滤清器用水基防锈剂及其制备方法.pdf

滤清器用水基防锈剂，它有50～60重量份的羟烷基淀粉、40～50重量份的醋酸酯淀粉、80～100重量份的水性氟碳乳液、300～350重量份的水，羟烷基淀粉为羟乙基淀粉或羟丙基淀粉，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8～11.5％，且主链含氟原子。本防锈剂还有55～75重量份的聚四氟乙烯乳液、8～10重量份的微米或纳米锌粉、40～50重量份的异丙醇、20～30重量份的丙酮。制备方法为传统的混合、加温搅拌、超声分散方法。本防锈剂有着防锈效果好、耐高温、与聚酯粉末涂料的附着力较佳等优点，能满足滤清器金属外壳和螺纹盖板的防锈要求；其制备方法的工艺简单，使用设备少。

1、  滤清器用水基防锈剂，它包括如下组分：
羟烷基淀粉                  50～60重量份
醋酸酯淀粉                  40～50重量份
水性氟碳乳液                80～100重量份
水                          300～350重量份。
所述羟烷基淀粉为羟乙基淀粉或羟丙基淀粉，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8～11.5％，且主链含氟原子。

2、  根据权利要求1所述的滤清器用水基防锈剂，其特征在于：它的组分还包括：
聚四氟乙烯乳液                   55～75重量份
微米或纳米锌粉                   8～10重量份
异丙醇                           40～50重量份
丙酮                             20～30重量份

3、  权利要求1所述的滤清器用水基防锈剂的制备方法，其特征在于：
在50～60重量份的羟烷基淀粉中加入300～350重量份的水进行溶解后，加入40～50重量份的醋酸酯淀粉，并加温至70℃，充分搅拌后，冷至室温，再加入80～100重量份的水性氟碳乳液，充分搅拌，羟烷基淀粉为羟乙基淀粉或羟丙基淀粉，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8～11.5％，且主链含氟原子，即可制得所述的滤清器用水基防锈剂。

4、  根据权利要求3所述的滤清器用水基防锈剂的制备方法，其特征在于：
将8～10重量份的微米或纳米锌粉加入到40～50重量份的异丙醇和20～30重量份的丙酮所组成的混合溶液中，充分搅拌，并超声分散10分钟以形成悬浮液，将悬浮液加入到制得的所述滤清器用水基防锈剂中，充分搅拌后，再加入55～75重量份的聚四氟乙烯乳液，并搅拌均匀。

滤清器用水基防锈剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防锈剂，更具体地说，本发明涉及一种滤清器用水基防锈剂，同时，本发明还涉及一种所述滤清器用水基防锈剂的制备方法。
技术背景
目前，滤清器生产厂家对于滤清器的金属外壳的防锈，仍然沿用磷化处理这一传统工艺(主要采用锌系磷化)，磷化液可以使金属外壳上形成磷化膜。磷化处理后，金属外壳的外侧壁还要采用聚酯粉末涂料喷涂，而磷化膜则作为金属外壳的内侧壁的最终表面状态。与滤清器金属外壳的开口端的相连部分为螺纹盖板，通过卷边方式与外壳连接。螺纹盖板采用镀锌钢板制造，其表面有镀锌层。
所述金属外壳内侧壁上的磷化膜，其耐腐蚀性能不强，且金属外壳和螺纹盖板之间，由于表面状态的不同，造成电极电位不同，形成电偶对，发生电偶腐蚀，导致金属外壳的内壁和螺纹盖板上锈(在滤清器的远洋运输过程中，所述的上锈问题尤其突出)。这样，磷化膜不宜作为金属外壳内侧壁的最终表面状态使用，而镀锌层也不宜作为螺纹盖板的最终表面状态使用。处于成本因素的考虑，钢铁生产厂家一般是将镀锌废水稍加处理后排放，而滤清器生产厂家一般是将磷化处理的废水和废渣直接排放，这些排放物均严重污染环境。
现有的用于金属防锈的水性防锈乳液一般采用苯丙体系、环氧体系、聚氨酯体系。
Ivanchev等利用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、乙酰乙酸甲酯(MAA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为交联单体，合成了一种高耐水性的两层核壳结构的苯丙乳液。但由于成膜物质本身的缺陷以及在腐蚀环境中使用，使得膜层的性能受到了影响，并不能达到很好的效果。
而环氧体系和聚氨酯体系在自干特性、使用浓度、防护性能和使用价格等方面也不够理想。
由于滤清器金属外壳经磷化处理后，其外侧壁还要采用聚酯粉末涂料喷涂，因此适用于滤清器的防锈剂，不仅要有良好的防护性能，还需具备一定的耐高温性(需承受200℃左右的烘烤)，并与聚酯粉末涂料有良好的附着力。同时，考虑到生产的效率和能耗，防锈剂还要能中、低温快速成膜。
目前，滤清器生产厂家迫切希望寻找到一种可针对滤清器金属外壳和螺纹盖板进行防锈处理的水基防锈剂，其防锈处理成本与磷化处理成本接近，但防锈效果优于后者。
综上所述，市售或公开报道的水基防锈剂存在着防锈效果差、不耐高温、与聚酯粉末涂料的附着力差等缺陷，不能满足滤清器金属外壳和螺纹盖板的防锈要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种滤清器用水基防锈剂，其组方经济，功能持久，且有着防锈效果好、耐高温、与聚酯粉末涂料的附着力较佳等优点，能满足滤清器金属外壳和螺纹盖板的防锈要求；同时提供一种该滤清器用水基防锈剂的制备方法，该方法工艺简单，使用设备少。
本发明提供了一种滤清器用水基防锈剂，它包括如下组分：
羟烷基淀粉                 50～60     重量份
醋酸酯淀粉                 40～50     重量份
水性氟碳乳液               80～100    重量份
水                         300～350   重量份。
所述羟烷基淀粉为羟乙基淀粉或羟丙基淀粉，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8～11.5％，且主链含氟原子。
该滤清器用水基防锈剂的制备方法为：
在50～60重量份的羟烷基淀粉中加入300～350重量份的水进行溶解后，加入40～50重量份的醋酸酯淀粉，并加温至70℃，充分搅拌后，冷至室温，再加入80～100重量份的水性氟碳乳液，充分搅拌，羟烷基淀粉为羟乙基淀粉或羟丙基淀粉，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8～11.5％，且主链含氟原子，即可制得所述的滤清器用水基防锈剂。
为能简洁说明问题起见，以下对本滤清器用水基防锈剂均简称为本防锈剂。
羟烷基淀粉为醚化淀粉，为成膜剂组分之一，醋酸酯淀粉在金属表面的留着性比较好，可促进本防锈剂在金属表面成膜，也为成膜剂组分之一，使本防锈剂在金属表面易于附着；羟烷基淀粉和醋酸酯淀粉均含有极性官能基团，可与聚酯粉末涂料发生一定的交联反应，使本防锈剂与聚酯粉末涂料的附着力较佳；水性氟碳乳液有极佳的机械稳定性、超长的耐侯性、抗碱性、耐酸雨，能承受较大剪切力，且为常温固化，可调整本防锈剂的成膜温度和成膜性，提高膜层的耐腐蚀性。
本防锈剂对滤清器金属外壳的内外侧壁和螺纹盖板的表面进行防锈处理后，不但使金属外壳和螺纹盖板具有良好的耐腐蚀性，而且可使两者的表面电位趋于一致，从而最大限度地降低了电偶腐蚀发生的可能性，完全可以取代磷化或镀锌处理。
因此，本防锈剂有着防锈效果好、耐高温、与聚酯粉末涂料的附着力较佳等优点，能满足滤清器金属外壳和螺纹盖板的防锈要求。
作为本发明的改进，所述本防锈剂的组分还包括：
聚四氟乙烯乳液            55～75     重量份
微米或纳米锌粉            8～10      重量份
异丙醇                    40～50     重量份
丙酮                      20～30     重量份
该防锈剂的制备方法为：
将8～10重量份的微米或纳米锌粉加入到40～50重量份的异丙醇和20～30重量份的丙酮所组成的混合溶液中，充分搅拌，并超声分散10分钟以形成悬浮液，将悬浮液加入到制得的所述滤清器用水基防锈剂中，充分搅拌后，再加入55～75重量份的聚四氟乙烯乳液，并搅拌均匀。
该防锈剂的物理化学性质为：
外观                   白色均匀乳液略显微蓝
沸点                   100℃
蒸汽压                 760Pa(100℃)
比重                   1.1g/cm³(25℃)
溶解度                 可任意比与水互溶
PH                     7.0
粘度                   7.20mPa.S(25℃)
存储                 通风阴凉干燥处，5℃以上保存，避免日光直晒
聚四氟乙烯乳液为功能性添加剂之一，具有良好的耐候性、优异的介电性能和耐化学腐蚀性能，使用温度范围宽、摩擦系数低、不吸水、不粘、不燃、无毒，且成膜后具有较高的热稳定性，可承受200℃以上的高温。这样，一方面可提高膜层的耐温性，另一方面可降低膜层的表面能，使腐蚀介质(如：腐蚀性的液体、气体)不易在金属表面停留或沉积，从而提高本防锈剂的防锈性能。
微米或纳米锌粉也为功能性添加剂之一，其电极电位比滤清器金属外壳的电极电位要低，且防锈处理时，以本防锈剂的液相部分为载体，均布在金属表面。当本防锈剂的膜层发生破裂、腐蚀介质(通常是电解质溶液)侵入时，将使锌粉与滤清器金属外壳处于电导通状态，锌粉可在金属表面组成一个微区电化学保护的阵列，建立了微区阴极保护的体系，起到了阴极二次保护的作用，从而提高本防锈剂的防锈性能。
异丙醇和丙酮为锌粉的分散剂。两者的水溶性、分散性较好，因此两者可以顺利地进入本防锈剂中。
可见，采用上述功能性添加剂，可进一步提高本防锈剂的防锈效果。
综上所述，本防锈剂的组方经济，功能持久，且有着防锈效果好、耐高温、与聚酯粉末涂料的附着力较佳等优点，能满足滤清器金属外壳和螺纹盖板的防锈要求；本防锈剂的制备方法，其工艺简单，使用设备少。
经检测，本防锈剂在40～60℃即可成膜，在150℃下20分钟内烘干，能承受200℃约30分钟烘烤，且与聚酯粉末涂料的附着力较佳。在正常存放环境下，防锈期可达12个月以上。
本防锈剂中的羟烷基淀粉、醋酸酯淀粉、水性氟碳乳液、聚四氟乙烯乳液、微米或纳米锌粉、异丙醇、丙酮均为市售品。
具体实施方式
以下通过下面给出的实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。
实施例1：
在50克的羟乙基淀粉中加入300克的水进行溶解后，加入40克的醋酸酯淀粉，并加温至70℃，充分搅拌(连续搅拌3min)后，冷至室温，再加入80克的水性氟碳乳液，充分搅拌(连续搅拌3min)，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8％，且主链含氟原子，即可制得本防锈剂；
将8克的微米锌粉加入到40克的异丙醇和20克的丙酮所组成的混合溶液中，充分搅拌(连续搅拌3min)，并超声分散10分钟以形成悬浮液，将悬浮液加入到制得的本防锈剂中，充分搅拌(连续搅拌3min)后，再加入55克的聚四氟乙烯乳液，并搅拌均匀(连续搅拌3min)。
实施例2：
在55克的羟丙基淀粉中加入325克的水进行溶解后，加入45克的醋酸酯淀粉，并加温至70℃，充分搅拌(连续搅拌3min)后，冷至室温，再加入90克的水性氟碳乳液，充分搅拌(连续搅拌3min)，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为10％，且主链含氟原子，即可制得本防锈剂；
将9克的纳米锌粉加入到45克的异丙醇和25克的丙酮所组成的混合溶液中，充分搅拌(连续搅拌3min)，并超声分散10分钟以形成悬浮液，将悬浮液加入到制得的本防锈剂中，充分搅拌(连续搅拌3min)后，再加入65克的聚四氟乙烯乳液，并搅拌均匀(连续搅拌3min)。
实施例3：
在60克的羟乙基淀粉中加入350克的水进行溶解后，加入50克的醋酸酯淀粉，并加温至70℃，充分搅拌(连续搅拌3min)后，冷至室温，再加入100克的水性氟碳乳液，充分搅拌(连续搅拌3min)，水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为11.5％，且主链含氟原子，即可制得本防锈剂；
将10克的微米锌粉加入到50克的异丙醇和30克的丙酮所组成的混合溶液中，充分搅拌(连续搅拌3min)，并超声分散10分钟以形成悬浮液，将悬浮液加入到制得的本防锈剂中，充分搅拌(连续搅拌3min)后，再加入75克的聚四氟乙烯乳液，并搅拌均匀(连续搅拌3min)。
本防锈剂对滤清器金属外壳进行防锈后，在所述外壳的外侧壁没有喷涂聚酯粉末涂料的情况下，采用上海林频实验设备有限公司生产的盐雾试验箱，并根据GB/T10125—1997《人造气氛腐蚀试验盐雾腐蚀试验》国家标准，对所述外壳进行盐雾腐蚀实验。盐雾腐蚀试验的结果见表1，表1中的时间为所述外壳出现第一个腐蚀锈点的时间。
表1