本發明涉及防銹液技術領域，尤其涉及一種成膜性好環保型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：
為了滿足金屬切削液的防銹添加劑應用中清潔環保的要求,以獲得無硫磷并具有優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與脫保護的制備工藝,根據防銹劑作用原理,分別設計、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-苯甲酰基-α-D-呋喃葡萄糖、3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖、3-乙酰基-α-D-呋喃葡萄糖和3-十二酰基-α-D-呋喃葡萄糖。以3-苯甲酰基-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、3-十二酰基-α-D-呋喃葡萄糖、殼牌復合防銹劑和油酸的5%水溶液為研究試樣。使用四球摩擦磨損試驗機對6個試樣進行摩擦磨損性能的測試,結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于油酸,略低于殼牌復合防銹劑。使用球棒抗疲勞試驗機對6個試樣進行抗疲勞磨損試驗,結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到192.2min,低于殼牌復合防銹劑的256.4min。采用行業標準SH0365-92對6個試樣與水進行單片防銹試驗,結果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑的防銹時間比油酸提高5～8倍,其中3-苯甲酰基-α-D-呋喃葡萄糖、3-芐基-α-D-呋喃葡萄糖和3-十二酰基-α-D-呋喃葡萄糖的防銹時間高于殼牌復合防銹劑。采用CS350電化學工作站對6個試樣進行電化學性能試驗,測試樣品自腐蝕電位和腐蝕電流密度,結果表明這四種多羥基葡萄糖衍生物水基防銹劑沒有引起陽極和陰極Tafel常數明顯變化;與空白樣對比,自腐蝕電位均向陽極方向移動;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3-十二酰基-α-D-呋喃葡萄糖的緩蝕效率可以達到93%以上,高于殼牌復合防銹劑的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,電鍍企業一般會盡量減少鍍層厚度,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配,配制低濃度環保型水基防銹液。并采用正交實驗確定了防銹液的最佳配比為:硅酸鋰濃度為0.012mol/L,有機酸添加量為0.5mL/L,有機胺添加量為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,無毒環保,性能穩定,60d后仍有理想的防銹效果。
《低濃度環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，防銹時間較短，需要改進，利用α-D-呋喃葡萄糖成膜性好，易降解，與硅酸鋰溶液結合，改善防銹液的防銹性能還未見報道，還需要提高防銹液的成膜性。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種成膜性好環保型α-D-呋喃葡萄糖改性硅酸鋰水基防銹液及其制備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種成膜性好環保型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、玻璃酸鈉1.5-2、納米絲光沸石1-1.3、聚丙烯腈1-1.5、二甲基甲酰胺4-5。
所述成膜性好保型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，過濾，用二氯甲烷洗滌濾餅3次，加入無水硫酸鈉干燥，過濾，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、過硫酸鈉，攪拌均勻，加熱至80-83℃，再加入中間體，攪拌反應20-25分鐘，再加入剩余的甲基丙烯酸甲酯、過硫酸鈉，繼續反應40-50分鐘，得到改性α-D-呋喃葡萄糖；
（3）將聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺，加熱至85-90℃，再加入玻璃酸鈉，攪拌均勻，再加入納米絲光沸石，攪拌均勻，得到混合液；
（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、混合液，混合均勻，即得。
本發明的優點是：本發明使用埃洛石納米管與α-D-呋喃葡萄糖進行接枝改性，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，減少了環境污染；通過使用聚丙烯腈與二甲基甲酰胺溶解形成均一穩定溶液，攜帶分散玻璃酸鈉、納米絲光沸石，能夠快速滲透至金屬表面，堵塞孔隙，形成致密保護膜，提高防銹性能，納米絲光沸石還能夠吸附防腐成分，起到緩蝕作用。
具體實施方式
一種成膜性好環保型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、玻璃酸鈉1.5、納米絲光沸石1、聚丙烯腈1、二甲基甲酰胺4。
所述成膜性好保型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，過濾，用二氯甲烷洗滌濾餅3次，加入無水硫酸鈉干燥，過濾，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、過硫酸鈉，攪拌均勻，加熱至80℃，再加入中間體，攪拌反應20分鐘，再加入剩余的甲基丙烯酸甲酯、過硫酸鈉，繼續反應40分鐘，得到改性α-D-呋喃葡萄糖；
（3）將聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺，加熱至85℃，再加入玻璃酸鈉，攪拌均勻，再加入納米絲光沸石，攪拌均勻，得到混合液；
（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、混合液，混合均勻，即得。
實驗數據：
將在75g蒸餾水中加入5g亞鐵氰化鉀和20gNaCl，攪拌溶解，用檢測液浸濕濾紙，將濾紙包貼在烘干后的鍍件上，1min后，濾紙上沒有藍點，防銹性能合格。濾紙包覆2min后觀察腐蝕面積為0.16mm2,100天后防銹油仍然清澈不渾濁，具有理想的防銹效果。