本發(fā)明涉及防銹液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔韌環(huán)保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液及其制備方法。
背景技術(shù)：
為了滿足金屬切削液的防銹添加劑應(yīng)用中清潔環(huán)保的要求,以獲得無(wú)硫磷并具有優(yōu)良減摩抗磨作用的高性能防銹劑為目的,本論文采用羥基保護(hù)與脫保護(hù)的制備工藝,根據(jù)防銹劑作用原理,分別設(shè)計(jì)、制備了四種α-D-呋喃葡萄糖的3-位取代衍生物水基防銹劑:3-苯甲?；?α-D-呋喃葡萄糖、3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖、3-乙?；?α-D-呋喃葡萄糖和3-十二?；?α-D-呋喃葡萄糖。以3-苯甲?；?α-D-呋喃葡萄糖、3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖、3-乙酰基-α-D-呋喃葡萄糖、3-十二?；?α-D-呋喃葡萄糖、殼牌復(fù)合防銹劑和油酸的5%水溶液為研究試樣。使用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)6個(gè)試樣進(jìn)行摩擦磨損性能的測(cè)試,結(jié)果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑具有較好的減摩抗磨性能,減摩抗磨效果明顯優(yōu)于油酸,略低于殼牌復(fù)合防銹劑。使用球棒抗疲勞試驗(yàn)機(jī)對(duì)6個(gè)試樣進(jìn)行抗疲勞磨損試驗(yàn),結(jié)果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑的抗疲勞特征壽命是油酸的2～4倍,最大特征壽命的可以達(dá)到192.2min,低于殼牌復(fù)合防銹劑的256.4min。采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH0365-92對(duì)6個(gè)試樣與水進(jìn)行單片防銹試驗(yàn),結(jié)果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑的防銹時(shí)間比油酸提高5～8倍,其中3-苯甲?；?α-D-呋喃葡萄糖、3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖和3-十二?；?α-D-呋喃葡萄糖的防銹時(shí)間高于殼牌復(fù)合防銹劑。采用CS350電化學(xué)工作站對(duì)6個(gè)試樣進(jìn)行電化學(xué)性能試驗(yàn),測(cè)試樣品自腐蝕電位和腐蝕電流密度,結(jié)果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑沒(méi)有引起陽(yáng)極和陰極Tafel常數(shù)明顯變化;與空白樣對(duì)比,自腐蝕電位均向陽(yáng)極方向移動(dòng);四種多羥基葡萄糖衍生物緩的蝕效率均＞80%,其中3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖和3-十二?；?α-D-呋喃葡萄糖的緩蝕效率可以達(dá)到93%以上,高于殼牌復(fù)合防銹劑的87.9%。
金屬件通常防銹的手段為鍍鎳、鍍鉻等,但由于成本等因素,電鍍企業(yè)一般會(huì)盡量減少鍍層厚度,造成鍍件防銹性能降低,需借助涂覆防銹劑補(bǔ)充防銹。研究了以低濃度硅酸鋰溶液為主,與多種不同的助劑復(fù)配,配制低濃度環(huán)保型水基防銹液。并采用正交實(shí)驗(yàn)確定了防銹液的最佳配比為:硅酸鋰濃度為0.012mol/L,有機(jī)酸添加量為0.5mL/L,有機(jī)胺添加量為0.2g/L,磷酸鹽添加量為0.15g/L,OP-10添加量為0.3mL/L。在最佳配比條件下,防銹液防銹性能良好,無(wú)毒環(huán)保,性能穩(wěn)定,60d后仍有理想的防銹效果。
《低濃度環(huán)保型硅酸鋰水基防銹液的研究》一文得到的防銹液不能形成致密的膜，防銹時(shí)間較短，需要改進(jìn)，利用α-D-呋喃葡萄糖成膜性好，易降解，與硅酸鋰溶液結(jié)合，改善防銹液的防銹性能還未見(jiàn)報(bào)道，還需要提高防銹液的柔韌性，防開(kāi)裂脫落。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種柔韌環(huán)保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液及其制備方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種柔韌環(huán)保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液，由下列重量份的原料制成：埃洛石納米管2.3-2.5、甲基丙烯酸甲酯0.7-0.9、過(guò)硫酸鈉0.05-0.07、硅酸鋰1.2-1.5、十二烯基丁二酸50-55、三乙醇胺20-22、OP-10 30-33、磷酸鋅15-16、水適量、二氯甲烷適量、無(wú)水硫酸鈉36-39、α-D-呋喃葡萄糖5-6、濃硫酸5.3-6.5、丙酮45-50、氫氧化鈉6.5-7、納米結(jié)晶纖維素1.2-1.6、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.4-0.6、羥丙基瓜爾膠0.8-1.2、乙醇5-5.5。
所述柔韌保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液的制備方法，包括以下步驟：
（1）將α-D-呋喃葡萄糖加入容器再放入冰浴中，滴加濃硫酸，保持溫度在5℃以下攪拌2-2.5h，加入丙酮，在20-22℃下攪拌5-6h，用氫氧化鈉中和，過(guò)濾，用二氯甲烷洗滌濾餅3次，加入無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，將濾液旋蒸，得到中間體；
（2）將埃洛石納米管分散在8-10重量份水中，加入1/3的甲基丙烯酸甲酯、過(guò)硫酸鈉，攪拌均勻，加熱至80-83℃，再加入中間體，攪拌反應(yīng)20-25分鐘，再加入剩余的甲基丙烯酸甲酯、過(guò)硫酸鈉，繼續(xù)反應(yīng)40-50分鐘，得到改性α-D-呋喃葡萄糖；
（3）將硅烷偶聯(lián)劑kh-550分散在乙醇中，再加入羥丙基瓜爾膠，超聲分散4-5分鐘，再加入納米結(jié)晶纖維素，加熱至60-65℃，超聲分散4-5分鐘，得到懸浮液；
（4）按硅酸鋰0.012-0.014mol/L、十二烯基丁二酸0.5-0.6mL/L、三乙醇胺0.2-0.3g/L、OP-10 0.3-0.4mL/L、磷酸鋅0.15g/L的濃度配制水溶液，再加入改性α-D-呋喃葡萄糖、懸浮液，混合均勻，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明使用埃洛石納米管與α-D-呋喃葡萄糖進(jìn)行接枝改性，提高了α-D-呋喃葡萄糖的分散性，在金屬表面形成致密的防銹薄膜，還能夠吸附防銹成分起到緩蝕作用，提高了防銹效果，α-D-呋喃葡萄糖的降解性好，減少了環(huán)境污染；通過(guò)使用納米結(jié)晶纖維素、硅烷偶聯(lián)劑kh-550、羥丙基瓜爾膠、乙醇形成均一穩(wěn)定分散液，能夠在金屬表面形成致密、柔韌、光亮的薄膜，提高防銹性能，瓜爾膠對(duì)水分子的捕獲能力,復(fù)合膜的水蒸氣阻隔性能提高了,防銹膜的熱穩(wěn)定性也有所改善。
具體實(shí)施方式
一種柔韌環(huán)保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液，由下列重量份（公斤）的原料制成：埃洛石納米管2.3、甲基丙烯酸甲酯0.7、過(guò)硫酸鈉0.05、硅酸鋰1.2、十二烯基丁二酸50、三乙醇胺20、OP-10 30、磷酸鋅15、水適量、二氯甲烷適量、無(wú)水硫酸鈉36、α-D-呋喃葡萄糖5、濃硫酸5.3、丙酮45、氫氧化鈉6.5、納米結(jié)晶纖維素1.2、硅烷偶聯(lián)劑kh-550 0.4、羥丙基瓜爾膠0.8、乙醇5。
所述柔韌保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液的制備方法，包括以下步驟：
（1）將α-D-呋喃葡萄糖加入容器再放入冰浴中，滴加濃硫酸，保持溫度在5℃以下攪拌2h，加入丙酮，在20℃下攪拌5h，用氫氧化鈉中和，過(guò)濾，用二氯甲烷洗滌濾餅3次，加入無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，將濾液旋蒸，得到中間體；
（2）將埃洛石納米管分散在8重量份水中，加入1/3的甲基丙烯酸甲酯、過(guò)硫酸鈉，攪拌均勻，加熱至80℃，再加入中間體，攪拌反應(yīng)20分鐘，再加入剩余的甲基丙烯酸甲酯、過(guò)硫酸鈉，繼續(xù)反應(yīng)40分鐘，得到改性α-D-呋喃葡萄糖；
（3）將硅烷偶聯(lián)劑kh-550分散在乙醇中，再加入羥丙基瓜爾膠，超聲分散4分鐘，再加入納米結(jié)晶纖維素，加熱至60℃，超聲分散4分鐘，得到懸浮液；
（4）按硅酸鋰0.012mol/L、十二烯基丁二酸0.5mL/L、三乙醇胺0.2g/L、OP-10 0.3mL/L、磷酸鋅0.15g/L的濃度配制水溶液，再加入改性α-D-呋喃葡萄糖、懸浮液，混合均勻，即得。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
將在75g蒸餾水中加入5g亞鐵氰化鉀和20gNaCl，攪拌溶解，用檢測(cè)液浸濕濾紙，將濾紙包貼在烘干后的鍍件上，1min后，濾紙上沒(méi)有藍(lán)點(diǎn)，防銹性能合格。濾紙包覆2min后觀察腐蝕面積為0.19mm2,70天后防銹油仍然清澈不渾濁，具有理想的防銹效果。