本發明涉及涂料，尤其涉及一種極地用涂料組合物、涂料的制備方法、金屬基材的防護方法及金屬制品。
背景技術：
1、金屬腐蝕會造成巨大損失，但金屬材料以其優良的機械和工藝性能在材料領域占據重要地位。因此，開發金屬腐蝕防護技術，對于降低腐蝕造成的經濟損失具有重要意義。
2、在金屬防腐領域，最常用的方法是在金屬表面涂覆防腐涂層，以隔絕腐蝕介質與金屬基材之間的接觸，延長金屬的使用壽命。
3、然而，極地地區的氣溫極低。機械裝備在極地使用時，其直接暴露于-60℃甚至更低的溫度環境中，面臨嚴峻的低溫挑戰。在極地環境中，機械裝備的金屬部件會因熱應力與冰沖擊作用產生冷縮變形，其表面涂層會因脆化而喪失柔韌性，產生裂紋甚至斷紋，涂層極易發生脫落，影響防腐性能。
4、并且，低溫下，底漆、中間漆、面漆之間的膨脹系數差異可能導致層間剝離；此外，現有施工工藝粗放，極端環境下施工嚴重依賴個人經驗，缺乏量化的環境控制、固化時間管理和質量驗證標準，導致涂層性能不穩定。
技術實現思路
1、本發明提供一種極地用涂料組合物、涂料的制備方法、金屬基材的防護方法及金屬制品，以解決上述技術問題。
2、為實現上述目的，本發明的技術方案如下：
3、本發明提供一種極地用涂料組合物，所述極地用涂料組合物包括組合物一；
4、所述組合物一包括組分a1和組分b1，所述組分a1包括成膜基體一、鋅粉和增韌劑，所述組分b2包括固化劑一；所述成膜基體一包括環氧樹脂；所述增韌劑包括核殼結構橡膠粒子；所述核殼結構橡膠粒子包括內核和殼層；所述內核包括聚氨酯彈性體；所述殼層包括聚合物a；所述聚合物a由至少兩種單體共聚形成，所述至少兩種單體包括單體ⅰ和單體ⅱ，所述單體ⅰ的結構式如式（1）所示：
5、r1-c=c-r2（1）；
6、式（1）中，r1為苯基或碳原子數為1-4的鏈烷基，r2為氫原子、羧基或碳原子數為1-4的鏈烷基；
7、所述單體ⅰi的結構式如式（2）所示；
8、r3-c=c-co-o-r4（2）；
9、式（2）中，r3為氫原子或碳原子數為1-4的鏈烷基，r4為氫原子、環氧丙基或環氧丁基；
10、所述固化劑一包括聚酰胺樹脂和/或改性聚酰胺類固化劑。
11、可選地，所述聚氨酯彈性體的一端含有丙烯酸酯基團或甲基丙烯酸酯基團。
12、可選地，所述核殼結構橡膠粒子的粒徑為0.1μm-1μm。
13、可選地，所述核殼結構橡膠粒子與環氧樹脂的質量比為5-25：100，優選為10-25：100。
14、可選地，所述鋅粉與環氧樹脂的質量比為200-350，優選為250-350：100。
15、可選地，所述固化劑一與組分a1的質量比為1：3-5，優選為1：3.5-5。
16、可選地，所述組分a1還包括助劑一，所述助劑一包括潤濕分散劑和/或消泡劑。
17、可選地，所述極地用涂料組合物還包括組合物二和/或組分三，所述組合物二包括組分a2和組分b2，所述組分a2包括成膜基體二和填料，所述組分b2包括固化劑二；所述成膜基體二包括環氧樹脂；所述填料包括云母氧化鐵和表面改性玻璃鱗片；所述固化劑二包括聚硫醇類和/或改性聚酰胺類柔性固化劑；
18、所述組分三包括組分a3和組分b3，所述組分a3包括成膜基體三和耐寒增塑劑，所述組分b3包括固化劑三；所述成膜基體三包括羥基丙烯酸樹脂；所述耐寒增塑劑包括聚酯類耐寒增塑劑；所述固化劑三包括脂肪族異氰酸酯三聚體固化劑。
19、可選地，所述組分a2中，填料與環氧樹脂的質量比為140-150：100，優選為145-150：100。
20、可選地，所述云母氧化鐵與表面改性玻璃鱗片的質量比為6-8：2-4，優選為6.5-8：2.5-4。
21、可選地，所述固化劑二與組分a2的質量比為1：4-6，優選為1：4.5-6。
22、可選地，所述組合物a2還包括助劑二，所述助劑二包括觸變劑和/或流平劑。
23、可選地，所述觸變劑與環氧樹脂的質量比為2-3：100，優選為2.2-3：100。
24、可選地，所述流平劑與環氧樹脂的質量比為2-3：100，優選為2.2-3：100。
25、可選地，所述流平劑包括含氟流平劑或有機硅流平劑或二者的組合物。
26、可選地，所述聚酯類耐寒增塑劑與羥基丙烯酸樹脂的質量比為15-20：100優選為17-20：100。
27、可選地，所述固化劑三與組分a3的質量比為1：4-6，優選為1：4.5-6。
28、可選地，所述組合物a3還包括助劑三，所述助劑三包括位阻胺類光穩定劑和紫外線吸收劑。
29、本發明還提供一種極地用涂料的制備方法，所述極地用涂料包括涂料一，所述涂料一由如上所述的極地用涂料組合物中組合物一制成，所述極地用涂料的制備方法包括以下步驟：
30、混合成膜基體一、增韌劑和鋅粉，得到組分a1；
31、混合所述組分a1和組分b1，攪拌，熟化，得到所述涂料一。
32、可選地，所述極地用涂料還包括涂料二和涂料三，所述涂料二和涂料三分別由如上所述的極地用涂料組合物中組合物二和組合物三制成，所述極地用涂料的制備方法還包括以下步驟：
33、混合所述組分a2和組分b2，攪拌，熟化，得到所述涂料二；
34、混合所述組分a3和組分b3，攪拌，熟化，得到所述涂料三。
35、本發明還提供一種金屬基材的防護方法，包括以下步驟：
36、在待防護金屬基材表面噴涂根據如上所述的方法制得的極地用涂料中涂料一。
37、可選地，所述金屬基材的防護方法包括以下步驟：
38、在待防護金屬基材表面由內到外依次噴涂根據如上所述的方法制得的極地用涂料中涂料一、根據如上所述的方法制得的極地用涂料中涂料二和涂料三。
39、本發明還提供一種金屬制品，所述金屬制品包括金屬基材和位于金屬基材的至少部分表面的涂層，所述涂層包括由根據如上所述的方法制得的極地用涂料中涂料一固化后形成的涂層一。
40、可選地，所述涂層由內到外依次包括所述涂層一、涂層二和涂層三，所述涂層二和涂層三分別由根據如上所述的方法制得的極地用涂料中涂料二和涂料三固化后形成。
41、本發明的有益效果：
42、1、本發明將組合物一作為底漆，該底漆是以環氧樹脂為主要成膜基體，以鋅粉為防腐顏料，以核殼結構橡膠粒子為增韌劑，以聚酰胺樹脂、改性聚酰胺類固化劑等胺類固化劑為固化劑的雙組分體系，經雙組分預混合、熟化后配制而成。其中，核殼結構橡膠粒子與環氧樹脂基體的結合機制主要如下：
43、物理相容性：殼層的主體聚合物結構與環氧樹脂基體相似，二者具有良好的物理相容性，能夠均勻混合，不會發生相分離，能夠避免核殼結構橡膠粒子相互聚集或核殼結構橡膠粒子與環氧樹脂基體中間發生相分離，防止形成應力集中點，延長涂膜的使用壽命。
44、化學鍵合：在環氧樹脂固化過程中，環氧樹脂的環氧基會與胺類固化劑發生開環反應，同時殼層中環氧基、羧基等基團參與反應。并且，殼層的環氧基、羧基會與環氧樹脂基體及胺類固化劑發生交聯反應，形成三維網絡結構，該三維網絡結構能夠提升涂膜的柔韌性和耐腐蝕性。最終，殼層通過共價鍵與環氧樹脂基體形成的三維網絡結構化學鍵合在一起，進而提升涂膜的韌性。
45、底漆的作用：受到外力沖擊或低溫收縮應力時，核殼結構橡膠粒子中彈性體能夠通過自身的形變吸收并分散能量，阻止裂紋的萌生和擴展；核殼結構橡膠粒子作為分散相均勻分布于環氧樹脂連續相中，形成典型的“海島結構”，受到低溫沖擊時，核殼結構橡膠粒子作為應力集中點，可誘導環氧樹脂基體產生銀紋和剪切帶，通過能量耗散機制提升涂膜的抗沖擊性和斷裂韌性，進而提升涂膜的抗寒性能。
46、將底漆中鋅粉的含量控制在以下水平：鋅粉與環氧樹脂的質量比為200-350：100，可以提高堆積密度，形成更連續、高效的陰極保護網絡，進一步提升涂膜的防腐性能。
47、2、本發明將組合物二作為中間漆，該中間漆是以環氧樹脂為主要成膜基體，以云母氧化鐵和表面改性玻璃鱗片組成的復合物為填料，以聚硫醇類、改性聚酰胺類柔性固化劑為固化劑的雙組分體系，經雙組分預混合、熟化后配制而成。其中，云母氧化鐵憑借其片狀結構和化學穩定性構筑抵御腐蝕介質的基礎屏障，表面改性玻璃鱗片則通過層層交錯排列結構，延長腐蝕介質的滲透路徑，增強涂膜的防腐性能。
48、3、本發明將組合物三作為面漆，該面漆是以羥基丙烯酸樹脂為主要成膜基體，以聚酯類耐寒增塑劑為增塑劑，以脂肪族異氰酸酯三聚體固化劑為固化劑。其中，聚酯類耐寒增塑劑與羥基丙烯酸樹脂之間的相容性好，不易遷移析出，能夠提高漆膜在低溫下的柔韌性的耐久性。
49、綜上所述，本發明通過底漆能夠提升漆膜的耐寒性能，并結合中間漆進一步增強涂膜的防腐性能，結合面漆提高漆膜在低溫下的柔韌性。