一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用，属于金属加工领域。过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的改性壳聚糖化合物或可溶性改性壳聚糖化合物。本发明专利技术以壳聚糖和烷基咪唑啉作为原料，壳聚糖具有抗菌功能，而且为线性大分子结构，聚合得到的金属防菌防锈蚀添加剂也具有高分子结构，烷基咪唑啉基团是一种优良的缓蚀、杀菌中间体，因此，本发明专利技术所获得的金属防菌防锈蚀添加剂具有杀菌、防锈蚀、分子量大，相容性好，与金属表面的结合的稳定性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用
本专利技术属于金属加工领域，尤其是一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用。
技术介绍
全世界生产的金属有1/10因腐蚀而不能回收，我国估计每年也因此约损失人民币300亿、占国民经济产值的3.5％。仅以油气输送和生产等金属设备为例，由于二氧化碳腐蚀、及盐类、细菌等腐蚀设备，造成了极大的损害，严重影响了产品输送设备、输送管线的寿命及正常生产。因此，金属的抗腐蚀处理在金属加工过程中显得格外重要。目前，为了达到优良的效果，主要采用金属缓蚀剂，即以适当的浓度和形式存在于环境中时，可以防止或减缓金属表面腐蚀的化学物质或复合物，因此。缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。其中，有机缓蚀剂的开发应用较早，生产工艺也相对成熟。例如膦酸、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物，但是此类缓蚀剂分子量小，相容性差，与金属表面的结合能力较弱，耐磨损、水洗性能较差。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用，以解决
技术介绍
中所涉及的问题。技术方案：本专利技术提供一种金属防菌防锈蚀添加剂，通过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的改性壳聚糖化合物，其结构式如下：其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链；R2为H或-CH3。本专利技术还提供一种金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法，所述金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法如下：步骤一、烷基咪唑啉磷酸单烷基酯的制备：在苯类溶剂中加入烷基咪唑啉，加热至100～120℃，在搅拌的同时，然后在30～60min内将磷酸单烷基酯分批次逐渐加入反应釜中，在回流的条件下，持续搅拌、加热混合溶液5～8小时，得到烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；步骤二、使用水溶剂萃取去除水相，干燥油相，然后通过减压蒸馏去除油相中多余苯类溶剂，得到高纯度烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；步骤三、壳聚糖改性：将烷基咪唑啉磷酸单烷基酯和壳聚糖在去离子水中进行静电吸附，得到活化后的烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液；然后在烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液中加入磷酸，作为催化剂，然后在90～95℃温度下，回流搅拌5～8小时，进行脱水共价接枝反应，得到所述金属防菌防锈蚀添加剂；步骤四、依次进行抽滤、水洗和烘干后得到淡黄色的粉末。作为一个优选方案，所述磷酸单烷基酯结构如下：其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链。作为一个优选方案，所述壳聚糖为N-脱乙酰度在85％～100％的壳聚糖。本专利技术还提供一种金属防菌防锈蚀添加剂在金属材料的表面处理工艺中的应用，所述表面处理工艺如下：步骤一、将所述金属防菌防锈蚀添加剂在乳化剂和醇溶剂的作用乳化成乳液，并与硅烷偶联剂复配得到金属表面处理剂；步骤二、将金属表面处理剂稀释成固含量为2～5%的处理液，然后涂抹于待加工金属件的表面，放入的烘箱，在120～140℃的温度下反应2～5小时，烘干成膜。本专利技术还提供一种金属防菌防锈蚀添加剂，通过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的可溶性改性壳聚糖化合物，其结构式如下：；其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链；R2为H或-CH3。本专利技术还提供一种金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法，所述金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法如下：步骤一、烷基咪唑啉磷酸单烷基酯的制备：在苯类溶剂中加入烷基咪唑啉，加热至100～120℃，在搅拌的同时，然后在30～60min内将磷酸单烷基酯分批次逐渐加入反应釜中，在回流的条件下，持续搅拌、加热混合溶液5～8小时，得到烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；步骤二、使用水溶剂萃取去除水相，干燥油相，然后通过减压蒸馏去除油相中多余苯类溶剂，得到高纯度烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；步骤三、壳聚糖改性：将烷基咪唑啉磷酸单烷基酯和壳聚糖在去离子水中进行静电吸附，得到活化后的烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液；然后在烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液中加入磷酸，作为催化剂，然后在90～95℃温度下，回流搅拌5～8小时，进行脱水共价接枝反应，得到所述金属防菌防锈蚀添加剂；步骤四、依次进行抽滤、水洗和烘干后得到淡黄色的粉末；步骤五、壳聚糖磺化：所述金属防菌防锈蚀添加剂溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，然后金属防菌防锈蚀添加剂的二甲基甲酰胺溶液装入密闭反应容器中，然后将上述将60～100℃的过量S02混合气体通入反应容器，并控制反应温度在60～90℃下反应6～9小时，然后调节pH至弱碱性，最后使用醇析出产物，并重新溶解于去盐水中，旋转蒸发除去水、真空干燥得到目标产物。作为一个优选方案，所述磷酸单烷基酯结构如下：其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链；作为一个优选方案，所述壳聚糖为N-脱乙酰度在85％～100％的壳聚糖。作为一个优选方案，所述S02混合气体为气体S02与干燥空气按照1：（5～10）的体积比混合得到的气体。本专利技术还提供一种金属防菌防锈蚀添加剂在金属材料的表面喷漆工艺中的应用，其特征在于，所述喷漆工艺如下：将所述金属防菌防锈蚀添加剂溶解于油漆中，与油漆复配得到喷漆工作液；将喷漆工作液喷涂于待加工金属件的表面，自然风干，成膜。有益效果：本专利技术涉及一种金属防菌防锈蚀添加剂、其制备方法和应用，本专利技术以壳聚糖和烷基咪唑啉作为原料，壳聚糖具有抗菌功能，而且为线性大分子结构，聚合得到的金属防菌防锈蚀添加剂也具有高分子结构，烷基咪唑啉基团是一种优良的缓蚀、杀菌中间体，因此，本专利技术所获得的金属防菌防锈蚀添加剂具有杀菌、防锈蚀、分子量大，相容性好，与金属表面的结合的稳定性强等特点。另外，将金属防菌防锈蚀添加剂与油漆共混后，具有较好的相容性，风干固化后，由于壳聚糖具有很好的成膜性，能够提高油漆在金属表面的附着力。还可以通过将金属防菌防锈蚀添加剂与金属表面、硅烷膜镀层之间化学键连接，增强金属防菌防锈蚀添加剂与金属表面、硅烷膜镀层之间的结合能力，提高金属表面处理的防锈蚀防腐效果。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。涂装工艺前需要通过铬酸盐或磷酸盐处理金属工件，在被保护的金属表面上建立一个能够接纳非金属的保护层，使金属表面对漆膜具有良好的附着力，以便二者更牢固的粘结在一起，从而提高涂层的防腐蚀能力。磷化前处理工艺作为一种成熟技术，能够获得较满意的效果。但是磷化前处理工艺会产生含有大量磷、氮的沉渣，以及含锌、镍、锰等重金属的废水，导致环保后处理费用昂贵，生产线的清洗和维护成本高等一系列问题。因此本公司研发了一种硅烷化技术，即通过硅烷偶联剂在金属表面反应形成一层超薄的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属防菌防锈蚀添加剂，其特征在于，通过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的改性壳聚糖化合物，其结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种金属防菌防锈蚀添加剂，其特征在于，通过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的改性壳聚糖化合物，其结构式如下：



其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链；R2为H或-CH3。


2.一种金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法，其特征在于，所述金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法如下：
步骤一、烷基咪唑啉磷酸单烷基酯的制备：
在苯类溶剂中加入烷基咪唑啉，加热至100～120℃，在搅拌的同时，然后在30～60min内将磷酸单烷基酯分批次逐渐加入反应釜中，在回流的条件下，持续搅拌、加热混合溶液5～8小时，得到烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；
步骤二、使用水溶剂萃取去除水相，干燥油相，然后通过减压蒸馏去除油相中多余苯类溶剂，得到高纯度烷基咪唑啉磷酸单烷基酯；
步骤三、壳聚糖改性：
将烷基咪唑啉磷酸单烷基酯和壳聚糖在去离子水中进行静电吸附，得到活化后的烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液；然后在烷基咪唑啉磷酸单烷基酯-壳聚糖悬浊液中加入磷酸，作为催化剂，然后在90～95℃温度下，回流搅拌5～8小时，进行脱水共价接枝反应，得到所述金属防菌防锈蚀添加剂；
步骤四、依次进行抽滤、水洗和烘干后得到淡黄色的粉末。


3.根据权利要求2所述的金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法，其特征在于，所述磷酸单烷基酯结构如下：



其中，R1为C原子数为1～8的脂肪烃链。


4.根据权利要求2所述的金属防菌防锈蚀添加剂的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖为N-脱乙酰度在85％～100％的壳聚糖。


5.一种权利要求1所述的金属防菌防锈蚀添加剂在金属材料的表面处理工艺中的应用，其特征在于，所述表面处理工艺如下：
步骤一、将所述金属防菌防锈蚀添加剂在乳化剂和醇溶剂的作用乳化成乳液，并与硅烷偶联剂复配得到金属表面处理剂；
步骤二、将金属表面处理剂稀释成固含量为2～5%的处理液，然后涂抹于待加工金属件的表面，放入的烘箱，在120～140℃的温度下反应2～5小时，烘干成膜。


6.一种金属防菌防锈蚀添加剂，其特征在于，通过将壳聚糖与烷基咪唑啉基团通过化学键连接得到的可溶性改性壳聚糖化合物，其结构式如下：
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦燚，王琦，徐佳君，江天淼，
申请(专利权)人：南京京科新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32