本发明涉及一种高分子防锈涂膜领域，特别涉及一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜及其制备方法。
背景技术：
金属材料由于其性能优异，已经成为了使用最广泛的工程材料。但金属材料在加工、运输和使用过程中因受到环境大气和外界物质的作用，表面会发生各种化学反应，造成金属的腐蚀，从而降低金属器件的强度、韧性，精度和使用性能等，缩短其使用寿命，甚至造成更严重的灾难性事故。金属腐蚀对于金属应用过程带来的损失是巨大的，不仅造成经济损失，还会对环境造成有害影响。加强对金属器件的防护研究是具有重要意义的。将各种具有防锈效果的药品进行复配，并且各成分之间具有很好的相容性，可以在金属器件表面产生优异的、长期的防锈保护作用。因此，本发明提供一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，其加工低廉，防护效果优异，并且使用方法简单，具有很好的应用前景。
技术实现要素：
要解决的技术问题：
金属制品和产品的长期防锈多采用防锈的漆油，使用成本较高，对环境的污染也比较严重，并且处理方法不便，本发明提供一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，其加工低廉，防护效果优异，并且使用方法简单。
技术方案：
本发明提供了一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，包括以下重量份组分：
改性角蛋白22-36份、
聚乙二醇34-42份、
乙醇12-20份、
石蜡油1-7份、
甘油2-8份、
防锈材料10-19份、
抗静电剂2-8份、
乳化剂1-6份、
水30-55份。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，所述的改性角蛋白由下述制备方法制备得到：将四颈烧瓶放置于恒温水浴锅中，加入10g天羽毛角蛋白粉末和适量蒸馏水，搅拌均匀，然后升高温度至65℃，滴加醋酸溶液以调节ph值到3.6。向瓶内通入氮气1h，然后继续保持通氮气的条件，分别用3个滴液漏斗同时向烧瓶中滴加k2s2o8溶液，nahso3溶液以及甲基丙烯酸丁酯接枝单体，控制总浴比为1：7，整个反应体系中k2s2o8浓度为0.078mol/l，k2s2o8与nahso3的摩尔比为2：3，丙烯酸酯接枝单体加入量为羽毛角蛋白质量的40%，在氮气保护下反应4h后，加入对苯二酚，其加入量为羽毛角蛋白质量的4%，关闭氮气，继续搅拌20min，接枝完成后，将接枝角蛋白悬浊液抽滤，冷冻干燥后装袋储存。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，所述的聚乙二醇的分子量为4000da。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，所述的防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，所述的抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜，所述的乳化剂为吐温-80。
优选的，所述的一种用于金属器件表面防护的防锈涂膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）将改性角蛋白22-36份、聚乙二醇34-42份、乙醇12-20份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水30-55份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料10-19份、抗静电剂2-8份、石蜡油1-7份、甘油2-8份、乳化剂1-6份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得。
有益效果：
本发明对羽毛进行增值利用，避免传统方法中焚烧或填埋羽毛废弃物时给环境带来的破坏，采用改性羽毛角蛋白与聚乙二醇复配，涂膜的延展性好，成膜性能优异。本发明提供的涂膜可以在金属器件表面形成光滑保护膜，使金属表层隔绝空气，外界物质等，从而达到长时间防锈的目的，还具有抗静电作用，为金属器件的运输和使用过程都带来了极大的便利之处，本发明提供的涂膜具有很好的研究价值和广泛的应用前景。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1-5和对比例1-3中的改性角蛋白由下述制备方法制备得到：将四颈烧瓶放置于恒温水浴锅中，加入10g天羽毛角蛋白粉末和适量蒸馏水，搅拌均匀，然后升高温度至65℃，滴加醋酸溶液以调节ph值到3.6，向瓶内通入氮气1h，然后继续保持通氮气的条件，分别用3个滴液漏斗同时向烧瓶中滴加k2s2o8溶液，nahso3溶液以及甲基丙烯酸丁酯接枝单体，控制总浴比为1：7，整个反应体系中k2s2o8浓度为0.078mol/l，k2s2o8与nahso3的摩尔比为2：3，丙烯酸酯接枝单体加入量为羽毛角蛋白质量的40%，在氮气保护下反应4h后，加入对苯二酚，其加入量为羽毛角蛋白质量的4%，关闭氮气，继续搅拌20min，接枝完成后，将接枝角蛋白悬浊液抽滤，冷冻干燥后装袋储存。
实施例1
（1）将改性角蛋白22份、聚乙二醇42份、乙醇12份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水55份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料10份、抗静电剂8份、石蜡油1份、甘油8份、吐温-801份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
实施例2
（1）将改性角蛋白36份、聚乙二醇34份、乙醇20份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水30份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料19份、抗静电剂2份、石蜡油7份、甘油2份、吐温-806份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
实施例3
（1）将改性角蛋白30份、聚乙二醇34份、乙醇18份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水38份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料16份、抗静电剂3份、石蜡油6份、甘油3份、吐温-805份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
实施例4
（1）将改性角蛋白30份、聚乙二醇34份、乙醇18份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水38份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料16份、抗静电剂3份、石蜡油6份、甘油3份、吐温-805份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
实施例5
（1）将改性角蛋白27份、聚乙二醇36份、乙醇16份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水41份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料14份、抗静电剂5份、石蜡油3份、甘油4份、吐温-803份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，聚乙二醇的分子量为2000。具体地说是：
（1）将改性角蛋白22份、聚乙二醇42份、乙醇12份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水55份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料10份、抗静电剂8份、石蜡油1份、甘油8份、吐温-801份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为2000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，抗静电剂的组成不同。具体地说是：
（1）将改性角蛋白22份、聚乙二醇42份、乙醇12份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水55份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料10份、抗静电剂8份、石蜡油1份、甘油8份、吐温-801份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺、苯并三氮唑和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:2:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷和二乙醇月桂酰胺按照1：1混合而成。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，防锈材料不同。具体地说是：
（1）将改性角蛋白22份、聚乙二醇42份、乙醇12份加入到烧杯中，静置2-4min，然后加入水55份，将烧杯水浴加热，升温至65℃开始搅拌5-10min至其完全溶解；
（2）依次加入防锈材料10份、抗静电剂8份、石蜡油1份、甘油8份、吐温-801份，继续搅拌20-30min，静置冷却至室温即得；
聚乙二醇的分子量为4000da；防锈材料为苯甲酸胺、三乙醇胺和肉桂酸醇胺按照质量比1:1:1混合而成；抗静电剂为聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠按照2:2:1混合而成。
样品制备：分别将经过清洁处理，表面无锈的铁片浸入实施例1-5与对比例1-3制备好的涂膜中5min，取出置于常温下自然风干，其表面已形成保护膜，然后进行性能测试：
外观鉴定：肉眼观察铁片表层覆盖的涂膜，成膜均匀，边缘无收缩，无明显流挂现象，用手触摸无掉粉为合格。
盐水浸泡试验：将风干后的样品铁片浸泡于3wt%氯化钠溶液中，置于室温下浸泡，连续试验到规定时间，观察生锈情况，生锈时取出，记录生锈时间。
抗湿性试验：将风干后的样品铁片置于底部盛有自来水的干燥器隔板上（不堵孔），合上干燥器盖后置于55℃的恒温干燥箱中，连续试验到规定时间，观察样品铁片的生锈情况，生锈时取出，记录生锈时间。
抗静电性能测试参考astmd257—78。
测试结果见下表：
由测试结果可知，本发明提供的防锈涂膜具有很好的耐溶剂性，耐湿热性和优良的成膜性能，覆盖于金属表明能形成表面光滑、美观无掉粉现象的薄膜，可以起到优异的防护作用和抗静电作用。由对比例1的测试结果可知，聚乙二醇的分子量过低时，会影响涂膜的成膜效果，从而对其防锈功能造成不利影响。本发明中选用分子量为4000da的聚乙二醇可使涂膜的综合性能达到最佳。由对比例2的测试结果可知，聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺和氯化钠的复配使用可以达到最好的抗静电效果，聚环氧乙烷、二乙醇月桂酰胺可以和氯化钠之间产生螯合作用，析出树脂表面形成抗静电单分子层，增强抗静电效果。由对比例3的测试结果可知，具有防锈功能的物质进行适宜的复配是关键，苯甲酸胺可以作用于金属阳离子生成难容的络合物，三乙醇胺苯并三氮唑和肉桂酸醇胺的加入，起到了协同防锈的作用。
表1性能测试结果