本发明涉及一种金属防腐蚀用表面活性剂，具体涉及一种含环氧基反应型高分子表面活性剂及其制备方法和应用。
背景技术：
金属腐蚀是全世界面临的巨大问题，并且带来了巨大的经济损失，由腐蚀引起的破坏事例遍及所有使用金属的场合。据统计，每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3，造成的损失非常巨大。因此，降低金属的腐蚀速率，延长钢材的使用寿命，具有重要的经济价值，符合可持续发展的要求。
环氧树脂作为最具有标志性的钢铁基材保护材料的一种，在1950s，Aggarwal L K.等就对行改环氧树脂增强金属的防腐性能进行研究（Aggarwal L K, Thapliyal P C, Karade S R. Anticorrosive properties of the epoxy–cardanol resin based paints[J]. Progress in Organic Coatings, 2007, 59(1): 76-80.）。然而传统的环氧树脂大多是溶剂型的，在使用过程中会释放出大量的挥发性有机化合物，所以水性环氧树脂已成为目前环氧树脂的研究方向（Woo J T K, Toman A. Water-based epoxy-acrylic graft copolymer[J]. Progress in organic Coatings, 1993, 21(4): 371-385.）。环氧树脂或水性环氧树脂金属防腐都是通过树脂内的环氧基与固化剂或基底进行反应，实现了涂层的固定或隔离层形成（Bagherzadeh M R, Daneshvar A, Shariatpanahi H. Novel water-based nanosiloxane epoxy coating for corrosion protection of carbon steel[J]. Surface & Coatings Technology, 2012, 206(8):2057–2063.；Diniz F B, Andrade G F D, Martins C R, et al. A comparative study of epoxy and polyurethane based coatings containing polyaniline-DBSA pigments for corrosion protection on mild steel[J]. Progress in Organic Coatings, 2013, 76(5):912-916.）。基于此理论，我们设计制备了一种金属防腐蚀用含环氧基反应型高分子表面活性剂，并在酸性环境中进行实试，实验结果表明含环氧基反应型高分子表面活性剂具有良好的防腐效果。因此，在实际生产过程中具有良好的应用前景，例如电镀槽、储罐等设备。
将含环氧基反应型高分子表面活性剂应用于腐蚀试验，能够降低钢铁腐蚀速率，提高钢铁在酸性环境中的抗腐蚀性，是环氧树脂及水性环氧树脂金属防腐应用方面的进一步推进。因此，含环氧基反应型高分子表面活性剂的发展对金属防腐蚀的研究具有重要的推动作用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种含环氧基反应型高分子表面活性剂及其制备方法和应用，具有良好的金属防腐性能，在较低浓度下能够对钢铁腐蚀有良好的抑制作用。
本发明所采用的技术方案为：
含环氧基反应型高分子表面活性剂的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
将亚硫酸氢钠水溶液加入四口烧瓶中，然后水浴加热至65-80℃；
将烯丙基缩水甘油醚和丙烯酸丁酯混合制备单体混合溶液；
将单体混合溶液、丙烯酰胺水溶液和过硫酸铵水溶液，分别滴加到反应器中，滴加时间控制在0.5-1.5h；
在恒温条件下反应1-3h，冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂；
其中：
亚硫酸氢钠水溶液中的亚硫酸氢钠、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺以及过硫酸铵水溶液中的过硫酸铵的质量比为(0.7-0.9):(9-13):(2-4):(10-14):(3.0-3.6)。
亚硫酸氢钠水溶液是按照每0.7g-0.9g的亚硫酸氢钠溶于26g-28g的蒸馏水配制而成的。
丙烯酰胺水溶液是按照10g-14g的丙烯酸丁酯溶于18g-23g的蒸馏水配制而成的。
过硫酸铵水溶液是按照3g-3.5g的过硫酸铵溶于30g-35g的蒸馏水配制而成的。
如所述的含环氧基反应型高分子表面活性剂的制备方法制得的含环氧基反应型高分子表面活性剂。
如所述的含环氧基反应型高分子表面活性剂在金属防腐方面的应用。
本发明具有以下优点：
本发明利用自由基聚合一步法制备含环氧基反应型高分子表面活性剂，通过较大程度地简化水性环氧树脂的制备流程，降低环境污染，并且保存了环氧树脂的反应活性。此外，金属表面的物理吸附作用和化学反应，协同提升含环氧基反应型高分子表面活性剂的抗腐蚀性能。因此，本发明制备的含环氧基反应型高分子表面活性剂应用于腐蚀试验，结果表明：当含环氧基反应型高分子表面活性剂浓度为0.02mg/L时，已经具有一定的抗腐蚀性能；当其浓度为的0.3mg/L时，能够良好地降低钢铁腐蚀速率，提高钢铁在酸性环境中的抗腐蚀性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及含环氧基反应型高分子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
将亚硫酸氢钠水溶液加入四口烧瓶中，然后水浴加热至65-80℃；
将烯丙基缩水甘油醚和丙烯酸丁酯混合制备单体混合溶液；
将单体混合溶液、丙烯酰胺水溶液和过硫酸铵水溶液，分别滴加到反应器中，滴加时间控制在0.5-1.5h；
在恒温条件下反应1-3h，冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂；
其中：
亚硫酸氢钠水溶液中的亚硫酸氢钠、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺以及过硫酸铵水溶液中的过硫酸铵的质量比为(0.7-0.9):(9-13):(2-4):(10-14):(3.0-3.6)。
亚硫酸氢钠水溶液是按照每0.7g-0.9g的亚硫酸氢钠溶于26g-28g的蒸馏水配制而成的。
丙烯酰胺水溶液是按照10g-14g的丙烯酸丁酯溶于18g-23g的蒸馏水配制而成的。
过硫酸铵水溶液是按照3g-3.5g的过硫酸铵溶于30g-35g的蒸馏水配制而成的。
实施例1：将0.7g的亚硫酸氢钠和28g的蒸馏水加入四口烧瓶中，然后水浴加热至68℃，用3g丙烯酸丁酯溶解于12g烯丙基缩水甘油醚制备单体溶液；将12g丙烯酰胺和22g的蒸馏水配制的丙烯酰胺水溶液；向反应器中分别滴加混合单体溶液、丙烯酰胺水溶液以及3.4g的过硫酸铵溶于34g的蒸馏水配制的过硫酸铵水溶液，滴加时间控制在0.9h，在恒温条件下反应1.5h，最后冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂。
实施例2：将0.8g的亚硫酸氢钠和26g的蒸馏水加入四口烧瓶中，然后水浴加热至72℃，用2.8g丙烯酸丁酯溶解于11g烯丙基缩水甘油醚制备单体溶液；将13g丙烯酰胺和20g的蒸馏水配制的丙烯酰胺水溶液；向反应器中分别滴加混合单体溶液、丙烯酰胺水溶液以及3.2g的过硫酸铵溶于35g的蒸馏水配制的过硫酸铵水溶液，滴加时间控制在1.2h，在恒温条件下反应2h，最后冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂。
实施例3：将0.9g的亚硫酸氢钠和30g的蒸馏水加入四口烧瓶中，然后水浴加热至75℃，用3g丙烯酸丁酯溶解于12g烯丙基缩水甘油醚制备单体溶液；将14g丙烯酰胺和23g的蒸馏水配制的丙烯酰胺水溶液；向反应器中分别滴加混合单体溶液、丙烯酰胺水溶液以及3.4g的过硫酸铵溶于34g的蒸馏水配制的过硫酸铵水溶液，滴加时间控制在0.7h，在恒温条件下反应1.5h，最后冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂。
实施例4：将0.7g的亚硫酸氢钠和26g的蒸馏水加入四口烧瓶中，然后水浴加热至70℃，用4g丙烯酸丁酯溶解于13g烯丙基缩水甘油醚制备单体溶液；将12g丙烯酰胺和19g的蒸馏水配制的丙烯酰胺水溶液；向反应器中分别滴加混合单体溶液、丙烯酰胺水溶液以及3.0g的过硫酸铵溶于35g的蒸馏水配制的过硫酸铵水溶液，滴加时间控制在1.2h，在恒温条件下反应2.5h，最后冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂。
实施例5：将0.7g的亚硫酸氢钠和28g的蒸馏水加入四口烧瓶中，然后水浴加热至75℃，用3g丙烯酸丁酯溶解于13g烯丙基缩水甘油醚制备单体溶液；将13g丙烯酰胺和23g的蒸馏水配制的丙烯酰胺水溶液；向反应器中分别滴加混合单体溶液、丙烯酰胺水溶液以及3.2g的过硫酸铵溶于30g的蒸馏水配制的过硫酸铵水溶液，滴加时间控制在1.4h，在恒温条件下反应1.5h，最后冷却至室温，即得含环氧基反应型高分子表面活性剂。
本发明制备的含环氧基反应型高分子表面活性剂应用于金属腐蚀试验，结果表明：当含环氧基反应型高分子表面活性剂浓度为0.02mg/L时，已经具有一定的抗腐蚀性能；当其浓度为的0.3mg/L时，能够良好地降低钢铁腐蚀速率，提高钢铁在酸性环境中的抗腐蚀性。由于金属表面的吸附和化学反应，含环氧基反应型高分子表面活性剂表现出较好的抗腐蚀性能，能够降低钢铁腐蚀速率，提高钢铁在酸性环境中的抗腐蚀性。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。