本发明公开了一种长效水性金属隔热防腐涂料，属于高分子材料技术领域。
背景技术：
防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一种涂料。常规防腐涂料是在一般条件下，对金属等起到防腐蚀的作用，保护有色金属使用的寿命；重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。
一般防腐涂料的防腐原理在于化学、物理和电化学方向，以下是详细解释：防腐的化学原理就是将有害的酸碱物质中和为中性的无害物质，来保护防腐涂层内的材料不受腐蚀性物质的侵害。防锈涂料中经常添加一些两性化合物，例如氢氧化铝、氢氧化钡和氧化锌等，这些物质很容易和酸碱有害物发生化学作用，而实现防腐效果。防腐的物理原理就是以防腐涂层将被保护材料与外界的腐蚀性物质隔离开。防锈涂料的物理原理就是使用成膜剂来获得致密的防腐涂层，来隔离防腐作用对被保护材料的伤害，例如含铅的涂料和油料反应后就能形成铅皂，来保证防腐涂层的致密性。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。防腐的电化学作用是指在防锈涂料中添加一些特殊的物质，这样在水分和氧气通过防锈涂料时会发生反应而形成防腐离子，使钢铁等金属的表面钝化，从而阻止金属离子的溶出，到达防腐的目的，这种特殊物质中最常见的就是铬酸盐。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。
传统的防腐涂料是以溶剂型为主，在金属防护中发挥巨大作用的同时，由于含大量有机挥发物，部分产品还含有苯类、乙二醇醚类等有害溶剂，对生产人员和施工人员的身体伤害较大，对环境破坏比较严重。近年来，水性防腐涂料成为了工业防腐涂料的研究开发热点。并且随着新型水性树脂、新型防锈颜料等材料的不断发展，使得水性防腐涂料的性能得以不断提高，已开始在建筑装饰，汽车、船舶和集装箱制造，铁路机车，航空航天，交通桥梁等领域应用。当前水性防腐涂料的品种多集中在水性无机富锌底漆、水性环氧系列涂料、水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料等。
目前传统长效水性金属隔热防腐涂料的防腐性能和金属表面吸附性能还无法进一步提高的问题，为获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的长效水性金属隔热防腐涂料防腐性能和金属表面吸附性能无法进一步提升的问题，提供了一种长效水性金属隔热防腐涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种长效水性金属隔热防腐涂料，是由以下重量份数的原料组成：40～60份苯丙乳液，10～12份钛白粉，3～4份分散剂，1～2份消泡剂，5～8份四钛酸钾，10～15份玻化微珠，1～2份偶联剂，10～20份乙醇溶液和20～25份改性添加剂；
所述改性添加剂的制备方法为：
将木质素磺酸钠与水按质量比1：15～1：25混合，并调节ph至10～11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：1～30：3混合，并加入木质素磺酸钠质量0.02～0.05倍的亚硫酸钠，搅拌反应后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比50：1～100：1混合，并加入预聚物分散液质量0.3～0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，搅拌反应后，得混合物，将混合物用石油醚萃取后，过滤，得滤液，将滤液旋蒸浓缩，即得添加剂，将添加剂与有机溶剂按质量比1：10～1：20混合，并加入添加剂质量0.3～0.4倍的异氰酸酯和添加剂质量0.2～0.5倍的纳米二氧化硅，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性添加剂。
所述苯丙乳液的固含量为50～65%。
所述分散剂为分散剂mf，分散剂nno或分散剂5040中任意一种。
所述消泡剂为硅油或聚二甲基硅氧烷中任意一种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。
所述有机溶剂为苯，二甲苯或甲苯中任意一种。
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中任意一种。
所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：4～1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。
所述改性添加剂中可加入添加剂质量0.2～0.4倍的预处理锌粉，所述预处理锌粉为将片状锌粉与多巴胺溶液按质量比1：8～1：10混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理锌粉。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备长效水性金属隔热防腐涂料时加入改性添加剂，首先，改性添加剂中使用烷烃对木质素磺酸钠进行处理，使木质素磺酸钠形成三维网络结构，并具有一定疏水结构，在加入产品中后，由于烷烃的加入降低了分子间的静电斥力，从而可使添加剂在产品使用过程中时可在金属表面形成较密集的包覆膜，提高产品在金属表面吸附性的同时，提高产品的耐腐蚀性，其次，添加剂在经过改性后，添加剂中木质素表面的羟基可与纳米二氧化硅表面的羟基在异氰酸酯的作用下进行连接，从而使改性添加剂形成的三维网络密集程度提高，进而使产品的防腐蚀性能进一步提高，再者，改性添加剂在加入产品中后，可在ch-π和π-π键的作用下发生自组装，从而，在产品中形成微米级的片状结构，并且进一步堆叠，可使腐蚀物与产品的接触面积减小，进而使产品的防腐蚀性能进一步提高；
（2）本发明在制备长效水性金属隔热防腐涂料时加入四钛酸钾粉末和预处理锌粉，一方面四钛酸钾粉末为片层结构，且层间具有负电荷，在加入的接枝有异氰酸酯的二氧化硅在与水接触后，氰酸根可与水反应，产生胺根离子，从而可将四钛酸钾吸附于二氧化硅表面，在产品中形成三明治夹层结构，从而使产品的防腐性能进一步提高，另一方面，加入的锌粉在经过预处理后，片状锌粉表面带有氨基，从而在加入产品中后，可均匀分布于产品之中，并且在与改性添加剂混合后，可在产品使用过程中，经添加剂处理后的二氧化硅可部分附着于锌粉表面，并在添加剂的作用下将锌粉连接，从而在金属表面形成一层防腐层，进而使产品的防腐性能进一步提高。
具体实施方式
将木质素磺酸钠与水按质量比1：15～1：25混合于烧杯中，于温度为30～60℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合18～40min后，并用质量分数为10～30%的氢氧化钠溶液调节烧杯内物料的ph至10～11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：1～30：3混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入木质素磺酸钠质量0.02～0.05倍的亚硫酸钠，于温度为75～80℃，转速为300～320r/min的条件下，搅拌反应3～4h后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比50：1～100：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入预聚物分散液质量0.3～0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，于温度为60～80℃，转速为280～400r/min的条件下，搅拌反应4～6h后，得混合物，将混合物用石油醚萃取2～3次后，过滤，得滤液，将滤液于温度为30～50℃，转速为120～150r/min，压力为500～600kpa的条件下旋蒸浓缩5～6h后，即得添加剂，将添加剂与有机溶剂按质量比1：10～1：20混合，并向添加剂与有机溶剂的混合物中加入加入添加剂质量0.3～0.4倍的异氰酸酯和添加剂质量0.2～0.5倍的纳米二氧化硅，于温度为70～80℃，转速为280～320r/min的条件下，搅拌反应50～70min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为80～85℃的条件下干燥1～2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：40～60份苯丙乳液，10～12份钛白粉，3～4份分散剂，1～2份消泡剂，5～8份四钛酸钾，10～15份玻化微珠，1～2份偶联剂，10～20份乙醇溶液和20～25份改性添加剂；将苯丙乳液与乙醇溶液混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入钛白粉，四钛酸钾，玻化微珠，改性添加剂，偶联剂，分散剂和消泡剂，于温度为30～50℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌混合10～30min后，并于室温条件下静置1～3h后，得长效水性金属隔热防腐涂料。所述苯丙乳液的固含量为50～65%。所述分散剂为分散剂mf，分散剂nno或分散剂5040中任意一种。所述消泡剂为硅油或聚二甲基硅氧烷中任意一种。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。所述有机溶剂为苯，二甲苯或甲苯中任意一种。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中任意一种。所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：4～1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。所述改性添加剂中可加入添加剂质量0.2～0.4倍的预处理锌粉，所述预处理锌粉为将片状锌粉与多巴胺溶液按质量比1：8～1：10混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理锌粉。
实例1
将木质素磺酸钠与水按质量比1：25混合于烧杯中，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节烧杯内物料的ph至11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：3混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入木质素磺酸钠质量0.05倍的亚硫酸钠，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应4h后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比100：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入预聚物分散液质量0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应6h后，得混合物，将混合物用石油醚萃取3次后，过滤，得滤液，将滤液于温度为50℃，转速为150r/min，压力为600kpa的条件下旋蒸浓缩6h后，即得添加剂，将添加剂与有机溶剂按质量比1：20混合，并向添加剂与有机溶剂的混合物中加入加入添加剂质量0.4倍的异氰酸酯和添加剂质量0.5倍的纳米二氧化硅，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应70min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为85℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：60份苯丙乳液，12份钛白粉，4份分散剂，2份消泡剂，8份四钛酸钾，15份玻化微珠，2份偶联剂，20份乙醇溶液和25份改性添加剂；将苯丙乳液与乙醇溶液混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入钛白粉，四钛酸钾，玻化微珠，改性添加剂，偶联剂，分散剂和消泡剂，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合30min后，并于室温条件下静置3h后，得长效水性金属隔热防腐涂料。所述苯丙乳液的固含量为65%。所述分散剂为分散剂mf。所述消泡剂为硅油。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。所述有机溶剂为苯。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。所述改性添加剂中可加入添加剂质量0.4倍的预处理锌粉，所述预处理锌粉为将片状锌粉与多巴胺溶液按质量比1：10混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理锌粉。
实例2
将木质素磺酸钠与水按质量比1：25混合于烧杯中，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节烧杯内物料的ph至11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：3混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入木质素磺酸钠质量0.05倍的亚硫酸钠，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应4h后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比100：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入预聚物分散液质量0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应6h后，得混合物，将混合物用石油醚萃取3次后，过滤，得滤液，将滤液于温度为50℃，转速为150r/min，压力为600kpa的条件下旋蒸浓缩6h后，即得添加剂，将添加剂与有机溶剂按质量比1：20混合，并向添加剂与有机溶剂的混合物中加入加入添加剂质量0.4倍的异氰酸酯和添加剂质量0.5倍的纳米二氧化硅，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应70min后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为85℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：60份苯丙乳液，12份钛白粉，4份分散剂，2份消泡剂，15份玻化微珠，2份偶联剂，20份乙醇溶液和25份改性添加剂；将苯丙乳液与乙醇溶液混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入钛白粉，玻化微珠，改性添加剂，偶联剂，分散剂和消泡剂，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合30min后，并于室温条件下静置3h后，得长效水性金属隔热防腐涂料。所述苯丙乳液的固含量为65%。所述分散剂为分散剂mf。所述消泡剂为硅油。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。所述有机溶剂为苯。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。所述改性添加剂中可加入添加剂质量0.4倍的预处理锌粉，所述预处理锌粉为将片状锌粉与多巴胺溶液按质量比1：10混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理锌粉。
实例3
将木质素磺酸钠与水按质量比1：25混合于烧杯中，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节烧杯内物料的ph至11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：3混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入木质素磺酸钠质量0.05倍的亚硫酸钠，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应4h后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比100：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入预聚物分散液质量0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应6h后，得混合物，将混合物用石油醚萃取3次后，过滤，得滤液，将滤液于温度为50℃，转速为150r/min，压力为600kpa的条件下旋蒸浓缩6h后，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：60份苯丙乳液，12份钛白粉，4份分散剂，2份消泡剂，8份四钛酸钾，15份玻化微珠，2份偶联剂，20份乙醇溶液和25份添加剂；将苯丙乳液与乙醇溶液混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入钛白粉，四钛酸钾，玻化微珠，添加剂，偶联剂，分散剂和消泡剂，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合30min后，并于室温条件下静置3h后，得长效水性金属隔热防腐涂料。所述苯丙乳液的固含量为65%。所述分散剂为分散剂mf。所述消泡剂为硅油。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。所述添加剂中可加入添加剂质量0.4倍的预处理锌粉，所述预处理锌粉为将片状锌粉与多巴胺溶液按质量比1：10混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得预处理锌粉。
对比例：
将木质素磺酸钠与水按质量比1：25混合于烧杯中，于温度为60℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合40min后，并用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节烧杯内物料的ph至11，得木质素磺酸钠分散液，将木质素磺酸钠分散液与甲醛按质量比30：3混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入木质素磺酸钠质量0.05倍的亚硫酸钠，于温度为80℃，转速为320r/min的条件下，搅拌反应4h后，得预聚物分散液，将预聚物分散液与碘化钾按质量比100：1混合于四口烧瓶中，并向四口烧瓶中加入预聚物分散液质量0.5倍的1,6-二溴甲烷溶液，于温度为80℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应6h后，得混合物，将混合物用石油醚萃取3次后，过滤，得滤液，将滤液于温度为50℃，转速为150r/min，压力为600kpa的条件下旋蒸浓缩6h后，即得添加剂；按重量份数计，依次称取：60份苯丙乳液，12份钛白粉，4份分散剂，2份消泡剂，15份玻化微珠，2份偶联剂，20份乙醇溶液和25份改性添加剂；将苯丙乳液与乙醇溶液混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入钛白粉，玻化微珠，改性添加剂，偶联剂，分散剂和消泡剂，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌混合30min后，并于室温条件下静置3h后，得长效水性金属隔热防腐涂料。所述苯丙乳液的固含量为65%。所述分散剂为分散剂mf。所述消泡剂为硅油。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。所述乙醇溶液为将乙醇与水按质量比3：1混合，得乙醇溶液。所述1,6-二溴甲烷溶液为将1,6-二溴甲烷与无水乙醇按质量比1：6混合，得1,6-二溴甲烷溶液。
将实例1至实例3所得的长效水性金属隔热防腐涂料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.打磨马口铁片表面并用丙酮除油，无水乙醇清洗，然后将上述涂料刷涂其上，自然固化24h，然后放入60℃干燥箱中干燥12h。将涂层分别浸泡在3.5%naoh溶液、3.5%hcl溶液和3.5%nacl溶液中，根据涂层变化来表征其耐蚀性，每24h检查一次，检测其防腐性能。
2.测试样板按gb/t1727进行制备，依据gb/t5210检测试件附着力，将样板固定于qfd电动漆膜附着力试验仪上进行画圈法测试，测试完毕后用4倍放大镜检查划痕并定级，定级时至少保证两次测试结果一致才能定级，1级为最高等级，7级为最差，定级越靠后，表示材料的附着力越差。
具体检测结果如表1所示：
表1长效水性金属隔热防腐涂料性能检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的长效水性金属隔热防腐涂料具有优异的防腐性能和金属表面吸附性能的特点，在高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。