本发明公开了一种环保型水基防锈剂，属于金属防锈技术领域。
背景技术：
金属加工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈，这就需要使用防锈油在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀的化学品。所谓锈是由于氧和水作用在金属表面生成氧化物和氢氧化物的混合物，铁锈是红色的，铜锈是绿色的，而铝和锌的锈称白锈。机械在运行和贮存中很难不与空气中的氧、湿气或其它腐蚀性介质接触，这些物质在金属表面将发生电化学腐蚀而生锈，要防止锈蚀就得阻止以上物质与金属接触。防锈剂属于防锈产品的一种，其它类型的还有防锈油、防锈纸等。
在轴承零件加工过程中，金属加工液直接作用于机床、工件和刀具表面，因此要求加工液具有良好的防锈性能。特别是在高温、高湿度地区或季节，若轴承零件加工周期较长，则对金属加工液的防锈性能要求更高，要求加工液本身不会对工件、机床和刀具造成锈蚀，同时还应具有一定的防锈性能，即能起到临时防止锈蚀的作用。合成金属加工液冷却性能好，经济环保，在轴承零件加工过程中得到广泛应用。但合成金属加工液在使用中通常用水稀释，水含量较高，容易导致接触部件锈蚀，所以防锈剂的选择和复配是提高金属加工液防锈性能的一个难点，对保证金属加工件质量具有重要的意义。早期的水基防锈剂多含有亚硝酸盐、铬酸盐或磷酸盐，除具有较强的毒性、造成环境污染或排放到水中产生富营养化外，还会在金属表面形成一层白霜，涂装后影响油漆涂层的附着力。因此迫切需要一种防锈效果好、环境友好，不影响后续工序使用性能的水基防锈剂。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统防锈剂防锈性能不佳的问题，提供了一种环保型水基防锈剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种环保型水基防锈剂，是由以下重量份数的原料组成：80～100份成膜液，20～30份生物大分子溶胀液，15～30份乳化剂，50～60份有机硅，4～10份增稠剂，8～10份磷脂，8～10份双氧水，80～100份预处理聚烯丙胺，3～5份交联剂；
所述环保型水基防锈剂具体制备步骤为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水搅拌混合，得混合液a；
（3）将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺搅拌混合，得混合液b；
（4）将混合液a和混合液b高速搅拌混合，出料，即得环保型水基防锈剂。
所述成膜液是由以下重量份数的原料组成：10～15份硅丙乳液，8～10份聚丙烯酸钠，8～10份聚乙二醇，80～120份水。
所述生物大分子溶胀液具体配置过程为：按重量份数计，依次取10～15份壳聚糖，8～10份酪素，100～150份水，搅拌混合10～15min后，静置溶胀4～8h，得生物大分子溶胀液。
所述乳化剂为乳化剂op-10，吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：10～1：15配置而成。
所述增稠剂为羧甲基纤维素、糊化玉米淀粉或聚乙烯醇中任意一种。
所述磷脂为大豆卵磷脂或蛋黄卵磷脂中的任意一种。
所述预处理聚烯丙胺预处理过程为：按重量份数计，依次取20～30份聚烯丙胺，60～80份c8醇，60～80份1-甲基-2-吡咯烷酮，搅拌混合后，以30～40ml/min速率通入二氧化碳气体，持续通入10～15min，即得预处理聚烯丙胺。
所述交联剂为戊二醛、己二醛或对苯二甲醛中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过在体系中添加双氧水，双氧水可与金属基材发生氧化还原反应，在金属基材表面形成钝化膜，另外再配合磷脂的加入，一方面，磷脂中带有负电荷的基团可与钝化膜表面正价的金属离子发生静电吸附，从而在钝化膜表面形成磷脂疏水层，使防锈性能得到有效提高，另一方面，磷脂分子带有亲水和亲油两种基团，吸附于钝化膜表面的磷脂分子的亲油基指向油相，而亲水基指向水相，形成油水界面膜，从而有效阻隔空气中氧气对金属基材的进一步氧化侵蚀，提高产品的防锈效果；
（2）本发明技术方案通过在成膜剂中添加少量聚丙烯酸钠，一方面，聚丙烯酸钠的加入具有良好的增稠效果，使产品在金属基材表面良好成膜，另一方面，在涂膜水分挥发后，聚丙烯酸钠逐渐析出，填充于水分挥发后的孔道中，避免腐蚀介质与金属基材接触，从而是产品防锈性能有效提高；
（3）本发明技术方案中预处理聚烯丙胺的加入，可在金属基材表面形成具有良好力学性能的聚烯丙胺凝胶薄膜，且添加的生物大分子中活性基团可在交联剂作用下发生交联，与聚烯丙胺凝胶网络穿插，在薄膜体系中形成三维交联网络，使产品中有效成分牢固覆盖吸附于金属基材表面，再者，聚烯丙胺经预处理后，吸附固定了部分二氧化碳，在后续使用过程中，储存的二氧化碳缓慢释放，在金属基材与薄膜之间形成惰性的二氧化碳气体隔膜层，有效阻隔各类腐蚀介质对金属基材的侵蚀，进一步提高产品的防锈性能。
具体实施方式
按重量份数计，依次取10～15份固含量为30～35%的硅丙乳液，8～10份聚丙烯酸钠，8～10份聚乙二醇，80～120份水，于温度为85～90℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合2～4h，得成膜液；按重量份数计，依次取10～15份脱乙酰度为90～95%的壳聚糖，8～10份酪素，100～150份水，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，于温度为45～55℃条件下，保温静置溶胀4～8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取20～30份聚烯丙胺，60～80份c8醇，60～80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以300～500r/min转速搅拌混合20～30min，得聚烯丙胺混合液，随后以30～40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入10～15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取80～100份成膜液，20～30份生物大分子溶胀液，15～30份乳化剂，50～60份有机硅，4～10份增稠剂，8～10份磷脂，8～10份质量分数为15～20%双氧水，80～100份预处理聚烯丙胺，3～5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为400～600r/min条件下，搅拌混合45～60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合45～60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为1600～2000r/min条件下，高速搅拌混合3～5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10，吐温-60或斯潘-80中的任意一种。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：10～1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素、糊化玉米淀粉或聚乙烯醇中任意一种。所述磷脂为大豆卵磷脂或蛋黄卵磷脂中的任意一种。所述交联剂为戊二醛、己二醛或对苯二甲醛中的任意一种。
实例1
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例2
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述交联剂为戊二醛。
实例3
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例4
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例5
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例6
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得聚烯丙胺混合液，随后以40ml/min速率向所得聚烯丙胺混合液中通入二氧化碳气体，持续通入15min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例7
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取30份聚烯丙胺，80份c8醇，80份1-甲基-2-吡咯烷酮，用搅拌器以500r/min转速搅拌混合30min，得预处理聚烯丙胺；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，100份预处理聚烯丙胺，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂和预处理聚烯丙胺于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
实例8
按重量份数计，依次取15份固含量为35%的硅丙乳液，10份聚丙烯酸钠，10份聚乙二醇，120份水，于温度为90℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，得成膜液；按重量份数计，依次取15份脱乙酰度为95%的壳聚糖，10份酪素，150份水，用玻璃棒搅拌混合15min后，于温度为55℃条件下，保温静置溶胀8h，得生物大分子溶胀液；按重量份数计，依次取100份成膜液，30份生物大分子溶胀液，30份乳化剂，60份有机硅，10份增稠剂，10份磷脂，10份质量分数为20%双氧水，5份交联剂，先将成膜液，生物大分子溶胀液，增稠剂和双氧水于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液a，再将乳化剂，有机硅，磷脂，交联剂于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，得混合液b，再将所得混合液a和混合液b倒入混料机中，于转速为2000r/min条件下，高速搅拌混合5h，出料，即得环保型水基防锈剂。所述乳化剂为乳化剂op-10。所述有机硅是由二苯基二氯硅烷和无水乙醚按质量比为1：15配置而成。所述增稠剂为羧甲基纤维素。所述磷脂为大豆卵磷脂。所述交联剂为戊二醛。
对比例：滁州市某化工有限公司生产的防锈剂。
将实例1至8所得防锈剂和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
选用85mm×160mm×15mm的q450nqr1钢板，用砂纸预打磨除去钢板表面厚重的铁锈及氧化皮，用二甲苯溶剂浸泡清洁油污，再用15%hcl浸泡钢板10～15min，直到锈蚀及氧化皮完全去除，然后用干净自来水冲洗1～3min；放入2%na2co3溶液浸泡3min，取出用蒸馏水冲洗，至表面ph值为6～7合格。将清洗合格的钢板放入调配好的防锈剂中，浸泡3min后取出，在无腐蚀气氛的室温条件下悬挂放置。
耐盐雾：防锈剂处理试板耐盐雾按以上方法制备防锈试板，干燥8h进行盐雾试验。制备防锈样板，放置3d后喷涂2道醇酸底漆，总厚75μm。漆膜干燥7d后进行盐雾试验。将试板沿对角线划十字交叉划痕，露出金属底层，并用石蜡封边；盐雾溶液为5%nacl溶液，ph值为6.5～7.2，喷雾量为2ml/(80cm2·h)，连续喷雾，盐雾箱内温度35℃。
耐盐雾检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明所得环保型水基防锈剂具有良好的防锈性能。