本發(fā)明公開了一種環(huán)保型水基防銹劑的制備方法，屬于金屬表面處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

金屬的銹蝕是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題，金屬生銹不僅使金屬工件本身在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面受到破壞，而且使得產(chǎn)品的質(zhì)量下降，特別嚴(yán)重的還會(huì)使產(chǎn)品報(bào)廢，為了減緩鋼鐵的銹蝕，將銹蝕造成的損失降到最低限度，人們采取了很多防銹蝕措施，其中防銹液的使用則是應(yīng)用較廣，效果較明顯的一種。

防銹液是一種超級(jí)高效的合成滲透劑，它能在金屬表面形成一層薄膜，防止金屬銹蝕。根據(jù)組分的不同，防銹液分為油基防銹液和水基防銹液：油基防銹液是由基礎(chǔ)油、油溶性緩蝕劑和輔助添加劑等組成。油基防銹液可以在金屬表面形成一層致密油膜，隔離空氣中的水、氧氣等起到防銹作用。但油基防銹液后續(xù)工序需進(jìn)行除油，防銹油的去除難度相當(dāng)大，并且隨著石油資源日益緊張和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，再加上油質(zhì)不易分解等問題的存在，油基防銹液逐漸被替代。水基防銹液是由水溶性防銹劑、水溶性助劑、緩蝕劑和水等組成。水基防銹液是在水溶液中加入一定量的防銹劑，以阻止化學(xué)或電化學(xué)作用的發(fā)生，生成不溶性鈍化膜層或反應(yīng)膜層起防銹作用。但這類防銹液涂于金屬表面后，液膜易流淌，水分揮發(fā)后，還會(huì)在金屬表面形成一層白霜，失去應(yīng)有的防銹效果，防銹性能達(dá)不到防銹油的效果。并且，傳統(tǒng)的水基防銹液多含有亞硝酸鹽、重鉻酸鹽等成分，眾所周知，亞硝酸鹽類為致癌物質(zhì)，對(duì)操作者的健康有危害，同時(shí)重鉻酸鹽成分因含有鉻等重金屬，對(duì)環(huán)境有害，也影響了金屬的性能與質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對(duì)目前工業(yè)上廣泛使用的水基防銹劑通常含有有害物質(zhì)，易對(duì)人體及環(huán)境造成危害，同時(shí)形成的液膜易流淌，水分揮發(fā)后，還會(huì)在金屬表面形成一層白霜，失去應(yīng)有的防銹效果的問題，本發(fā)明以環(huán)氧乙烷、乙二醇作為原料，以氫氧化鈉作為催化劑，在形成低分子聚乙二醇時(shí)，向其中加入谷氨酸，通過氫氧化鋰及鈦酸正丁酯的催化，使谷氨酸和低分子聚乙二醇結(jié)合，同時(shí)促使結(jié)合中的谷氨酸聚合，形成大量羧基等極性基團(tuán)，增加與鐵的結(jié)合，提高成膜性能，再將其與馬來酸酐進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，增加空間位阻，提高阻水性能，最后通過與三乙醇胺及碳酸鈉復(fù)配，從而獲得環(huán)保型水基防銹劑。本發(fā)明以低分子聚乙二醇作為基質(zhì)，通過谷氨酸接枝改性，馬來酸酐酰胺化改性，獲得成膜性高，防銹效果好的環(huán)保型水基防銹劑，有效解決了目前工業(yè)上廣泛使用的水基防銹劑通常含有有害物質(zhì)，易對(duì)人體及環(huán)境造成危害，同時(shí)形成的液膜易流淌，水分揮發(fā)后，還會(huì)在金屬表面形成一層白霜，失去應(yīng)有的防銹效果的問題，本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑無毒無害，綠色環(huán)保，對(duì)使用者的人身健康和環(huán)境健康均無不良負(fù)責(zé)副作用，同時(shí)本發(fā)明制備簡(jiǎn)單，防銹效果好。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，取80～90份質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液、30～35份乙二醇、13～16份谷氨酸、6～9份1.3mol/L氫氧化鈉溶液、3～6份氫氧化鋰、3～5份甲醇及1～3份鈦酸正丁酯，首先將乙二醇、1.3mol/L氫氧化鈉溶液放入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜中的空氣排出，并升壓至0.16～0.22MPa，設(shè)定溫度為100℃，以160r/min攪拌1～2h；

（2）在上述攪拌結(jié)束后，向高壓反應(yīng)釜中加入上述重量份數(shù)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液，降壓至0.06～0.07MPa，升溫至110～115℃，以200r/min攪拌反應(yīng)30～50min，隨后升壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再向高壓反應(yīng)釜中依次加入上述重量份數(shù)中的谷氨酸、氫氧化鋰、甲醇及鈦酸正丁酯放入高壓反應(yīng)釜中，升壓至0.7～0.9MPa，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8～10h；

（3）待上述反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，進(jìn)行出料，收集出料物，向出料物中加入檸檬酸，當(dāng)出料物pH為中性時(shí)，停止加入檸檬酸，隨后對(duì)調(diào)節(jié)pH后的出料物進(jìn)行過濾，收集過濾液；

（4）將上述過濾液與過濾液質(zhì)量20～30％的馬來酸酐混合均勻，放入容器中，并將容器置于水浴鍋中，設(shè)定溫度為95～100℃，保溫20～26h，再自然冷卻至室溫，將容器中混合物放入離心機(jī)中，以900r/min離心10～15min，收集上層液，得環(huán)保型金屬表面防銹劑基液；

（5）按質(zhì)量比1:3:5～1:3:8，將三乙醇胺、碳酸鈉及上述環(huán)保型金屬表面防銹劑基液放入攪拌機(jī)中，以300r/min攪拌5～15min，收集攪拌混合物，即可得環(huán)保型水基防銹劑。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：先將金屬器件浸沒于去離子水中，在200～300W下超聲水洗8～12min，隨后取出，將其表面擦拭干凈，按質(zhì)量比1:20～1:25，將本發(fā)明制備的環(huán)保型水基防銹劑與去離子水混合均勻，得防銹液，再使用防銹液對(duì)擦干后的金屬器件進(jìn)行噴淋處理，每平方厘米用量為1～3mL，最后對(duì)處理后的金屬器件在45～50℃下干燥8～10min即可，經(jīng)檢驗(yàn)，本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑防銹產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，噴淋環(huán)保型水基防銹劑后的金屬器件，使用壽命延長(zhǎng)了9～11月，對(duì)環(huán)境無污染，且具有良好的環(huán)境效益。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑成膜穩(wěn)定性好，防銹性高，無分層，不易腐敗；

（2）本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑產(chǎn)品不含對(duì)人體及環(huán)境有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人類無任何不良副作用。

具體實(shí)施方式

按重量份數(shù)計(jì)，取80～90份質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液、30～35份乙二醇、13～16份谷氨酸、6～9份1.3mol/L氫氧化鈉溶液、3～6份氫氧化鋰、3～5份甲醇及1～3份鈦酸正丁酯，首先將乙二醇、1.3mol/L氫氧化鈉溶液放入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜中的空氣排出，并升壓至0.16～0.22MPa，設(shè)定溫度為100℃，以160r/min攪拌1～2h；在上述攪拌結(jié)束后，向高壓反應(yīng)釜中加入上述重量份數(shù)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液，降壓至0.06～0.07MPa，升溫至110～115℃，以200r/min攪拌反應(yīng)30～50min，隨后升壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再向高壓反應(yīng)釜中依次加入上述重量份數(shù)中的谷氨酸、氫氧化鋰、甲醇及鈦酸正丁酯放入高壓反應(yīng)釜中，升壓至0.7～0.9MPa，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8～10h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，進(jìn)行出料，收集出料物，向出料物中加入檸檬酸，當(dāng)出料物pH為中性時(shí)，停止加入檸檬酸，隨后對(duì)調(diào)節(jié)pH后的出料物進(jìn)行過濾，收集過濾液；將上述過濾液與過濾液質(zhì)量20～30％的馬來酸酐混合均勻，放入容器中，并將容器置于水浴鍋中，設(shè)定溫度為95～100℃，保溫20～26h，再自然冷卻至室溫，將容器中混合物放入離心機(jī)中，以900r/min離心10～15min，收集上層液，得環(huán)保型金屬表面防銹劑基液；按質(zhì)量比1:3:5～1:3:8，將三乙醇胺、碳酸鈉及上述環(huán)保型金屬表面防銹劑基液放入攪拌機(jī)中，以300r/min攪拌5～15min，收集攪拌混合物，即可得環(huán)保型水基防銹劑。

實(shí)例1

按重量份數(shù)計(jì)，取80份質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液、30份乙二醇、13份谷氨酸、6份1.3mol/L氫氧化鈉溶液、3份氫氧化鋰、3份甲醇及1份鈦酸正丁酯，首先將乙二醇、1.3mol/L氫氧化鈉溶液放入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜中的空氣排出，并升壓至0.16MPa，設(shè)定溫度為100℃，以160r/min攪拌1h；在上述攪拌結(jié)束后，向高壓反應(yīng)釜中加入上述重量份數(shù)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液，降壓至0.06MPa，升溫至110℃，以200r/min攪拌反應(yīng)30min，隨后升壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再向高壓反應(yīng)釜中依次加入上述重量份數(shù)中的谷氨酸、氫氧化鋰、甲醇及鈦酸正丁酯放入高壓反應(yīng)釜中，升壓至0.7MPa，繼續(xù)攪拌反應(yīng)8h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，進(jìn)行出料，收集出料物，向出料物中加入檸檬酸，當(dāng)出料物pH為中性時(shí)，停止加入檸檬酸，隨后對(duì)調(diào)節(jié)pH后的出料物進(jìn)行過濾，收集過濾液；將上述過濾液與過濾液質(zhì)量20％的馬來酸酐混合均勻，放入容器中，并將容器置于水浴鍋中，設(shè)定溫度為95℃，保溫20h，再自然冷卻至室溫，將容器中混合物放入離心機(jī)中，以900r/min離心10min，收集上層液，得環(huán)保型金屬表面防銹劑基液；按質(zhì)量比1:3:5，將三乙醇胺、碳酸鈉及上述環(huán)保型金屬表面防銹劑基液放入攪拌機(jī)中，以300r/min攪拌5min，收集攪拌混合物，即可得環(huán)保型水基防銹劑。

先將金屬器件浸沒于去離子水中，在200W下超聲水洗8min，隨后取出，將其表面擦拭干凈，按質(zhì)量比1:20，將本發(fā)明制備的環(huán)保型水基防銹劑與去離子水混合均勻，得防銹液，再使用防銹液對(duì)擦干后的金屬器件進(jìn)行噴淋處理，每平方厘米用量為1mL，最后對(duì)處理后的金屬器件在45℃下干燥8min即可，經(jīng)檢驗(yàn)，本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑防銹產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，噴淋環(huán)保型水基防銹劑后的金屬器件，使用壽命延長(zhǎng)了9月，對(duì)環(huán)境無污染，且具有良好的環(huán)境效益。

實(shí)例2

按重量份數(shù)計(jì)，取90份質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液、35份乙二醇、16份谷氨酸、9份1.3mol/L氫氧化鈉溶液、6份氫氧化鋰、5份甲醇及3份鈦酸正丁酯，首先將乙二醇、1.3mol/L氫氧化鈉溶液放入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜中的空氣排出，并升壓至0.22MPa，設(shè)定溫度為100℃，以160r/min攪拌2h；在上述攪拌結(jié)束后，向高壓反應(yīng)釜中加入上述重量份數(shù)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液，降壓至0.07MPa，升溫至115℃，以200r/min攪拌反應(yīng)50min，隨后升壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再向高壓反應(yīng)釜中依次加入上述重量份數(shù)中的谷氨酸、氫氧化鋰、甲醇及鈦酸正丁酯放入高壓反應(yīng)釜中，升壓至0.9MPa，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，進(jìn)行出料，收集出料物，向出料物中加入檸檬酸，當(dāng)出料物pH為中性時(shí)，停止加入檸檬酸，隨后對(duì)調(diào)節(jié)pH后的出料物進(jìn)行過濾，收集過濾液；將上述過濾液與過濾液質(zhì)量30％的馬來酸酐混合均勻，放入容器中，并將容器置于水浴鍋中，設(shè)定溫度為100℃，保溫26h，再自然冷卻至室溫，將容器中混合物放入離心機(jī)中，以900r/min離心15min，收集上層液，得環(huán)保型金屬表面防銹劑基液；按質(zhì)量比1:3:8，將三乙醇胺、碳酸鈉及上述環(huán)保型金屬表面防銹劑基液放入攪拌機(jī)中，以300r/min攪拌15min，收集攪拌混合物，即可得環(huán)保型水基防銹劑。

先將金屬器件浸沒于去離子水中，在300W下超聲水洗12min，隨后取出，將其表面擦拭干凈，按質(zhì)量比1:25，將本發(fā)明制備的環(huán)保型水基防銹劑與去離子水混合均勻，得防銹液，再使用防銹液對(duì)擦干后的金屬器件進(jìn)行噴淋處理，每平方厘米用量為3mL，最后對(duì)處理后的金屬器件在50℃下干燥10min即可，經(jīng)檢驗(yàn)，本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑防銹產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，噴淋環(huán)保型水基防銹劑后的金屬器件，使用壽命延長(zhǎng)了11月，對(duì)環(huán)境無污染，且具有良好的環(huán)境效益。

實(shí)例3

按重量份數(shù)計(jì)，取85份質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液、32.5份乙二醇、14.5份谷氨酸、7.5份1.3mol/L氫氧化鈉溶液、4.5份氫氧化鋰、4份甲醇及2份鈦酸正丁酯，首先將乙二醇、1.3mol/L氫氧化鈉溶液放入高壓反應(yīng)釜中，使用氮?dú)鈱⒎磻?yīng)釜中的空氣排出，并升壓至0.19MPa，設(shè)定溫度為100℃，以160r/min攪拌1.5h；在上述攪拌結(jié)束后，向高壓反應(yīng)釜中加入上述重量份數(shù)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)70％環(huán)氧乙烷溶液，降壓至0.065MPa，升溫至112.5℃，以200r/min攪拌反應(yīng)40min，隨后升壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，再向高壓反應(yīng)釜中依次加入上述重量份數(shù)中的谷氨酸、氫氧化鋰、甲醇及鈦酸正丁酯放入高壓反應(yīng)釜中，升壓至0.8MPa，繼續(xù)攪拌反應(yīng)9h；待上述反應(yīng)結(jié)束后，降溫至室溫，降壓至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，進(jìn)行出料，收集出料物，向出料物中加入檸檬酸，當(dāng)出料物pH為中性時(shí)，停止加入檸檬酸，隨后對(duì)調(diào)節(jié)pH后的出料物進(jìn)行過濾，收集過濾液；將上述過濾液與過濾液質(zhì)量25％的馬來酸酐混合均勻，放入容器中，并將容器置于水浴鍋中，設(shè)定溫度為97.5℃，保溫23h，再自然冷卻至室溫，將容器中混合物放入離心機(jī)中，以900r/min離心12.5min，收集上層液，得環(huán)保型金屬表面防銹劑基液；按質(zhì)量比2:6:13，將三乙醇胺、碳酸鈉及上述環(huán)保型金屬表面防銹劑基液放入攪拌機(jī)中，以300r/min攪拌10min，收集攪拌混合物，即可得環(huán)保型水基防銹劑。

先將金屬器件浸沒于去離子水中，在250W下超聲水洗10min，隨后取出，將其表面擦拭干凈，按質(zhì)量比1:22，將本發(fā)明制備的環(huán)保型水基防銹劑與去離子水混合均勻，得防銹液，再使用防銹液對(duì)擦干后的金屬器件進(jìn)行噴淋處理，每平方厘米用量為2mL，最后對(duì)處理后的金屬器件在48℃下干燥9min即可，經(jīng)檢驗(yàn)，本發(fā)明所得的環(huán)保型水基防銹劑防銹產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效果好，噴淋環(huán)保型水基防銹劑后的金屬器件，使用壽命延長(zhǎng)了10月，對(duì)環(huán)境無污染，且具有良好的環(huán)境效益。