本發(fā)明公開了一種耐候型綠色無毒防銹顏料的制備方法，屬于防銹顏料制備技術領域。

背景技術：

金屬腐蝕就是指金屬在外界環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。腐蝕時，在金屬的界面上發(fā)生了化學或電化學多相反應，使金屬轉(zhuǎn)入氧化（離子）狀態(tài)。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學和光學等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。腐蝕不僅影響了原有金屬的光澤，而且?guī)砹撕艽蟮慕?jīng)濟損失。

金屬的腐蝕所造成的損失隨著工業(yè)的發(fā)展日趨嚴重。因此，防腐蝕方法始終是人們關心的問題。目前防腐蝕措施雖然很多，但應用最廣的仍然是涂料保護方法。在這種方法中防銹顏料是影響保護效果的重要因素。

有機涂層防腐蝕已成為迄今為止最有效、最經(jīng)濟實用和應用最普遍的方法，具有性能優(yōu)異、制造方便、價格低廉等一些其它方法無法比擬的優(yōu)點。在環(huán)保日益受到重視的今天，開發(fā)新型環(huán)保無污染的防銹涂料成為發(fā)展趨勢之一。

起防銹作用的物質(zhì)，如紅丹粉、鐵紅粉、復合鐵鈦粉、三聚磷酸鋁鋅粉等，人們把這類物質(zhì)統(tǒng)稱為防銹顏料。而防銹顏料的主要功能是防止金屬腐蝕、提高漆膜對金屬表面的保護作用。傳統(tǒng)涂料所用的防銹顏料多為含鉻、鉛、鎘等顏料，防銹顏料的作用可以分為兩類：物理性防銹和化學性防銹，其中化學性防銹顏料又可以分為緩蝕性和電化學作用型兩種。由于傳統(tǒng)的防銹顏料中鉛、鉻及鎘等元素的特性，導致顏料本身都具有一定毒性，使用時會造成環(huán)境污染和危害身體健康，且耐候性、遮蓋力較差，附著力不強、容易脫落。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對現(xiàn)有的防銹顏料在制備和使用過程中出現(xiàn)的，耐候型較差，導致使用過程中附著力不強，易脫落，且含有鉛、鉻等重金屬元素，危害人體和環(huán)境的問題，提供了一種耐候型綠色無毒防銹顏料的制備方法，該方法將正硅酸乙酯、乙二醇、去離子水經(jīng)攪拌后調(diào)節(jié)pH，制得硅溶膠，隨后將石灰石表面土壤涂布在自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面恒溫培養(yǎng)，淋洗培養(yǎng)基，得混合菌絲懸浮液，將氯化鐵、氯化鈣、檸檬酸等攪拌混合，制得的混合溶液與上述硅溶膠、混合菌絲懸浮液混合，利用微生物消耗檸檬酸，使其絡合的金屬離子釋放，生成金屬碳酸鹽和氫氧化物沉淀，并被硅溶膠包覆，再經(jīng)高溫煅燒，隨后冷卻即得耐候型綠色無毒防銹顏料，本發(fā)明制備的防銹顏料無毒，不會對人體和環(huán)境造成危害，防銹效果好，還具有良好的耐候性、遮蓋力和很強的附著力，是現(xiàn)有防銹涂料的理想替代品，具有廣闊的應用前景。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

（1） 在燒杯中，依次加入20～30mL正硅酸乙酯，40～60mL乙二醇，6～8mL去離子水，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，設定水浴溫度為68～70℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min，在恒溫攪拌條件下，滴加質(zhì)量濃度為8～10%鹽酸，調(diào)節(jié)pH至2.8～3.0，繼續(xù)恒溫攪拌混合25～30min，得硅溶膠，備用；

（2）稱取8～10g石灰石表面土壤，均勻涂布于300～400g自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面，再將其轉(zhuǎn)入恒溫培養(yǎng)箱中，于溫度為32～36℃條件下，恒溫培養(yǎng)60～80h，用160～180mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，收集淋洗液，得混合菌絲懸浮液，備用；

（3）依次稱取20～30g氯化鐵，8～10g氯化鈣，加入盛有160～180mL去離子水的燒杯中，再將燒杯置于磁力攪拌器中，設定轉(zhuǎn)速至380～460r/min，在攪拌狀態(tài)下，加入80～100g檸檬酸，8～10g葡萄糖，繼續(xù)攪拌混合15～20min，得混合溶液；

（4）按重量份數(shù)計，在發(fā)酵罐中，依次加入60～80份步驟（1）備用硅溶膠，100～120份上述所得混合溶液，10～15份步驟（2）備用混合菌絲懸浮液，于溫度為40～45℃，轉(zhuǎn)速為280～320r/min條件下，恒溫攪拌反應3～5h，抽濾，除去濾液，將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥濾餅；

（5）將上述所得干燥濾餅轉(zhuǎn)入管式電阻爐中，以3～5℃/min速率加熱升溫至260～300℃，保溫煅燒15～20min后，繼續(xù)以6～8℃/min速率加熱升溫至450～500℃，保溫煅燒20～30min，隨爐冷卻至室溫，即得耐候型綠色無毒防銹顏料。

所述的無機鹽培養(yǎng)基是由3～5g硫酸銨，0.5～1.0g磷酸氫鉀，0.1～0.3g氯化鉀，0.5～1.0g七水合硫酸鎂，0.01～0.03g硝酸鈣，20～30g氯化鈣，15～25g瓊脂和1～2L去離子水混合而成。

本發(fā)明的使用方法是：將本發(fā)明制得的耐候型綠色無毒防銹顏料加入漆料中攪拌混合均勻制成防銹涂料，在金屬表面涂敷防銹涂料，靜置待金屬表面涂料風干，保持涂料干燥后涂層厚度為10～20μm即可。經(jīng)檢測，涂敷本發(fā)明顏料的金屬在相對溫度35～40℃的環(huán)境下，在海水中浸泡3～5個月，表面未出現(xiàn)銹蝕及脫落情況，具有優(yōu)異的耐候性及附著能力，經(jīng)3～5年跟蹤檢測，生產(chǎn)本發(fā)明的車間環(huán)境未受到污染，操作人員身體無異常。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明的防銹顏料具有優(yōu)異的耐候性，且具有較強遮蓋能力及附著能力，不容易脫落；

（2）本發(fā)明的耐候型綠色無毒防銹顏料生產(chǎn)成本低，原料無毒，不會對環(huán)境造成污染，具有較好的環(huán)保的作用，且具有優(yōu)異的防銹性能和綜合性能。

具體實施方式

首先在燒杯中，依次加入20～30mL正硅酸乙酯，40～60mL乙二醇，6～8mL去離子水，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，設定水浴溫度為68～70℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500～600r/min，在恒溫攪拌條件下，滴加質(zhì)量濃度為8～10%鹽酸，調(diào)節(jié)pH至2.8～3.0，繼續(xù)恒溫攪拌混合25～30min，得硅溶膠，備用；隨后稱取8～10g石灰石表面土壤，均勻涂布于300～400g自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面，再將其轉(zhuǎn)入恒溫培養(yǎng)箱中，于溫度為32～36℃條件下，恒溫培養(yǎng)60～80h，用160～180mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，收集淋洗液，得混合菌絲懸浮液，備用；依次稱取20～30g氯化鐵，8～10g氯化鈣，加入盛有160～180mL去離子水的燒杯中，再將燒杯置于磁力攪拌器中，設定轉(zhuǎn)速至380～460r/min，在攪拌狀態(tài)下，加入80～100g檸檬酸，8～10g葡萄糖，繼續(xù)攪拌混合15～20min，得混合溶液；再按重量份數(shù)計，在發(fā)酵罐中，依次加入60～80份上述步驟備用硅溶膠，100～120份上述所得混合溶液，10～15份上述步驟備用的混合菌絲懸浮液，于溫度為40～45℃，轉(zhuǎn)速為280～320r/min條件下，恒溫攪拌反應3～5h，抽濾，除去濾液，將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥濾餅；將上述所得干燥濾餅轉(zhuǎn)入管式電阻爐中，以3～5℃/min速率加熱升溫至260～300℃，保溫煅燒15～20min后，繼續(xù)以6～8℃/min速率加熱升溫至450～500℃，保溫煅燒20～30min，隨爐冷卻至室溫，即得耐候型綠色無毒防銹顏料。

所述的無機鹽培養(yǎng)基是由3～5g硫酸銨，0.5～1.0g磷酸氫鉀，0.1～0.3g氯化鉀，0.5～1.0g七水合硫酸鎂，0.01～0.03g硝酸鈣，20～30g氯化鈣，15～25g瓊脂和1～2L去離子水混合而成。

實例1

首先在燒杯中，依次加入20mL正硅酸乙酯，40mL乙二醇，6mL去離子水，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，設定水浴溫度為68℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，在恒溫攪拌條件下，滴加質(zhì)量濃度為8%鹽酸，調(diào)節(jié)pH至2.8，繼續(xù)恒溫攪拌混合25min，得硅溶膠，備用；隨后稱取8g石灰石表面土壤，均勻涂布于300g自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面，再將其轉(zhuǎn)入恒溫培養(yǎng)箱中，于溫度為32℃條件下，恒溫培養(yǎng)60h，用160mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，收集淋洗液，得混合菌絲懸浮液，備用；依次稱取20g氯化鐵，8g氯化鈣，加入盛有160mL去離子水的燒杯中，再將燒杯置于磁力攪拌器中，設定轉(zhuǎn)速至380r/min，在攪拌狀態(tài)下，加入80g檸檬酸，8g葡萄糖，繼續(xù)攪拌混合15min，得混合溶液；再按重量份數(shù)計，在發(fā)酵罐中，依次加入60份上述步驟備用硅溶膠，100份上述所得混合溶液，10份上述步驟備用的混合菌絲懸浮液，于溫度為40℃，轉(zhuǎn)速為280r/min條件下，恒溫攪拌反應3h，抽濾，除去濾液，將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105℃條件下干燥至恒重，得干燥濾餅；將上述所得干燥濾餅轉(zhuǎn)入管式電阻爐中，以3℃/min速率加熱升溫至260℃，保溫煅燒15min后，繼續(xù)以6℃/min速率加熱升溫至450℃，保溫煅燒20min，隨爐冷卻至室溫，即得耐候型綠色無毒防銹顏料。

所述的無機鹽培養(yǎng)基是由3g硫酸銨，0.5g磷酸氫鉀，0.1g氯化鉀，0.5g七水合硫酸鎂，0.01g硝酸鈣，20g氯化鈣，15g瓊脂和1L去離子水混合而成。

本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的耐候型綠色無毒防銹顏料加入漆料中攪拌混合均勻制成防銹涂料，在金屬表面涂敷防銹涂料，靜置待金屬表面涂料風干，保持涂料干燥后涂層厚度為10μm即可。經(jīng)檢測，涂敷本發(fā)明顏料的金屬在相對溫度35℃的環(huán)境下，在海水中浸泡3個月，表面未出現(xiàn)銹蝕及脫落情況，具有優(yōu)異的耐候性及附著能力，經(jīng)3年跟蹤檢測，生產(chǎn)本發(fā)明的車間環(huán)境未受到污染，操作人員身體無異常。

實例2

首先在燒杯中，依次加入25mL正硅酸乙酯，50mL乙二醇，7mL去離子水，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，設定水浴溫度為69℃，攪拌轉(zhuǎn)速為550r/min，在恒溫攪拌條件下，滴加質(zhì)量濃度為9%鹽酸，調(diào)節(jié)pH至2.9，繼續(xù)恒溫攪拌混合28min，得硅溶膠，備用；隨后稱取9g石灰石表面土壤，均勻涂布于350g自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面，再將其轉(zhuǎn)入恒溫培養(yǎng)箱中，于溫度為34℃條件下，恒溫培養(yǎng)70h，用170mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，收集淋洗液，得混合菌絲懸浮液，備用；依次稱取25g氯化鐵，9g氯化鈣，加入盛有170mL去離子水的燒杯中，再將燒杯置于磁力攪拌器中，設定轉(zhuǎn)速至420r/min，在攪拌狀態(tài)下，加入90g檸檬酸，9g葡萄糖，繼續(xù)攪拌混合18min，得混合溶液；再按重量份數(shù)計，在發(fā)酵罐中，依次加入70份上述步驟備用硅溶膠，110份上述所得混合溶液，13份上述步驟備用的混合菌絲懸浮液，于溫度為43℃，轉(zhuǎn)速為300r/min條件下，恒溫攪拌反應4h，抽濾，除去濾液，將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于108℃條件下干燥至恒重，得干燥濾餅；將上述所得干燥濾餅轉(zhuǎn)入管式電阻爐中，以4℃/min速率加熱升溫至280℃，保溫煅燒18min后，繼續(xù)以7℃/min速率加熱升溫至475℃，保溫煅燒25min，隨爐冷卻至室溫，即得耐候型綠色無毒防銹顏料。

所述的無機鹽培養(yǎng)基是由4g硫酸銨，0.8g磷酸氫鉀，0.2g氯化鉀，0.8g七水合硫酸鎂，0.02g硝酸鈣，25g氯化鈣，20g瓊脂和1.5L去離子水混合而成。

本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的耐候型綠色無毒防銹顏料加入漆料中攪拌混合均勻制成防銹涂料，在金屬表面涂敷防銹涂料，靜置待金屬表面涂料風干，保持涂料干燥后涂層厚度為15μm即可。經(jīng)檢測，涂敷本發(fā)明顏料的金屬在相對溫度38℃的環(huán)境下，在海水中浸泡4個月，表面未出現(xiàn)銹蝕及脫落情況，具有優(yōu)異的耐候性及附著能力，經(jīng)4年跟蹤檢測，生產(chǎn)本發(fā)明的車間環(huán)境未受到污染，操作人員身體無異常。

實例3

首先在燒杯中，依次加入30mL正硅酸乙酯，60mL乙二醇，8mL去離子水，隨后將燒杯轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，設定水浴溫度為70℃，攪拌轉(zhuǎn)速為600r/min，在恒溫攪拌條件下，滴加質(zhì)量濃度為10%鹽酸，調(diào)節(jié)pH至3.0，繼續(xù)恒溫攪拌混合30min，得硅溶膠，備用；隨后稱取10g石灰石表面土壤，均勻涂布于400g自制無機鹽固體培養(yǎng)基表面，再將其轉(zhuǎn)入恒溫培養(yǎng)箱中，于溫度36℃條件下，恒溫培養(yǎng)80h，用180mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，收集淋洗液，得混合菌絲懸浮液，備用；依次稱取30g氯化鐵，10g氯化鈣，加入盛有180mL去離子水的燒杯中，再將燒杯置于磁力攪拌器中，設定轉(zhuǎn)速至460r/min，在攪拌狀態(tài)下，加入100g檸檬酸，10g葡萄糖，繼續(xù)攪拌混合20min，得混合溶液；再按重量份數(shù)計，在發(fā)酵罐中，依次加入80份上述步驟備用硅溶膠，120份上述所得混合溶液，15份上述步驟備用的混合菌絲懸浮液，于溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為320r/min條件下，恒溫攪拌反應5h，抽濾，除去濾液，將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于110℃條件下干燥至恒重，得干燥濾餅；將上述所得干燥濾餅轉(zhuǎn)入管式電阻爐中，以5℃/min速率加熱升溫至300℃，保溫煅燒20min后，繼續(xù)以8℃/min速率加熱升溫至500℃，保溫煅燒30min，隨爐冷卻至室溫，即得耐候型綠色無毒防銹顏料。

所述的無機鹽培養(yǎng)基是由5g硫酸銨，1.0g磷酸氫鉀，0.3g氯化鉀，1.0g七水合硫酸鎂，0.03g硝酸鈣，30g氯化鈣，25g瓊脂和2L去離子水混合而成。

本實例操作簡便，使用時，將本發(fā)明制得的耐候型綠色無毒防銹顏料加入漆料中攪拌混合均勻制成防銹涂料，在金屬表面涂敷防銹涂料，靜置待金屬表面涂料風干，保持涂料干燥后涂層厚度為20μm即可。經(jīng)檢測，涂敷本發(fā)明顏料的金屬在相對溫度40℃的環(huán)境下，在海水中浸泡5個月，表面未出現(xiàn)銹蝕及脫落情況，具有優(yōu)異的耐候性及附著能力，經(jīng)5年跟蹤檢測，生產(chǎn)本發(fā)明的車間環(huán)境未受到污染，操作人員身體無異常。