括聚酰胺固化剂；
(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份混合后，搅拌均匀，得到水性双组份环氧底漆。
优选地，步骤(2)中，所述固化剂B组份包括以下质量百分含量的原料：聚酰胺固化剂60-80％，水5-15％，溶剂10-20％，所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得固化剂B组份。
优选地，所述步骤(1)中，所述混合是在搅拌条件下进行，所述搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌的时间为15-25min。
优选地，所述步骤(1)中，所述制得主剂A组份的操作具体为：将水性环氧环氧树脂与水，溶剂分散均匀，再依次加入，钛白粉、助剂，并混合均匀。
优选地，步骤(3)中，所述A组份和B组份的重量比为(4-5)∶1。
优选地，步骤(3)中，所述搅拌的速度为900-1200r/min，所述搅拌的时间为15-20min。
本发明实施例第二方面提供的水性双组份环氧底漆的制备方法，施工时先将主剂A组份与固化剂B组份按比例配制，并搅拌混合均匀，配以溶剂调至施工粘度，然后进行施工涂装。该制备工艺简单可控，可施工性强。
第三方面，本发明还提供上述水性双组份环氧底漆在金属底材上的应用。
所述应用方式具体为：取所述水性双组份环氧底漆，将其涂覆到金属底材的表面，常温固化，在所述金属底材上形成水性双组份环氧底漆漆膜。
本发明第三方面提供的所述水性双组份环氧底漆的应用方式便捷，所述水性双组份环氧底漆可以在常温下固化，可施工性强，对金属底材的附着力强，延长金属设备的使用寿命。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明实施例中，所用有水性环氧树脂为本集团自主合成的水性树脂。简述水性环氧树脂的合成：
在高位槽中，投入丙烯酸、126聚酯改性树脂、丙烯酸丁酯苯乙烯和BPO，充分溶解和搅匀，待滴加用。
在反应器中，投入乙二醇乙醚，在搅拌下加入E-12环氧树脂，升温至130℃，并在130-135℃保温回流2小时，取样于玻璃板上呈透明无颗粒为环氧树脂完全溶解。
保持温度在130-135℃之间，开始向反应器中滴加高位槽的单体混合液，并控制在3小时滴加完成，保温30分钟。
追加少量BPO和乙二醇乙醚混合物，保温在135℃回流四小时。抽真空脱出60％的乙二醇乙醚，用N，N二甲基乙醇胺中和至PH什6.5-7.0之间，并用离子水将固体分调整为45％。即得性能优越的水性环氧树脂。
所述聚酰胺固化剂为购自南亚公司、型号为NPED-508的产品。
所述分散剂选自BYK-190。
实施例1中的水性双组份环氧底漆的制备方法如下：
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有水性环氧树脂与水和溶剂分散均匀，再依次加入研磨，钛白粉、及助剂，并在1200r/min下搅拌15min，待混合均匀后，制得主剂A组份；
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；
(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以5∶1的重量比混合后，以1000r/min的速度搅拌18min，得到水性双组份环氧底漆。
实施例2中的水性双组份环氧底漆的制备方法如下：
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有水性环氧树脂与水和溶剂分散均匀，再依次加入研磨，钛白粉、及助剂，并在1200r/min下搅拌15min，待混合均匀后，制得主剂A组份；
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；
(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以4∶1的重量比混合后，以1200r/min的速度搅拌15min，得到水性双组份环氧底漆。
实施例3中的水性双组份环氧底漆的制备方法如下：
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料，各原料的质量分数总和为100％，将有水性环氧树脂与水和溶剂分散均匀，再依次加入研磨，钛白粉、及助剂，并在1200r/min下搅拌15min，待混合均匀后，制得主剂A组份；
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料，B组份中上述原料的总和为100％，将所述B组份的各原料混合均匀，制得B组份；
(3)将上述主剂A组份和固化剂B组份以5∶1的重量比混合后，以900r/min的速度搅拌20min，得到水性双组份环氧底漆。
对各实施例制得的水性双组份环氧底漆的性能优异，经目测，其外观为无表面色调均匀一致，无结块、沉淀经搅拌可以混合均匀，细度≤40μm；双组份涂料适用期为大于4h(TB/T 2260)；形成的漆膜平整、无明显颗粒，不挥发物含量为65％(检测方法：GB/T 1725)。之后将各实施例制得的水性双组份环氧底漆涂覆于轨道交通用金属铝合金，碳钢专用金属底材表面，待完全固化得到漆膜，并对漆膜的性能进行表征，结果如表1所示。
各实施例的环氧漆的表征结果
其中，附着力按照GB/T9286-1998的划格实验的方法进行测定(注：按照国标0级附着力最好，级数增加，附着力相应下降)；耐盐雾性的合格标准是盐雾试验500h后板面无起泡、不生锈、十字划痕处腐蚀宽度≤2mm(单向)；杯突试验：用规定的钢球或球形冲头顶压在模内的试样，直至试样产生第一条裂纹为止，其压入深度mm)即杯突深度，以此来判定金属材料冲压性能大小，其深度不小于规定时为合格。
本专利采用低成本原料，研制出新型实用的水性双组份环氧底漆，使其具备优异的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性能，并且制备工艺简单。特点是具有优异的力学性能、电性能、耐热性、耐水性和粘结性，VOC得到了明显的降低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。