本发明涉及涂料，具体涉及一种铝材防护用水性涂料及其制备方法。
背景技术：
1、金属型材以其优异的耐久性、装饰性和加工成型性等特点广泛用于建筑行业。而铝型材因其加工性能佳、质轻等特点，占金属型材用量的80％以上，铝材作为一种活泼金属，挤压受热极容易和空气中的氧气发生化学反应生成氧化铝，且会在铝材表面形成一层薄膜，使铝型材得以完全隔开外界氧气而不受侵蚀。但是这层薄膜与绝大多数酸性或碱性物质发生化学反应，就会被溶解，遭受腐蚀，一般被腐蚀后，只能采取重新回炉熔炼，造成大量资源与能源的浪费。
2、粉末涂料在铝型材方面的应用得到了迅速增长。粉末涂料喷涂的铝型材，与阳极氧化、电泳涂装表面处理方法相比，对水和大气的污染程度以及能耗明显降低；涂膜的机械性能如硬度、耐磨性、耐冲击性等指标却大幅提高，使用寿命比普通阳极氧化铝型材高出1倍，且色彩丰富，更能体现建筑的多样化和个性化。目前，粉末静电喷涂已成为国内铝型材表面涂装中的热点，型材用粉末喷涂结合热转印技术会使其更时尚，使粉末喷涂的型材具有更大的发展空间。
3、中国发明专利cn104559591b公开了一种用于铝型材生产的环保水性涂料及其制备方法，由以下重量分数的各组分组成：水性金属硅丙树脂30-40份；氨基树脂5-10份；附着力促进剂2-3份；丙二醇甲醚3-5份；聚氨酯树脂5-12份；流平剂0.5-1份；增稠剂0.5-1份；所述附着力促进剂的组分按照重量份计算包括：甲基膨润土0.5-2份；水性醇酸树脂0.1-0.5份。本发明的水性涂料对铝型材表面材质的适应性好，耐紫外线和耐盐雾性好，附着力强，工艺简单，无需利用大量水进行清洗，同时本发明的水性涂料也不会对环境造成污染，绿色环保。但是，铝型材表面所用的涂料是树脂漆和树脂粉末，在生产和使用中有有害气体放出，对喷涂设备要求极高，环保很难达标。
4、中国发明专利申请cn107987685a公开了一种用于铝合金表面的紫外光固化涂料，是由光交联型聚合物、引发剂、活性稀释剂、填料等原料组成，该涂料有效的改善了传统的紫外光固化涂料的附着力差、耐水耐热性能、耐碱性，耐候性差的问题，且粘附性强，抗冲击性能优异，还兼具有耐候性，便于保存的特点，制备方法简单，便于施工。但是该紫外光固化涂料在30-40μm膜厚下的耐碱性较差，且造价偏高。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种铝材防护用水性涂料及其制备方法，具有较好的耐腐蚀性能，附着力佳，力学性能和硬度佳，具有较好的抗菌、阻燃和耐高温性能，提高涂料的流平性和成膜性，减少涂膜缺陷，具有广阔的应用前景。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、本发明提供一种铝材防护用水性涂料的制备方法，将马来酸经过离子液体缩合制得单体a，与丙烯酸六氟丁酯羟乙酯、丙烯酸丁酯共聚制得聚合物；将磷酸、三氧化铬、磷酸二氢铝搅拌混合制得溶液，将水和氧化镁混合制得混悬液；将混悬液滴加入溶液中反应，加入包覆镁粉和聚合物，加入分散剂和流平剂，混合均匀，制得铝材防护用水性涂料。
4、作为本发明的进一步改进，包括以下步骤：
5、s1.将马来酸加入水中，加入edc和nhs，搅拌活化，加入n-(3-氨基丙基)咪唑(1-(3-氨基丙基)咪唑，搅拌反应，制得单体a；
6、s2.将步骤s1中的单体a、丙烯酸六氟丁酯羟乙酯、丙烯酸丁酯加入水中，调节单体总质量浓度，得到单体溶液；
7、s3.在惰性气体保护下，向单体溶液中加入引发剂和水，调节单体总质量浓度，加热搅拌反应，产物用乙醇洗涤，过滤，干燥，粉碎，制得聚合物；
8、s4.将磷酸、三氧化铬、磷酸二氢铝混合均匀，制得溶液；
9、s5.将镁粉球磨，加入乙醇中，加入氧化石墨烯和带有双键的硅烷偶联剂，超声分散均匀，加热搅拌反应，喷雾干燥，制得包覆镁粉；
10、s6.将水、氧化镁混合均匀，制得混悬液；
11、s7.将混悬液滴加入溶液中，调节溶液ph值，加热反应，调节溶液ph值为中性，加水、包覆镁粉和聚合物，搅拌混合均匀，加入分散剂和流平剂，超声分散均匀，球磨，过滤，制得铝材防护用水性涂料。
12、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述马来酸、nhs、edc、n-(3-氨基丙基)咪唑的摩尔比为1：0.2-0.4:0.2-0.4:0.9-1，所述搅拌活化的温度为0-4℃，时间为20-40min，所述搅拌反应的时间为8-10h。
13、作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述单体a、丙烯酸六氟丁酯羟乙酯、丙烯酸丁酯的质量比为3-5:7-10:4-6，所述单体总质量浓度为35-40wt％。
14、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述引发剂的添加量为体系总质量的1-2wt％，所述调节单体总质量浓度为25-30wt％，所述加热搅拌反应的温度为45-55℃，时间为3-5h，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
15、作为本发明的进一步改进，步骤s4中所述磷酸、三氧化铬、磷酸二氢铝的质量比为10-15:2-3:1-2。
16、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述球磨的时间为1-2h，所述镁粉、氧化石墨烯和带有双键的硅烷偶联剂的质量比为3-5:2-4:1-2，所述带有双键的硅烷偶联剂选自kh570、a151、a171中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为2-4h。
17、作为本发明的进一步改进，步骤s6中所述水、氧化镁的质量比为100：7-10。
18、作为本发明的进一步改进，步骤s7中所述混悬液、溶液、水、包覆镁粉、聚合物、分散剂和流平剂的质量比为20-40:50-70:50-80:5-7:20-25:1-2:1-2，所述加热反应的温度为50-60℃，时间为1-2h，所述调节溶液ph值为1.8-2.2，所述过滤采用的滤网孔径为200-300μm，所述流平剂为byk-333，所述分散剂为byk-191。
19、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的铝材防护用水性涂料。
20、本发明具有如下有益效果：
21、本发明将马来酸经过缩合反应与n-(3-氨基丙基)咪唑反应，具有较高的热分解温度，提高了聚丙烯酸酯聚合物涂料的抗菌性和热稳定性，可以改善丙烯酸树脂的柔韧性和抗冲击性，同时保持一定的硬度，提高丙烯酸树脂的流平性和成膜性，减少涂膜缺陷。
22、本发明涂料高温固化后的产物中含有磷酸铝和偏磷酸镁，将涂料涂覆在铝材后，其主要成膜物质磷酸二氢铝在固化过程中可与铝材发生化学反应生成稳定致密的磷酸铝结构，由于生成的al-o键结构增加了漆膜与铝材基材的结合力，故涂料可以在铝材基材上良好附着，大大提高了涂料的附着力，同时，提高了涂料的耐腐蚀性。
23、本发明将带有双键的硅烷偶联剂和氧化石墨烯包覆镁粉，石墨烯具有小尺寸效应，可以填充到涂料的孔洞和缺陷中，阻止和延缓了小分子腐蚀介质浸入金属基体，可以大幅提高涂层的抗腐蚀性能，同时，形成的致密物理隔绝层可以隔断聚合物和氧气的接触，阻止火灾的进一步蔓延，具有阻燃和抑烟效果。而带有双键的硅烷偶联剂则一方面可以水解形成硅氧层，保护镁粉，另一方面，可以与聚丙烯酸树脂聚合物分子量共聚，提高了包覆镁粉的分散性和相容性，也提高了涂料的力学性能。
24、在具有腐蚀性的液体中，本发明涂料会进行牺牲阳极保护的过程，优先进行镁粉的反应，而当镁粉被包裹后发生反应的难度增加，抑制阳极氧化进行保护，从而大大提高了涂料的铝材的保护，具有极好的耐腐蚀性能。
25、本发明制得的铝材防护用水性涂料具有较好的耐腐蚀性能，附着力佳，力学性能和硬度佳，具有较好的抗菌、阻燃和耐高温性能，提高涂料的流平性和成膜性，减少涂膜缺陷，具有广阔的应用前景。