本发明属于涂料制备
技术领域：
，具体涉及一种耐水防腐型防锈漆的制备方法。
背景技术：
：防锈漆，是一种可保护金属表面免受大气、海水等的化学或电化学腐蚀的涂料。水性金属防锈漆选用金属强力螯合剂肌醇六磷酸酯为主要成分，与其他几种水性助剂复配而成。肌醇六磷酸酯是从粮食作物中提取的天然无毒有机化工产品，当它作为磁性材料防锈剂使用时，能在表面与金属迅速螯合，形成一层致密的单分子络合物保护膜，可有效抑制金属的腐蚀。经该产品处理后的材料表面保持原色，不必水洗即可进入涂装等下道工序。防锈颜料是防锈漆的重要组成部分，物理防锈颜料是一类本身化学性质较为稳定的颜料，它们是靠本身的物理性能，化学性能稳定，质地坚硬，颗粒细微，优良的填充性，提高漆膜的致密度，降低漆膜的可渗性从而起到防锈的作用，氧化铁红就属这类物质，而金属铝粉的防锈性是由于铝粉具有鳞片状结构，形成漆膜紧密，还有较强的反射紫外线光的能力，可提高漆膜抗老化的能力。我国的水性涂料技术水平与发达国家的差距较大，国内到目前为止还没有成熟技术，高性能水性树脂等关键材料还依赖进口，高效水性添加剂几乎空白。水性漆生产方面，国内大型的油漆厂家大都局限于生产一定数量的建筑乳胶涂料和水溶性电泳涂料。国内涂料年总量约1400万吨，但水性工业涂料的总产量尚不足涂料总产量的5%，市场占有率远远低于发达国家的50%以上水平。目前，国内工业涂料仍以溶剂型涂料为主，如醇酸涂料、硝基涂料、环氧涂料等，该类涂料的最大缺点是污染环境、易燃、对人体有害。水性防锈涂料能有效地克服溶剂型涂料的缺点，符合当今涂料的发展，实现工业防锈漆技术突破意义重大。目前市场上使用的水性防锈漆，与相应溶剂型涂料相比大多存在防锈性能不佳，初期耐水差的情况，阻碍了水性防锈漆在市场的推广及应用。水性防锈漆由于能够有效的防止钢材表面锈蚀得到了人们的广泛关注和研究，水性防锈漆的防锈原理是依靠其含有的树脂中的反应基团或防锈剂与锈层中的成分反应生成稳定的抑制化合物，从而使锈层形成稳定的具有保护性的填料以避免锈蚀进一步扩大，从而实现防锈的效果。但是目前现有的水性防锈漆耐水性能较差，在长时间接触水分时溶液产生氧化反应，导致钢材腐蚀。环氧防锈漆具有防腐、防水、耐化学品、耐光、耐温等功能，涂覆在物件表面形成一层保护膜，能够阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展，延长材料的使用寿命。环氧防锈漆可喷涂、刷涂、辊涂，粘渡过大可用环氧防锈漆专用稀释剂调整至涂装不流淌为宜，具有极好的户外耐久性，机械强度好，装饰性好，环氧防锈漆可用于户外钢结构、大型机械设备等表面的涂装，起装饰保护作用。环氧防锈漆为双组份漆，混合后涂覆，常温自干，亦可低温快速烘干，漆膜附着力好，硬度高，户外耐久性好，保光，保色性好，不易泛黄，色彩丰硕，抗脏污性好。环氧防锈漆电绝缘、导电、屏蔽电磁波、防静电产生等作用；防霉、杀菌、杀虫、防海洋生物粘附等生物化学方面的作用。传统的钢结构在使用涂料进行防腐处理时，均需要使用防锈漆作为底漆。其中最常用的是红丹防锈漆、云铁防锈漆、锌灰防锈漆、铁红防锈底漆等，其中，以红丹防锈漆性能最好，但是其成本却比其它底漆高。另外，由于红丹防锈涂料中的防锈颜料红丹粉主要成分是四氧化三铅，在制造、使用、清除等各过程中均对人和环境造成巨大危害。目前防锈漆存在：防锈性能不佳、耐水性差和防腐性能差等问题。因此，发明一种优良的防锈漆对涂料制备领域具有积极意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前防锈漆防锈性能不佳，防水性能以及防腐性能差的缺陷，提供了一种耐水防腐型防锈漆的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐水防腐型防锈漆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将自制保护剂、防锈助剂、聚酰胺树脂、丙烯酸、聚甲基丙烯酸铵和去离子水投入搅拌机中在转速为1200～1500r/min的条件下搅拌30～40min制得预制混合液，将预制混合液、水、三聚磷酸铝、三乙胺、滑石粉投入搅拌机中，在转速为1000～1200r/min的条件下搅拌20～30min即得耐水防腐型防锈漆；所述的自制保护剂的具体制备步骤为：（1）将棉花与农作物秸秆投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥2～3h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与质量分数为5～10%的盐酸投入烧杯中，用搅拌装置以120～150r/min的转速搅拌30～40min，搅拌后静置5～6h制得固液混合物；（2）将烧杯置于电阻加热套中，向烧杯中滴加质量分数为8～12%的氢氧化钠溶液，滴加后将加热套温度升高至80～100℃，恒温加热60～80min制得反应浆液，将反应浆液与二氧化硅粉末按质量比为50:1投入反应釜中；（3）向反应釜内充入氮气升高反应釜内气压至1.0～1.2mpa，将反应釜内温度升高至280～300℃，恒温恒压反应100～120min制得热反应物，将热反应物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为10～15%的盐酸调节ph值至9～10，将烧杯置于真空干燥箱中，在真空度为100～200pa和温度为50～60℃的条件下静置2～3h制得自制保护剂；所述的防锈助剂的具体制备步骤为：（1）将混合物料与蒸馏水投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80～100℃的水浴锅中，用搅拌装置以600～700r/min的转速搅拌50～60min制得混合液，将混合液与纤维素酶投入酶解罐中，将酶解罐置于室内温度为32～36℃的温室中静置10～12h制得酶解反应物；（2）将酶解反应物与质量分数为20～30%的硫酸溶液投入反应釜中，将反应釜内温度升高至45～50℃，用搅拌器以600～700r/min的转速搅拌30～40min制得酸性反应液，向反应釜内加入酸性反应液质量3～5%的高锰酸钾粉末，用搅拌装置以600～700r/min的转速搅拌30～40min制得氧化反应液；（3）将氧化反应液与氯化铝粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于超声振荡仪中，在频率为32～36khz的条件下振荡1～2h制得反应浆液，向三口烧瓶中加入铜粉，继续振荡3～5h，振荡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次制得防锈助剂。优选的按重量份数计，所述的自制保护剂为5～7份、防锈助剂为2～4份、聚酰胺树脂为15～18份、丙烯酸为10～12份、聚甲基丙烯酸铵为6～8份和去离子水为7～10份。优选的按重量份数计，所述的预制混合液为50～55份、水为6～10份、三聚磷酸铝为0.5～0.7份、三乙胺为0.3～0.5份、滑石粉为0.2～0.3份。自制保护剂的具体制备步骤（1）中所述的棉花与农作物秸秆的质量比为5:1。自制保护剂的具体制备步骤（1）中所述的混合物料与质量分数为5～10%的盐酸的质量比为1:10。自制保护剂的具体制备步骤（2）中所述的向烧杯中滴加的质量分数为8～12%的氢氧化钠溶液的质量为固液混合物质量的20～25%。防锈助剂的具体制备步骤（1）中所述的混合物料与蒸馏水的质量比为1:5。防锈助剂的具体制备步骤（1）中所述的混合液与纤维素酶的质量比为50:1。防锈助剂的具体制备步骤（2）中所述的酶解反应物与质量分数为20～30%的硫酸溶液的质量比为10:1。防锈助剂的具体制备步骤（3）中所述的氧化反应液与氯化铝粉末的质量比为20:1，向三口烧瓶中加入的铜粉的质量为反应浆液质量的3～5%。本发明的有益技术效果是：（1）本发明首先将棉花与农作物秸秆干燥粉碎混合制得混合物料，随后将混合物料与盐酸混合搅拌制得固液混合物，再加入氢氧化钠溶液高温加热，随后加入二氧化硅高温高压反应，反应后调节ph值后浓缩干燥制得自制保护剂，还将混合物料与蒸馏水混合，再加入纤维素酶进行酶解制得酶解反应物，然后加入硫酸混合，混合后加入高锰酸钾反应制得氧化反应液，再向其中加入氯化铝搅拌，搅拌后加入铜粉混合，混合后过滤、洗涤制得防锈助剂，最后将自制保护剂、防锈助剂、水、有机溶剂等其它助剂混合搅拌制得预制混合液，随后将预制混合液、三聚磷酸铝、三乙胺以及其它原料混合即得耐水防腐型防锈漆，本发明将棉花、农作物秸秆粉碎共混，经过盐酸、碱液高温反应从棉花、农作物秸秆中提取出纤维成分，溶解于碱液后加入二氧化硅，在高温高压以及碱液的条件下使二氧化硅溶解生成硅酸盐成分，充分分散于溶液中与纤维成分粘结，同时在高温高压和碱液环境下纤维成分进一步水解，生成分子链更短的纤维成分，从而提高纤维成分的比表面积，提高纤维与防锈漆中各成分的接触程度，再调节ph值使二氧化硅分子在纤维中重新生成，通过二氧化硅分子在纤维成分中的填充，使纤维的防水性能和力学强度增强，并利用植物纤维覆盖于防锈漆表面对防锈漆提供保护作用增强防锈性能；（2）本发明将棉花与农作物秸秆经过纤维素酶酶解，酶解后再经过硫酸溶液以及高锰酸钾氧化，使纤维中生成大量羧基基团，从而络合吸附铝离子，再利用铜粉置换生成铝单质纳米颗粒，使铝单质分散于纤维成分中，利用纤维成分使铝离子分散于防锈漆成分中，铝单质优先于空气反应生成氧化铝薄膜，氧化铝薄膜对防锈漆中各成分进行保护作用，全面提高防锈漆的防锈、防水以及防腐性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式将棉花与农作物秸秆按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥2～3h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，备用，将混合物料与质量分数为5～10%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以120～150r/min的转速搅拌30～40min，搅拌后静置5～6h制得固液混合物；将上述烧杯置于电阻加热套中，向烧杯中滴加固液混合物质量20～25%的质量分数为8～12%的氢氧化钠溶液，滴加后将加热套温度升高至80～100℃，恒温加热60～80min制得反应浆液，将反应浆液与二氧化硅粉末按质量比为50:1投入反应釜中；向上述反应釜内充入氮气升高反应釜内气压至1.0～1.2mpa，将反应釜内温度升高至280～300℃，恒温恒压反应100～120min制得热反应物，将热反应物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为10～15%的盐酸调节ph值至9～10，将烧杯置于真空干燥箱中，在真空度为100～200pa和温度为50～60℃的条件下静置2～3h制得自制保护剂，备用；将备用的混合物料与蒸馏水按质量比为1:5投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80～100℃的水浴锅中，用搅拌装置以600～700r/min的转速搅拌50～60min制得混合液，将混合液与纤维素酶按质量比为50:1投入酶解罐中，将酶解罐置于室内温度为32～36℃的温室中静置10～12h制得酶解反应物；将酶解反应物与质量分数为20～30%的硫酸溶液按质量比为10:1投入反应釜中，将反应釜内温度升高至45～50℃，用搅拌器以600～700r/min的转速搅拌30～40min制得酸性反应液，向反应釜内加入酸性反应液质量3～5%的高锰酸钾粉末，用搅拌装置以600～700r/min的转速搅拌30～40min制得氧化反应液；将上述氧化反应液与氯化铝粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于超声振荡仪中，在频率为32～36khz的条件下振荡1～2h制得反应浆液，向三口烧瓶中加入反应浆液质量3～5%的铜粉，继续振荡3～5h，振荡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次制得防锈助剂；按重量份数计，将5～7份备用的自制保护剂、2～4份上述防锈助剂、15～18份聚酰胺树脂、10～12份丙烯酸、6～8份聚甲基丙烯酸铵和7～10份去离子水投入搅拌机中在转速为1200～1500r/min的条件下搅拌30～40min制得预制混合液，按重量份数计，将50～55份预制混合液、6～10份水、0.5～0.7份三聚磷酸铝、0.3～0.5份三乙胺、0.2～0.3份滑石粉投入搅拌机中，在转速为1000～1200r/min的条件下搅拌20～30min即得耐水防腐型防锈漆。实施例1固液混合物的制备：将棉花与农作物秸秆按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为60℃的条件下干燥2h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，备用，将混合物料与质量分数为5%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以120r/min的转速搅拌30min，搅拌后静置5h制得固液混合物；反应浆液的制备：将上述烧杯置于电阻加热套中，向烧杯中滴加固液混合物质量20%的质量分数为8%的氢氧化钠溶液，滴加后将加热套温度升高至80℃，恒温加热60min制得反应浆液，将反应浆液与二氧化硅粉末按质量比为50:1投入反应釜中；自制保护剂的制备：向上述反应釜内充入氮气升高反应釜内气压至1.0mpa，将反应釜内温度升高至280℃，恒温恒压反应100min制得热反应物，将热反应物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸调节ph值至9，将烧杯置于真空干燥箱中，在真空度为100pa和温度为50℃的条件下静置2h制得自制保护剂，备用；酶解反应物的制备：将备用的混合物料与蒸馏水按质量比为1:5投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为80℃的水浴锅中，用搅拌装置以600r/min的转速搅拌50min制得混合液，将混合液与纤维素酶按质量比为50:1投入酶解罐中，将酶解罐置于室内温度为32℃的温室中静置10h制得酶解反应物；氧化反应液的制备：将酶解反应物与质量分数为20%的硫酸溶液按质量比为10:1投入反应釜中，将反应釜内温度升高至45℃，用搅拌器以600r/min的转速搅拌30min制得酸性反应液，向反应釜内加入酸性反应液质量3%的高锰酸钾粉末，用搅拌装置以600r/min的转速搅拌30min制得氧化反应液；防锈助剂的制备：将上述氧化反应液与氯化铝粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于超声振荡仪中，在频率为32khz的条件下振荡1h制得反应浆液，向三口烧瓶中加入反应浆液质量3%的铜粉，继续振荡3h，振荡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3次制得防锈助剂；耐水防腐型防锈漆的制备：按重量份数计，将5份备用的自制保护剂、2份上述防锈助剂、15份聚酰胺树脂、10份丙烯酸、6份聚甲基丙烯酸铵和7份去离子水投入搅拌机中在转速为1200r/min的条件下搅拌30min制得预制混合液，按重量份数计，将50份预制混合液、6份水、0.5份三聚磷酸铝、0.3份三乙胺、0.2份滑石粉投入搅拌机中，在转速为1000r/min的条件下搅拌20min即得耐水防腐型防锈漆。实施例2固液混合物的制备：将棉花与农作物秸秆按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为65℃的条件下干燥2.5h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，备用，将混合物料与质量分数为7.5%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以135r/min的转速搅拌35min，搅拌后静置5.5h制得固液混合物；反应浆液的制备：将上述烧杯置于电阻加热套中，向烧杯中滴加固液混合物质量22.5%的质量分数为10%的氢氧化钠溶液，滴加后将加热套温度升高至90℃，恒温加热70min制得反应浆液，将反应浆液与二氧化硅粉末按质量比为50:1投入反应釜中；自制保护剂的制备：向上述反应釜内充入氮气升高反应釜内气压至1.1mpa，将反应釜内温度升高至290℃，恒温恒压反应110min制得热反应物，将热反应物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为12.5%的盐酸调节ph值至9.5，将烧杯置于真空干燥箱中，在真空度为150pa和温度为55℃的条件下静置2.5h制得自制保护剂，备用；酶解反应物的制备：将备用的混合物料与蒸馏水按质量比为1:5投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为90℃的水浴锅中，用搅拌装置以650r/min的转速搅拌55min制得混合液，将混合液与纤维素酶按质量比为50:1投入酶解罐中，将酶解罐置于室内温度为34℃的温室中静置11h制得酶解反应物；氧化反应液的制备：将酶解反应物与质量分数为25%的硫酸溶液按质量比为10:1投入反应釜中，将反应釜内温度升高至47.5℃，用搅拌器以650r/min的转速搅拌35min制得酸性反应液，向反应釜内加入酸性反应液质量4%的高锰酸钾粉末，用搅拌装置以650r/min的转速搅拌35min制得氧化反应液；防锈助剂的制备：将上述氧化反应液与氯化铝粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于超声振荡仪中，在频率为34khz的条件下振荡1.5h制得反应浆液，向三口烧瓶中加入反应浆液质量4%的铜粉，继续振荡4h，振荡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼4次制得防锈助剂；耐水防腐型防锈漆的制备：按重量份数计，将6份备用的自制保护剂、3份上述防锈助剂、16.5份聚酰胺树脂、11份丙烯酸、7份聚甲基丙烯酸铵和8.5份去离子水投入搅拌机中在转速为1400r/min的条件下搅拌35min制得预制混合液，按重量份数计，将52.5份预制混合液、8份水、0.6份三聚磷酸铝、0.4份三乙胺、0.25份滑石粉投入搅拌机中，在转速为1100r/min的条件下搅拌25min即得耐水防腐型防锈漆。实施例3固液混合物的制备：将棉花与农作物秸秆按质量比为5:1投入烘箱中，在温度为70℃的条件下干燥3h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，备用，将混合物料与质量分数为10%的盐酸按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以150r/min的转速搅拌40min，搅拌后静置6h制得固液混合物；反应浆液的制备：将上述烧杯置于电阻加热套中，向烧杯中滴加固液混合物质量25%的质量分数为12%的氢氧化钠溶液，滴加后将加热套温度升高至100℃，恒温加热80min制得反应浆液，将反应浆液与二氧化硅粉末按质量比为50:1投入反应釜中；自制保护剂的制备：向上述反应釜内充入氮气升高反应釜内气压至1.2mpa，将反应釜内温度升高至300℃，恒温恒压反应120min制得热反应物，将热反应物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为15%的盐酸调节ph值至10，将烧杯置于真空干燥箱中，在真空度为200pa和温度为60℃的条件下静置3h制得自制保护剂，备用；酶解反应物的制备：将备用的混合物料与蒸馏水按质量比为1:5投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为100℃的水浴锅中，用搅拌装置以700r/min的转速搅拌60min制得混合液，将混合液与纤维素酶按质量比为50:1投入酶解罐中，将酶解罐置于室内温度为36℃的温室中静置12h制得酶解反应物；氧化反应液的制备：将酶解反应物与质量分数为30%的硫酸溶液按质量比为10:1投入反应釜中，将反应釜内温度升高至50℃，用搅拌器以700r/min的转速搅拌40min制得酸性反应液，向反应釜内加入酸性反应液质量5%的高锰酸钾粉末，用搅拌装置以700r/min的转速搅拌40min制得氧化反应液；防锈助剂的制备：将上述氧化反应液与氯化铝粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于超声振荡仪中，在频率为36khz的条件下振荡2h制得反应浆液，向三口烧瓶中加入反应浆液质量5%的铜粉，继续振荡5h，振荡后过滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼5次制得防锈助剂；耐水防腐型防锈漆的制备：按重量份数计，将7份备用的自制保护剂、4份上述防锈助剂、18份聚酰胺树脂、12份丙烯酸、8份聚甲基丙烯酸铵和10份去离子水投入搅拌机中在转速为1500r/min的条件下搅拌40min制得预制混合液，按重量份数计，将55份预制混合液、10份水、0.7份三聚磷酸铝、0.5份三乙胺、0.3份滑石粉投入搅拌机中，在转速为1200r/min的条件下搅拌30min即得耐水防腐型防锈漆。对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少自制保护剂。对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少氧化反应液。对比例3北京某公司生产的防锈漆。分别对本发明和对比例中的防锈漆进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：防锈性能测试：将本发明制得的防锈漆与对比例中的防锈漆均匀涂于两片面积、厚度相同的铁片上，油漆厚度保持一致，将铁片置于空气相对湿度为90%、温度为37℃的温室中，记录铁片生锈所用时间。耐水性能测试：根据gb/t1733-1993漆膜耐水性测定法进行测定。耐盐雾性测试：使用盐水喷雾试验机将含有氯化铁的醋酸-氯化铁试样液，以雾状喷于实施例和对比例上，观察其表面变化情况。表1防锈漆性能测定结果测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3防锈时间（天）442449452385396405耐水性149h不褪色153h不褪色155h不褪色105h不褪色109h不褪色115h不褪色耐盐雾性1079h无泡无红锈1085h无泡无红锈1100h无泡无红锈980h无泡无红锈991h无泡无红锈1006h无泡无红锈通过表1能够看出，本发明制备的耐水防腐型防锈漆，防锈漆性能良好，防水性佳，防腐蚀性能良好，有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12