含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝材中温封闭剂领域，具体涉及含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂及其制备方法。

背景技术

铝及铝合金是当今工业中最常用的金属之一，铝及铝合金不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料，铝及铝合金在干燥的大气中很稳定，但在潮湿气氛，特别是含盐分的空气中很容易腐蚀，工业上广泛地采用阳极氧化，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，通常采用硫酸或草酸为电解液，以铝及铝合金作为阳极进行阳极电解处理，阳极氧化所形成的转化膜为蜂窝状多孔结构，具有高的孔隙率和吸附性，这种高孔隙率和吸附性既便于工艺染色，但很容易被污染，尤其在腐蚀性环境中，腐蚀介质容易进入膜层孔隙而引起腐蚀。因此，工业生产中，为了提高铝阳极氧化膜的质量，在染色前或染色后，一般都需要对阳极氧化膜层进行封闭处理。

铝阳极氧化膜最常采用的封闭方法是沸水封闭和醋酸镍封闭工艺，而这两种常用封闭工艺的弊端是氧化膜经封闭处理后，其表面容易产生令人厌恶的白色或灰色粉状物，业界称之为封闭“粉霜”或“封闭华”，“粉霜”轻微时，可用抹布轻轻擦去，严重时则难以擦去，需要退膜重新处理，导致氧化膜报废。研究表明，封闭处理液的多种杂质离子会促进“粉霜”的产生，其中Ca

氧化膜染色后应进行封闭处理，以增加色泽的耐晒性和耐蚀性，最早的封闭技术是采用纯水沸煮，其原理为氧化膜表面和孔壁的三氧化二铝在热水中发生水化反应，生成水合氧化铝，使原来氧化膜的体积增加，氧化膜体积的膨胀使膜孔显著缩小，从而达到封孔的目的，沸水封闭实际生产中很难控制，封闭槽液蒸发很快，槽液中杂质迅速积累，导致封闭质量劣化，需要频繁更换纯水，在纯水中添加醋酸镍或醋酸钴对氧化膜进行封孔，这些镍盐或钴盐在热水中发生水解，在氧化膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，同样起到封闭作用，这种封闭工艺至今在工业上仍非常流行，醋酸镍或醋酸钴封闭工艺有一个环保问题，也就是封闭处理的废水中含有大量的重金属镍和钴，重金属离子会对环境造成严重危害，为了保护环境安全，需要使用复杂而昂贵的废水处理装置，且在封孔后易附着灰尘，不便于清理。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂及其制备方法：

(1)按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入蒸馏水中，得到稳定的混合溶液，依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇，加入剩余的蒸馏水，加入pH缓冲剂，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，解决了现有的封闭剂含有害离子造成环境污染的问题；

(2)将玉米秸秆粉碎过筛与氢氧化钠溶液混合，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，得到碱玉米秸秆，在去离子水中加入十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，加入甲基丙烯酸辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯，得到混合单体溶液，在四口瓶中加碱玉米秸秆、去离子水和混合单体溶液、引发剂溶液，得到该高分子抑灰剂，解决了现有的封闭剂封孔后易于吸附灰尘，不便于清理的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，包括以下重量份组分：

醋酸钙5-20份、醋酸镁15-50份、氢氧化锂10-30份、硅酸锂2-8份、分散剂1-4份、聚醚多元醇2-8份、pH缓冲剂3-8份、高分子抑灰剂2-6份、余量为蒸馏水；

该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂由以下步骤制备得到：

S1：按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入50％的蒸馏水中，搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；

S2：在搅拌条件下，向步骤S1得到的溶液中依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇；

S3：向步骤S2所得的溶液中加入剩余50％的蒸馏水，搅拌混合均匀后，加入pH缓冲剂，调节pH为5-6.5，混合均匀，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂。

作为本发明进一步的方案：所述分散剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种，所述pH缓冲剂为醋酸钠和醋酸铵中的一种。

作为本发明进一步的方案：所述高分子抑灰剂由以下制备步骤得到：

S31：将玉米秸秆粉碎过100目筛，并将粉碎的玉米秸秆与氢氧化钠溶液混合，在50-60℃下保温20-24h，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，抽滤烘干，得到碱玉米秸秆；

S32：在去离子水中加入十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌10-30min，得到乳化剂溶液；

S33：向乳化剂溶液中加入甲基丙烯酸辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯，搅拌20-30min，得到混合单体溶液；

S34：在四口瓶中加碱玉米秸秆、去离子水和总体积25％的混合单体溶液，搅拌均匀，升温至70-85℃，加入总体积25％的引发剂溶液，反应2-3h，向四口瓶中继续滴加剩余的混合单体溶液和引发剂溶液，控制混合单体溶液和引发剂溶液的滴加速度均为1-2滴/s，反应3-5h，冷却至室温，得到该高分子抑灰剂。

作为本发明进一步的方案：步骤S31中所述粉碎的玉米秸秆与氢氧化钠的固液比为1：20，所述稀盐酸的质量分数为15％。

作为本发明进一步的方案：步骤S32中所述去离子水、十二烷基硫酸钠与聚氧乙烯辛基苯酚醚-10的用量比为25mL：3g：5g。

作为本发明进一步的方案：步骤S33中所述乳化剂溶液、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酰胺与丙烯酸乙酯的用量比为50g：29.4g：30.5g：25.4g。

作为本发明进一步的方案：步骤S34中所述碱玉米秸秆、去离子水、混合单体溶液与引发剂溶液的用量比为23.5g：50mL：20.1g：3.4g。

含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入50％的蒸馏水中，搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；

S2：在搅拌条件下，向步骤S1得到的溶液中依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇；

S3：向步骤S2所得的溶液中加入剩余50％的蒸馏水，搅拌混合均匀后，加入pH缓冲剂，调节pH为5-6.5，混合均匀，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂。

本发明的有益效果：

(1)本发明是通过将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入蒸馏水中，得到稳定的混合溶液，依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇，加入剩余蒸馏水，加入pH缓冲剂，调节pH，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，原料易得，组分和制作工艺简单，大大降低了封闭剂的生产成本，封闭剂中各种间协同作用，化学性能稳定，使用寿命长，可缩短封孔时间，有效封闭铝阳极氧化膜的多孔层，封孔提高了铝及铝合金表面的光亮性，放置后器材表面保光性好，且不含有害离子，有效避免了环境污染；

(2)将玉米秸秆粉碎过筛与氢氧化钠溶液混合，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，得到碱玉米秸秆，在去离子水中加入十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，加入甲基丙烯酸辛酯、丙烯酰胺、丙烯酸乙酯，得到混合单体溶液，在四口瓶中加碱玉米秸秆、去离子水和混合单体溶液、引发剂溶液，得到该高分子抑灰剂，成本低廉，抗静电效果强，具有良好的抑制灰尘吸附的效果，使封闭剂具备了更优异的抗污能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例为含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，包括以下重量份组分：

醋酸钙15份、醋酸镁40份、氢氧化锂20份、硅酸锂4份、分散剂1份、聚醚多元醇4份、pH缓冲剂5份、高分子抑灰剂5份、余量为蒸馏水；

该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂由以下步骤制备得到：

S1：按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入50％的蒸馏水中，搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；

S2：在搅拌条件下，向步骤S1得到的溶液中依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇；

S3：向步骤S2所得的溶液中加入剩余50％的蒸馏水，搅拌混合均匀后，加入pH缓冲剂，调节pH为6.5，混合均匀，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂；

高分子抑灰剂由以下制备步骤得到：

S31：将玉米秸秆粉碎过100目筛，并将粉碎的玉米秸秆与氢氧化钠溶液混合，在60℃下保温24h，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，抽滤烘干，得到碱玉米秸秆；

S32：在25mL去离子水中加入3g十二烷基硫酸钠和5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌10min，得到乳化剂溶液；

S33：向50g乳化剂溶液中加入29.4g甲基丙烯酸辛酯、30.5g丙烯酰胺、25.4g丙烯酸乙酯，搅拌20min，得到混合单体溶液；

S34：在四口瓶中加23.5g碱玉米秸秆、50mL去离子水和总体积25％的混合单体溶液，搅拌均匀，升温至70℃，加入总体积25％的引发剂溶液，反应2h，向四口瓶中继续滴加剩余的混合单体溶液和引发剂溶液，控制混合单体溶液和引发剂溶液的滴加速度均为1滴/s，反应3h，冷却至室温，得到该高分子抑灰剂。

实施例2：

本实施例为含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，包括以下重量份组分：

醋酸钙10份、醋酸镁20份、氢氧化锂30份、硅酸锂8份、分散剂4份、聚醚多元醇2份、pH缓冲剂8份、高分子抑灰剂6份、余量为蒸馏水；

该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂由以下步骤制备得到：

S1：按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入50％的蒸馏水中，搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；

S2：在搅拌条件下，向步骤S1得到的溶液中依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇；

S3：向步骤S2所得的溶液中加入剩余50％的蒸馏水，搅拌混合均匀后，加入pH缓冲剂，调节pH为6.5，混合均匀，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂；

高分子抑灰剂由以下制备步骤得到：

S31：将玉米秸秆粉碎过100目筛，并将粉碎的玉米秸秆与氢氧化钠溶液混合，在65℃下保温22h，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，抽滤烘干，得到碱玉米秸秆；

S32：在25mL去离子水中加入3g十二烷基硫酸钠和5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌20min，得到乳化剂溶液；

S33：向50g乳化剂溶液中加入29.4g甲基丙烯酸辛酯、30.5g丙烯酰胺、25.4g丙烯酸乙酯，搅拌30min，得到混合单体溶液；

S34：在四口瓶中加23.5g碱玉米秸秆、50mL去离子水和总体积25％的混合单体溶液，搅拌均匀，升温至85℃，加入总体积25％的引发剂溶液，反应3h，向四口瓶中继续滴加剩余的混合单体溶液和引发剂溶液，控制混合单体溶液和引发剂溶液的滴加速度均为2滴/s，反应5h，冷却至室温，得到该高分子抑灰剂。

实施例3：

本实施例为含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂，包括以下重量份组分：

醋酸钙10份、醋酸镁15份、氢氧化锂30份、硅酸锂8份、分散剂4份、聚醚多元醇8份、pH缓冲剂8份、高分子抑灰剂6份、余量为蒸馏水；

该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂由以下步骤制备得到：

S1：按分比例将醋酸钙、醋酸镁、硅酸锂、氢氧化锂加入50％的蒸馏水中，搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；

S2：在搅拌条件下，向步骤S1得到的溶液中依次加分散剂、高分子抑灰剂和聚醚多元醇；

S3：向步骤S2所得的溶液中加入剩余50％的蒸馏水，搅拌混合均匀后，加入pH缓冲剂，调节pH为6.5，混合均匀，得到该含有高分子抑灰剂的铝材中温封闭剂；

高分子抑灰剂由以下制备步骤得到：

S31：将玉米秸秆粉碎过100目筛，并将粉碎的玉米秸秆与氢氧化钠溶液混合，在60℃下保温24h，浸泡完成后用稀盐酸中和至中性，抽滤烘干，得到碱玉米秸秆；

S32：在25mL去离子水中加入3g十二烷基硫酸钠和5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌30min，得到乳化剂溶液；

S33：向50g乳化剂溶液中加入29.4g甲基丙烯酸辛酯、30.5g丙烯酰胺、25.4g丙烯酸乙酯，搅拌30min，得到混合单体溶液；

S34：在四口瓶中加23.5g碱玉米秸秆、50mL去离子水和总体积25％的混合单体溶液，搅拌均匀，升温至85℃，加入总体积25％的引发剂溶液，反应3h，向四口瓶中继续滴加剩余的混合单体溶液和引发剂溶液，控制混合单体溶液和引发剂溶液的滴加速度均为2滴/s，反应5h，冷却至室温，得到该高分子抑灰剂。

对比例1：

对比例1与实施例1的区别在于不添加高分子抑灰剂。

对比例2：

对比例2使用中国专利CN201810067907.8所公开的实施例3中的配方所制备的封闭剂。

性能测试

按国家标准(GB/T8753.2-2005硝酸预浸的磷铬酸法)对已使用实施例1-3以及对比例1-2的封闭剂封孔的铝制品工件进行检测，按国家标准(GB/T8753.4-2005酸处理后的染色斑点法)对铝制品工件进行染色；

检测结果如下表所示：

由上表可知，实施例的表面光泽、无粉霜，而对比例2的表面带有微量粉霜，实施例的染色等级为0级，抗染色吸附能力强，说明封闭质量合格，抗污染能力强，而对比例的等级差，实施例的封孔失重为9，7-10.5mg/dm

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。