[发明专利]水分散型金属防锈乳液组合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料防锈剂，特别是采用聚丙烯酸酯乳液为主要组分的水分散型金属防锈乳液组合物及制备方法。

背景技术

金属材料已经广泛应用于当今社会，而金属材料最大的缺点就是容易受到腐蚀，现阶段大多数企业都使用防锈水来对金属材料进行防腐处理。防锈水是以水为基本材料，加入水溶性缓蚀剂(即中性介质中缓蚀剂)，如亚硝酸钠、苯甲酸钠、重铬酸钠、三乙醇胺以及部分表面活性剂、渗透剂等配制成防锈水，防锈水主要应用于钢铁材料，在工序间常用于工序间防锈，去除容易，不影响下一道工序。如工件在车、切、磨等机加工工序间的防锈都离不开防锈水。目前使用缓蚀剂大部分是无机化合物，属于阳极型缓蚀剂。特别是亚硝酸钠，因其防锈效果优良，价廉且来源丰富而用得最多，但多用于铁金属。铬酸盐对铁及非铁金属都适用，但主要用于铜及铜合金。

蒋海珍等在“水溶性有机羧酸盐防锈剂的分子结构与性能关系的研究”（《第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集》2004年）公开了合成水溶性有机梭酸醇胺盐防锈剂，其0.25%的水溶液可使钢铁制品的盐雾试验48小时不锈；CN102586788A公开了一种清洗防锈剂，主要由柠檬酸、乙二胺四乙酸盐、硝酸铵、缓蚀剂以及渗透剂等小分子组合物复配而成，提高了水箱的短期的防腐蚀能力，使用方便。张玉芳等人在“硫代磷酸酯缓蚀剂在金属表面成膜行为研究”（《中国腐蚀与防护学报》2002年05期）合成了硫代磷酸醋并用于碳钢的防锈处理，结果表明该防锈剂可在很短时间内在碳钢表面形成多层膜，内层为反应沉积型膜，与基体金属结合力较强，从而有效防止了金属的生锈。

上述防锈剂大多是用无机盐进行防锈，只适用于金属加工工序间短期防锈，防锈期为三周左右，这种防锈剂价格低廉且容易操作，但无机盐容易在金属表面结晶，易划伤仪器零件，尤其是精密仪器，且其代表物亚硝酸钠更是容易生成致癌物质。

而近年来，为了解决经济发展与环境保护的问题，人们还开发了对环境不构成破坏的生物缓蚀剂，采用绿色缓释技术，具有无毒，污染小，原料成本低等特点。比如，贾艳霞“在盐酸体系中聚天冬氨酸对铜缓蚀作用研究”（《河北师范大学》2006年）首次对环境友好型阻垢缓蚀剂聚天冬氨酸在0.5mol/L HCl中对铜的缓蚀作用进行了初步研究。发现PASP是良好的适应于酸性介质使用的绿色的铜缓蚀剂；曹林华“L-半胱氨酸衍生物的合成及其缓蚀性能与分子构效关系的研究”（《南京理工大学》2010年）筛选和合成了3种类型十个品种。半胱氨酸衍生物作为环境友好型缓蚀剂，研究结果表明：L-半胱氨酸及其8种衍生物在盐酸溶液中对碳钢均有较好的缓蚀效果，且与L-半胱氨酸相比，其衍生物的缓蚀效率均有不同程度的提高，尤其是S-苄基-L-半胱氨酸，在10.2mol/L 时，对碳钢的缓蚀效率可达82%。但上述缓蚀剂没有解决无机盐本身固有的问题。

为了克服以上缺点，采用有机物作为防锈主材是可行的解决手段，但有机物由于水溶性有限，储存过程中可能出现沉淀析出，影响产品外观，所以要加入较多的表面活性剂，配方复杂，并且大量非降解型的表面活性剂也会污染环境。此外，小分子防锈液膜较薄，附着力有限，易受到温度和机械力的作用而流淌损失，无法达到长期防锈，浸涂后一般防锈时间不超过一个月，且若做长期封存，需要定期更换补充新液。

与无机盐防锈剂和小分子有机物防锈剂相比，聚合物防锈具有独特的性质，其防锈机理是在基材表面形成聚合物膜，具有较好的耐腐蚀性、保光保色以及较强的耐候性。常用的防锈聚合物为苯丙乳液（即苯乙烯-丙烯酸酯乳液），如梁文波等“用于水性工业涂料的苯丙型耐盐雾乳液的合成”（《涂料工业》2010年02期）所介绍，目前针对苯丙乳液的改性成为研究的热点，主要是引入一些功能性较强的单体，比如（1）与环氧单体或有机硅类单体共聚后交联形成网状结构，用来提高涂膜的致密性；（2）引入含氟、硅单体共聚形成耐水、耐溶剂性、耐化学药品、耐腐蚀、电绝缘性更好的涂膜；（3）引入磷酸酯表面活性剂，或者引入不饱和功能性磷酸酯单体聚合形成高分子磷酸酯，改善涂膜的耐水性和耐盐雾性能。