本发明属于金属表面处理技术领域，特别是涉及一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液及其制备方法。
背景技术：
钢铁材料具有很高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和加工性，因此，它是当今世界使用量最大的一种结构材料。但是，钢铁材料无论在大气环境中长期使用或者放置，都会逐渐和周围介质发生化学作用或电化学作用，引起表面的锈蚀。轻度锈蚀可以使表面失去金属光泽，降低精度，严重时表面产生锈坑，使钢铁材料制品力学性能恶化甚至断裂，影响其使用寿命。据报道，在工业发达国家中，每年由于钢铁的腐蚀而造成的损失占国民经济总值的1.5％～4.2％；随各国不同的经济发达程度和腐蚀控制水平而异。全世界每年生产的钢铁有10％变成铁锈，30％的钢铁设备因腐蚀而损坏。
三元聚羧酸是一种无灰水溶性防锈剂，用于所有类型的水基润滑剂和清洗系统的水溶性缓蚀剂，半合成和全合成金属加工液0.25-1.1％，发动机防冻液(冷却液)0.5％，水-乙二醇抗燃液0.055-1.4％。宜用99％三乙醇胺调整PH值至8以上高溶解度，适当加热可加速溶解。具有绿色、环保：所用原料无毒无害，生产过程中无三废产生。聚羧酸母液近年来得到越来越多的重视，其优势在于：(1)酯化过程，工艺简单，生产周期短；(2)原料的封端基团中含有不饱和双键，可以进行一步法直接聚合，降低生产成本；(3)可以直接生产高浓度聚羧酸母液。
聚羧酸减水剂的合成方法主要有：可聚合单体直接共聚、聚合后功能化法、原位聚合与接枝。其中可聚合单体直接共聚一般分为两步:第一步合成大单体，第二步高分子聚合反应。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液及其制备方法，通过三聚氰胺与甲醛的羟甲基化反应、羟甲基化产物与磺化剂的磺化反应得到三聚氰胺磺化产物，能够与聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体、丙烯酸发生共聚，使得共聚单体链上接枝具有阻锈功能的三聚氰胺含氮官能团。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液，包括如下成分：聚乙二醇单甲醚；丙烯酸；磺化剂；甲醛；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠；三聚氰胺。
进一步地，所述聚乙二醇单甲醚与丙烯酸通过酯化反应制得聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体。
进一步地，所述聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体与丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠共聚制得三元聚羧酸。
一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，在装有温度计、搅拌器、分水器、回流冷凝管的在四口圆底烧瓶中，常温下加入三聚氰胺和甲醛，用浓度为30％-34％的NaOH溶液调节PH值为10～12，温度升高到60-70℃，反应30～60分钟；加入磺化剂，调节PH值为10～12，温度保持为65℃左右，反应30～60分钟，然后加入一定量的聚乙二醇单甲醚和对苯二酚，加热至80℃使之完全溶解；
步骤二，在步骤一的溶液中依次加入一定量的丙烯酸、对甲苯磺酸，逐步升温到反应温度130℃,搅拌，低真空反应7h，即可制得聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯；
步骤三，将聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体和丙烯酸置于装有温度计、机械搅拌器、冷凝回流装置及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，添加水，加热至75℃，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和过硫酸铵混合后通过滴液漏斗缓慢滴加，在2h内滴加完毕，然后升温到80℃，保温1h；
步骤四，将步骤三保温后的溶液冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH＝7，制得三元聚羧酸。
进一步地，所述步骤二中依次加入一定量的丙烯酸、对甲苯磺酸，逐步升温到反应温度130℃,搅拌，低真空反应7h，其中，每隔1h测定体系的酸值，直到体系酸值恒定，即确定酯化反应结束。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过三聚氰胺与甲醛的羟甲基化反应、羟甲基化产物与磺化剂的磺化反应得到三聚氰胺磺化产物，能够与聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体、丙烯酸发生共聚，使得共聚单体链上接枝具有阻锈功能的三聚氰胺含氮官能团。
2、本发明的聚乙二醇单甲醚与丙烯酸通过酯化反应制得聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体与丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠共聚制得具有阻锈功能的三元聚羧酸溶液。
3、本发明制得具有阻锈功能的三元聚羧酸溶液的工艺相对简单，反应条件温和，原料广泛，易于规模化生产。
4、本发明的具有阻锈功能的三元聚羧酸溶液用于金属表面的阻锈作用，有效提高金属表面的抗氧化性、抗腐蚀性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液，包括如下成分：聚乙二醇单甲醚；丙烯酸；磺化剂；甲醛；2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠；三聚氰胺。
其中，聚乙二醇单甲醚与丙烯酸通过酯化反应制得聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体。
其中，聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体与丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠共聚制得三元聚羧酸。
一种基于三元聚羧酸的阻锈溶液的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，在装有温度计、搅拌器、分水器、回流冷凝管的在四口圆底烧瓶中，常温下加入三聚氰胺和甲醛，用浓度为30％-34％的NaOH溶液调节PH值为10～12，温度升高到60-70℃，反应30～60分钟；加入磺化剂，调节PH值为10～12，温度保持为65℃左右，反应30～60分钟，然后加入一定量的聚乙二醇单甲醚和对苯二酚，加热至80℃使之完全溶解；
步骤二，在步骤一的溶液中依次加入一定量的丙烯酸、对甲苯磺酸，逐步升温到反应温度130℃,搅拌，低真空反应7h，每隔1h测定体系的酸值，直到体系酸值恒定，即确定酯化反应结束，即可制得聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯；
步骤三，将聚乙二醇单甲醚-丙烯酸酯类大分子单体和丙烯酸置于装有温度计、机械搅拌器、冷凝回流装置及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，添加水，加热至75℃，将2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和过硫酸铵混合后通过滴液漏斗缓慢滴加，在2h内滴加完毕，然后升温到80℃，保温1h；
步骤四，将步骤三保温后的溶液冷却至室温，用氢氧化钠中和混合物至pH＝7，制得三元聚羧酸。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。