本发明涉及一种水性涂料，更涉及一种持久防腐水性金属底漆，属于水性功能涂料技术领域。
背景技术：
随着涂料技术的发展，涂料品种及性能由于应用场景的不同产生很大差异性。在近三十年来，由于石油及化学工业的发展和海洋工程技术的进步，要求金属材料及其构件能在更为苛刻的腐蚀环境使用，比如化工环境和海洋环境，这就对处于苛刻腐蚀环境中的金属结构的保护提出了更高的要求。
金属腐蚀是外界因素对金属的破坏作用。金属腐蚀总是从表露开始，向内部蔓延，或同时向表里其他部分扩展。金属腐蚀可以分为化学腐蚀、生物腐蚀、电化学腐蚀三大类。金属表面与介质发生单纯的化学作用而引越的腐蚀称为化学腐蚀。金属由于细菌等微生物的作用而引起的腐蚀称为生物腐蚀。例如地下埋管的细菌腐蚀。金属和电解质溶液接触时，由于电化学作用而引起的腐蚀称为电化学鹰蚀。
近年来，随着环境污染问题的严重以及石油资源的枯缺，水性涂料研究和开发已经引起了人们的广泛关注，并具有十分广阔的发展前景。水性涂料在建筑涂料领域得到了广泛应用，但在金属防腐蚀涂料方面的使用还很有限，主要是因为现有的水性金属涂料普遍存在防腐蚀期限较短、对表面处理要求高、颜填料分散稳定性较差、涂装后易发生闪蚀等问题。
中国专利cn106833273a公开了一种水性环氧防腐涂料，其主要包括水性环氧树脂25~35%、水性环氧固化剂7~12%、消泡剂1~4%、杀菌剂1~4%、阻燃剂2~5%、分散剂1~3%、磷酸锌防锈颜料3~6%、氧化铁红4~8%、纳米二氧化硅4~8%、二氧化钛5~10%、炭黑5~10%、填料6~9%、二丙酮醇1~4%、去离子水7~15%，其具有涂膜坚韧、耐磨、附着力好、耐化学腐蚀性的特性；上述发明防腐涂料需加入搭配固化剂使用，这造成施工时较麻烦，添加的颜料为防锈颜料。
中国专利cn106928826a公开了一种水性防腐涂料，其包括以下重量分数：丙烯酸改性醇酸树脂25~35份、丙烯酸改性乳液20~30份、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯5~8份、水性氨基树脂12~18份、流变改性树脂6~10份、改性铝粉25~30份、去离子水10~20份、稀土铝酸盐30~40份、消泡剂1~3份、流平剂2~5份、水性胺类环氧固化剂10~20份、铝系防锈颜料5~15份；此发明涂料需加入防锈颜料与固化剂，且涂料无杀菌作用，易造成生物腐蚀。
因此，开发一种环境友好的防腐水性涂料显得尤为重要，同时其兼备良好的杀菌性能，使防腐效果更长久与全面。
技术实现要素：
为了解决所述的技术问题，本发明采用水作为稀释剂，有效解决了有机溶剂挥发对环境及人体危害等问题。
本发明克服物理外加防腐蚀剂的缺点，控制好填料添加量，将具有良好防腐功能的芳香族希夫碱结构利用化学键固定在成膜物质上，其能与金属底材形成稳定的络合物，且聚氨酯改性丙烯酸树脂具有高的交联密度，能形成致密的保护膜，同时引入硅改性苯丙乳液。
为了解决上述易生物腐蚀的技术问题，本发明的防腐涂料基料具有良好的杀菌性，无需外加杀菌剂，涂料具有持久抗菌防腐性能。
本发明的目的旨在提供一种持久防腐水性金属底漆。
本发明的另一目的旨在提供一种持久防腐水性金属底漆的制备方法。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：
本发明涉及一种持久防腐水性金属底漆及其制备方法，利用含具有防腐蚀性与杀菌性能的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂作为涂料基料的主要组分，无需添加其它防腐蚀剂和杀菌剂，就可使涂料具有持久防腐、抗菌性能，按重量份计，其基本配方是：聚氨酯改性丙烯酸水性树脂25.0～40.0份、硅改性苯丙乳液15.0～30.0份、气相纳米二氧化硅2.0～5.0份、填料10.0～20.0份、凹凸棒2.5～6.0份、丙二醇2.5～5.0份、助剂4.0～10.0份、去离子水10.0～25.0份。
所述的填料为云母粉、滑石粉、硫酸钡、膨润土、高岭土、碳酸钙、氧化铁红、钛白粉一种或几种的组合。
所述的助剂至少包括润湿剂、分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、ph调节剂、成膜助剂、纳米助剂的四种或四种以上的组合。
所述的一种聚氨酯改性丙烯酸水性树脂，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方重量份依次加入多元醇、低聚物多元醇，加热升温至90～105℃之间真空脱水1.0～1.5h，然后加入二羟甲基丙酸真空脱水0.5～1.0h；
b、降温至60～65℃加入配方量二月桂酸二丁基锡，然后缓慢加入多异氰酸酯，时间为0.5～1h，温度控制在70～75℃，然后升温至82～85℃反应2～2.5h，加入适量甲基丙烯酸类单体调节粘度，降温至75℃，加入羟基希夫碱与丙烯酸羟乙酯，继续反应1.5h，测定nco值，当其与设计值一致为止，然后加入适量无水乙醇，消耗多余的nco；
c、继续搅拌将反应物温度降至45℃以下，高速搅拌下滴加中和剂至ph值为8左右，搅拌反应10～20min，加入计算量水，继续搅拌10～15min，即得甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物，待用；
d、预先配制好3%过硫酸铵水溶液，在三口烧瓶中加入配方量去离子水、巯基乙醇、30%上述的混合物与20%过硫酸铵水溶液，升温至78～80℃，通入氮气保护，搅拌反应0.5h，升温至82～84℃，然后滴加剩下70%上述甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物和过硫酸铵水溶液，控制滴加时间为3～4h；然后升温至86～88℃，保温反应1.5h，降温至40℃，过滤，得所述的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂。
本发明所述的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂，基于申请的发明专利“一种具有防腐功能的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂及其制备方法”，并作了详细描述。
本发明制得的持久防腐水性金属底漆与其他防腐涂料相比，具有如下优势：
(1)结合了希夫碱结构的特性，此发明无需外加防腐剂与杀菌剂，防腐效果良好持久，可适应与多种不同的环境。
(2)本发明结合了水性丙烯酸树脂与聚氨酯树脂的特性，其具有良好的附着力、施工简单、交联密度高、耐久稳定性好等性能。
具体实施方式
本发明结合以下实例对持久防腐水性金属底漆及其制备方法做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种聚氨酯改性丙烯酸水性树脂x，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方重量份依次加入丁二醇2.0份、甘油1.7份、聚醚二元醇10.2份，加热升温至90～105℃之间真空脱水1.0～1.5h，然后加入二羟甲基丙酸2.2份真空脱水0.5～1.0h；
b、降温至60～65℃加入配方量二月桂酸二丁基锡0.05份，然后缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯11.5份，时间为0.5～1h，温度控制在70～75℃，然后升温至82～85℃反应2～2.5h，加入甲基丙烯酸羟乙酯6.8份、甲基丙烯酸甲酯8.0份调节粘度，降温至75℃，加入羟基希夫碱3.5份与丙烯酸羟乙酯1.2份，继续反应1.5h，测定nco值，当其与设计值一致为止，然后加入无水乙醇2.1份，消耗多余的nco；
c、继续搅拌将反应物温度降至45℃以下，高速搅拌下滴加三乙胺1.7份至ph值为8左右，搅拌反应10～20min，加入计算量水26.85份，继续搅拌10～15min，即得甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物，待用；
d、预先称取0.4份过硫酸铵配制成3%过硫酸铵水溶液，在三口烧瓶中加入配方量去离子水20.0份、巯基乙醇1.8份、30%上述的混合物与20%过硫酸铵水溶液，升温至78～80℃，通入氮气保护，搅拌反应0.5h，升温至82～84℃，然后滴加剩下70%上述甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物和过硫酸铵水溶液，控制滴加时间为3～4h；然后升温至86～88℃，保温反应1.5h，降温至40℃，过滤，得所述的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂x。
实施例2
一种聚氨酯改性丙烯酸水性树脂y，其制备工艺如下：
a、在装有温度计、冷凝管、搅拌器的四口反应器中，按配方重量份依次加入2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇2.1份、三羟甲基丙烷2.0份、聚碳酸酯多元醇8.4份，加热升温至90～105℃之间真空脱水1.0～1.5h，然后加入二羟甲基丙酸2.0份真空脱水0.5～1.0h；
b、降温至60～65℃加入配方量二月桂酸二丁基锡0.05份，然后缓慢加入六亚甲基二异氰酸酯8.5份，时间为0.5～1h，温度控制在70～75℃，然后升温至82～85℃反应2～2.5h，加入甲基丙烯酸丁酯4.8份、甲基丙烯酸甲酯5.0份调节粘度，降温至75℃，加入羟基希夫碱2.5份与丙烯酸羟乙酯1.0份，继续反应1.5h，测定nco值，当其与设计值一致为止，然后加入无水乙醇1.8份，消耗多余的nco；
c、继续搅拌将反应物温度降至45℃以下，高速搅拌下滴加三乙胺1.6份至ph值为8左右，搅拌反应10～20min，加入计算量水33.55份，继续搅拌10～15min，即得甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物，待用；
d、预先称取0.3份过硫酸铵配制成3%过硫酸铵水溶液，在三口烧瓶中加入配方量去离子水25.0份、巯基乙醇1.4份、30%上述的混合物与20%过硫酸铵水溶液，升温至78～80℃，通入氮气保护，搅拌反应0.5h，升温至82～84℃，然后滴加剩下70%上述甲基丙烯酸类单体与聚氨酯树脂混合物和过硫酸铵水溶液，控制滴加时间为3～4h；然后升温至86～88℃，保温反应1.5h，降温至40℃，过滤，得所述的聚氨酯改性丙烯酸水性树脂y。
按配方重量份将去离子水17.5份、丙二醇3.5份、润湿剂0.3份、分散剂0.8份、消泡剂0.1份投入到搅拌桶中，搅拌均匀；在高速分散下加入硫酸钡10.0份、钛白粉8.0份、气相纳米二氧化硅3.0份、凹凸棒3.0份、ph调节剂0.2份，然后低速搅拌缓慢加入聚氨酯改性丙烯酸水性树脂x30.0份、硅改性苯丙乳液20.0份，搅拌20～25min，再加入成膜助剂3.0份、增稠剂0.2份、消泡剂0.1份、流平剂0.3份，搅拌10～15min，过滤包装。
实施例4
按配方重量份将去离子水12.9份、丙二醇4.0份、润湿剂0.3份、分散剂1.0份、消泡剂0.1份投入到搅拌桶中，搅拌均匀；在高速分散下加入膨润土4.0份、钛白粉8.0份、硫酸钡3.0份、气相纳米二氧化硅3.5份、凹凸棒3.5份、ph调节剂0.2份，然后低速搅拌缓慢加入聚氨酯改性丙烯酸水性树脂y35.0份、硅改性苯丙乳液20.0份，搅拌20～25min，再加成膜助剂4.0份、增稠剂0.1份、消泡剂0.1份、流平剂0.3份，搅拌10～15min，过滤包装。
按照相关标准，对本发明的实施例与市场上防腐金属底漆进行对比，检测的性能指标如表1所示。
冻融稳定性：按照gb/t9268—2008中a法进行检测；
耐湿热性：按照gb/t1740-2007的规定进行检测；
附着力：按照gb/t1720-1988的规定，使用划格法进行测试；
耐水性：按照gb/t1733-93的规定进行检测；
耐盐雾性：按照gb/t1771-2007的规定进行检测；
耐冲击性：按照gb/t1732-1993的规定进行检测。
尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。