本发明一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂及其制备方法属涂料领域，具体涉及改性聚氨酯涂料。
背景技术：
无溶剂聚氨酯弹性体涂层具有优异的耐磨、抗冲击、抗空蚀、耐水、绝缘、耐腐蚀和减震等综合性能，且无voc污染，是一种高防护性能的环保型金属防护涂层，广泛应用于水电、船舶、石油化工、矿山机械、桥梁、水力机械等各种领域。
与金属基材具有可靠的粘接强度是无溶剂聚氨酯弹性体涂层发挥其保护作用和功能性的前提。但无溶剂聚氨酯弹性体涂层的干燥速度快，直接应用于金属表面时，润湿性能差，粘接强度低，在许多工况中如气蚀、冲刷和冲击条件下，易脱落而失去防护功能，限制了其在相关工况条件下的应用，使用常规与金属基材粘接强度较高的环氧底漆，也存在聚氨酯弹性体涂层与环氧涂层层间结合强度不足，使用中出现层间脱落的问题。
对于相同粗糙度的表面，涂层的粘接力大小的主要取决于涂层的分子作用力。涂层粘接力的产生主要有两个阶段。第一阶段是液体聚合物分子借助于布朗运动向基体表面扩散，使两者所有的极性基团或链节相互靠近；第二阶段两种分子间距离逐步缩短，并产生相互吸附作用，达到稳定。
无溶剂聚氨酯弹性体涂层因固化反应速度较快，聚合物分子向基地表面扩散并形成较强粘附力的难度较大，因此制备同时与金属基材和聚氨酯弹性体涂层具有良好粘接强度的过渡底涂剂，可进一步提高无溶剂聚氨酯弹性体涂层的可靠性，对聚氨酯弹性体涂层的应用具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂，克服现有无溶剂聚氨酯弹性体涂层在金属基材表面附着力差的难题，使无溶剂聚氨酯弹性体在金属表面获得高粘结强度，有效解决聚氨酯弹性体涂层在气蚀、冲刷和冲击等条件下的脱落问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一、本发明一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂，由底涂剂基料和促进剂两组份组成，按质量计，其底涂剂基料为100份，促进剂为10～50份，所述底涂剂基料，其按质量计组分配方如下：
湿气固化聚氨酯树脂：
二异氰酸酯与醇解蓖麻油的反应产物60～80份；
附着力促进剂：
环氧基硅烷偶联剂0.4～0.8份；
消泡剂：
改性聚硅氧烷、聚醚、或高级醇类消泡剂0.3～0.8份；
流平剂：
丙烯酸酯共聚物、有机硅或氟碳化合物类0.5～1份；
有机溶剂：
乙酸丁酯和二甲苯的混合物15～25份。
所述湿气固化聚氨酯树脂，按质量计，其二异氰酸酯与醇解蓖麻油的反应产物之二异氰酸酯与醇解蓖麻油的比为40～50︰20～30，其中二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或两种。
所述有机溶剂，按质量计，乙酸丁酯与二甲苯的比为30︰40～70。
所述促进剂，其按质量计组分配方如下：
混合催化剂：
有机锌与有机铋的混合物0.02～0.08份；
有机溶剂：
二甲苯15～25份。
所述混合催化剂，按质量计，有机锌与有机铋的比例为有机锌︰有机铋=80︰10～20。
二、本发明一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂的制备方法是：
（1）按配比将湿气固化聚氨酯树脂、附着力促进剂、消泡剂、流平剂和有机溶剂加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀，得到底涂剂基料；
（2）按质量计，根据步骤（1）制备的底涂剂基料的总量，按底涂剂基料︰促进剂为100︰10～50份的比例，准备促进剂；
（3）按配比将混合催化剂和有机溶剂加入到分散罐中，高速搅拌均匀，得到促进剂。
所述的湿气固化聚氨酯树脂制作步骤为：
取一定量的二异氰酸酯至反应釜中，按质量计二异氰酸酯︰醇解蓖麻油比为40～50︰20～30的比例，逐步加入醇解蓖麻油，搅拌均匀，加热至75℃，保温2～4h，冷却至常温，得到所述湿气固化聚氨酯树脂。
三、本发明一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂的使用方法是：
根据质量计配比，将底涂剂基料与促进剂混合均匀，采用喷涂、刷涂和滚涂等方式，施涂于基材表面，表干后，按无溶剂聚氨酯弹性体涂层的施工方法，将无溶剂聚氨酯弹性体涂层施涂在表干的底涂剂表面，干燥固化7天后，无溶剂聚氨酯弹性体涂层在金属表面即具有优异的粘接强度。
本发明一种提高金属表面聚氨酯弹性体涂层附着力的粘结底涂剂采用湿气固化的聚氨酯树脂为主体成膜物，其可在空气中单独固化；使用有机锌和有机铋环保型催化剂作为促进剂，可加速湿气固化聚氨酯树脂的干燥速度，通过调整湿气固化聚氨酯树脂与促进剂的比例可调节底涂剂的表干时间由半小时至12小时间的任何时间，有利于无溶剂聚氨酯弹性体涂层施工周期的安排，避免因施工周期不合理，导致无溶剂聚氨酯弹性体涂层在粘接底层未干燥或过固化的状态下涂装，而影响弹性体涂层的附着力。湿气固化的聚氨酯树脂由二异氰酸酯和醇解蓖麻油制备，其与无溶剂聚氨酯弹性体具有优异的配套性，其中大量的活性异氰酸酯基团，与无溶剂聚氨酯弹性体中的扩链剂二元胺或二元醇反应，使无溶剂聚氨酯弹性体与底涂剂形成化学键合，保证其层间结合强度；醇解蓖麻油含有多个羟基，与二异氰酸酯反应制备的聚氨酯树脂中，极性基团含量较高，固化后的底涂剂可与金属表面形成较高的粘接强度，与湿气反应固化后的底涂剂交联度大，内聚强度高。另外，本发明在涂料配方加入少量的硅烷偶联剂，进一步提高底涂剂与金属基材的粘接强度。
在碳钢、不锈钢、铝合金和铜合金等金属表面使用本发明所述的粘结底涂剂后，再施涂无溶剂聚氨酯弹性体涂层，可有效的提高无溶剂聚氨酯弹性体涂层在金属表面的附着力，其结合强度≥12mpa，保证涂层聚氨酯弹性体涂层在气蚀、冲刷条件下不脱落。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
一、湿气固化聚氨酯树脂制备：
按质量计，取二异氰酸酯（二苯基甲烷二异氰酸酯）80份至反应釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油40份，搅拌均匀，加热至75℃，保温2～4h，冷却至常温，得到湿气固化聚氨酯树脂。
二、粘结底涂剂的制备：
按质量计配比将湿气固化聚氨酯树脂60份、附着力促进剂（kh560）0.4份、消泡剂（改性聚硅氧烷defom5500）0.3份、流平剂(丙烯酸酯共聚物levelol495）0.5份和有机溶剂（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰40）15份，加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀，得到底涂剂基料；
按质量计，取有机锌（krzn1）80份和有机铋（krbi-1）10份混合搅拌均匀，得到混合催化剂；
按质量计，将混合催化剂0.02份和有机溶剂（二甲苯）15份混合搅拌均匀，得到促进剂组份。
使用时，按质量计组成100份底涂剂基料中加入10份促进剂，混合均匀后，可采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。漆膜表干时间12小时左右。
实施例2：
一、湿气固化聚氨酯树脂制备：
按质量计，取二异氰酸酯（甲苯二异氰酸酯tdi）100份至反应釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油60份，搅拌均匀，加热至75℃，保温2～4h，冷却至常温，得到湿气固化聚氨酯树脂。
二、粘结底涂剂的制备：
按质量计配比将湿气固化聚氨酯树脂80份、附着力促进剂（kh560）0.8份、消泡剂（改性聚硅氧烷defom5500）0.8份、流平剂(丙烯酸酯共聚物levelol495）1份和有机溶剂（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰70）25份，加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀，得到底涂剂基料；
按质量计，取有机锌（krzn1）80份和有机铋（krbi-1）20份混合搅拌均匀，得到混合催化剂；
按质量计，将混合催化剂0.08份和有机溶剂（二甲苯）25份混合搅拌均匀，得到促进剂组份。
使用时，按质量计组成100份底涂剂基料中加入50份促进剂，混合均匀后，可采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。漆膜表干时间0.5小时左右。
实施例3：
一、湿气固化聚氨酯树脂制备：
按质量计，取二异氰酸酯（二苯基甲烷二异氰酸酯70份，异佛尔酮二异氰酸酯20份）至反应釜中，分批次逐步加入醇解蓖麻油50份，搅拌均匀，加热至75℃，保温2～4h，冷却至常温，得到湿气固化聚氨酯树脂。
二、粘结底涂剂的制备：
按质量计配比将湿气固化聚氨酯树脂70份、附着力促进剂（kh560）0.6份、消泡剂（改性聚硅氧烷defom5500）0.5份、流平剂(丙烯酸酯共聚物levelol495）0.8份和有机溶剂（乙酸丁酯︰二甲苯=30︰60）20份，加入到分散罐中，高速搅拌分散均匀，得到底涂剂基料；
按质量计，取有机锌（krzn1）80份和有机铋（krbi-1）15份混合搅拌均匀，得到混合催化剂；
按质量计，将混合催化剂0.08份和有机溶剂（二甲苯）25份混合搅拌均匀，得到促进剂组份。
使用时，按质量计组成100份底涂剂基料中加入30份促进剂，混合均匀后，可采用喷涂、刷涂和滚涂等方式涂装即可。漆膜表干时间6小时左右。