本发明属于表面处理液制备领域，具体为一种环保铝合金表面处理液及其制备方法。
背景技术：
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金处理液用于铝合金材料表面清洗各种油脂、油脂、污渍作用的工业处理液。铝合金处理液是由表面活性剂、特效助剂、络合剂及腐蚀抑制剂等按特有配方制成的水基环保处理液，适合添加于自来水或纯水中作为铝合金金属材料清洗，对冲压油、拉伸油、切削液等污垢有很好的清洗作用，具有清洗速度快、无磷等特点。
中国发明专利cn104514000a公开了一种铝合金表面处理液的制备方法，该方法制备的铝合金表面处理液，在常温下能有效地去除铝合金制品表面的氧化膜、钝态膜和油污。清洗后的铝合金表面银亮有光。该铝合金表面处理液清洗脱脂迅速彻底，且清洗力耐久，具有使用成本低廉、工艺范围宽、操作简单的优点，可以广泛用于对铝合金及铝、铜、及铜合金等金属表面的清洗除污。但是目前市面中的铝合金表面处理液清洗不当会对铝合金表面造成腐蚀，冲洗后仍有极少的清洗液残留在铝合金上面，损伤铝合金。
技术实现要素：
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种环保铝合金表面处理液及其制备方法，通过柠檬酸、酒石酸、改性聚丙烯酰胺制备环保铝合金表面处理液，在制备过程中以十二烷基硫酸钠作为阴离子表面活性剂，以六偏磷酸钠作为络合剂，通过加入稳定剂和无机缓蚀剂制备一种环保铝合金表面处理液，该处理液能够有效地去除铝合金制品表面的氧化膜、钝态膜和油污，并且不会对铝合金表面造成腐蚀，而且用水冲洗后不会对环境造成破坏；
加入改性后的聚丙烯酰胺，通过改性后的聚丙烯酰胺电荷中和的凝聚作用和吸附架桥的絮聚作用在制备的环保铝合金表面处理液产生更好交联效果，可以加快化学键断裂，促进自由基聚合，极大地缩短了引发聚合时间，所以能够在短时间内引发丙烯酰胺单体与阳离子单体聚合。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：
该环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入无机缓蚀剂，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入稳定剂，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
进一步地，所述改性聚丙烯酰胺由如下步骤制成：
(1)将丙烯酰胺加入装有去离子水的烧杯中，匀速搅拌直至丙烯酰胺完全溶解，加入阳离子单体，搅拌15min，制得混合溶液，向混合溶液中加入10％丙烯酸钠溶液，匀速搅拌30min后加入10％氢氧化钠溶液调节溶液的ph，直至ph＝9，制得均聚溶液，控制丙烯酰、阳离子单体、10％丙烯酸钠溶液、去离子水的重量比为1∶2∶5∶8；
(2)将均聚溶液冷却至10℃，转移至聚合釜中，加入偶氮二异丁腈，通入氮气30min后加入5％高锰酸钾水溶液，匀速搅拌10min后加入乙二醇，再次温度下反应2h，升温至70℃，保温2h，制得聚丙烯酰胺胶体，控制均聚溶液、偶氮二异丁腈、5％高锰酸钾水溶液、乙二醇的重量比为5∶1∶1∶3；
(3)将聚丙烯酰胺胶体置于烧杯中，加入去离子水至完全溶解，50℃水浴加热1h，加入一氯乙酸，升温至70℃，反应10h，停止反应，静置30min后分离提纯，转移至80℃烘箱中干燥2h，得到改性聚丙烯酰胺，控制聚丙烯酰胺胶体、一氯乙酸的重量比为3∶2。
本发明通过丙烯酰胺单体与阳离子单体混合，以偶氮二异丁腈作为引发剂，以5％高锰酸钾水溶液作为氧化剂，制得聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺表面有氨基官能团，易形成氢键，能够增强聚丙烯酰胺分子之间的作用力，使得聚丙烯酰胺有着较好的水溶性和保留性能，但是聚丙烯酰胺水解会发生亲核取代反应，聚丙烯酰胺中的羰基活性降低，链自由基的链转移会形成支链，导致聚丙烯酰胺溶解性产生差异。
通过一氯乙酸对聚丙烯酰胺进行改性，一氯乙酸在聚丙烯酰胺内建立ph梯度，反应过程中一氯乙酸中的羧基与聚丙烯酰胺发生亲核加成，将一氯乙酸引入高分子链中，改性后的聚丙烯酰胺水解不会发生亲核取代反应，所以聚丙烯酰胺溶解性保持稳定。
进一步地，所述无机缓蚀剂为硅酸钠、亚硝酸铵、铬酸钾中的一种或几种。
进一步地，所述稳定剂为硬脂酸铝、硬脂酸钾中的一种或两种。
进一步地，步骤(1)中所述阳离子单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种。
一种环保铝合金表面处理液的制备方法，包括如下步骤：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入无机缓蚀剂，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入稳定剂，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过柠檬酸、酒石酸、改性聚丙烯酰胺制备环保铝合金表面处理液，在制备过程中以十二烷基硫酸钠作为阴离子表面活性剂，以六偏磷酸钠作为络合剂，通过加入稳定剂和无机缓蚀剂制备一种环保铝合金表面处理液，该处理液能够有效地去除铝合金制品表面的氧化膜、钝态膜和油污，并且不会对铝合金表面造成腐蚀，而且用水冲洗后不会对环境造成破坏；
(2)本发明在制备聚丙烯酰胺过程中，加入5％高锰酸钾水溶液作为氧化剂和加入改性后的聚丙烯酰胺，通过改性后的聚丙烯酰胺电荷中和的凝聚作用和吸附架桥的絮聚作用在制备的环保铝合金表面处理液产生更好交联效果，可以加快化学键断裂，促进自由基聚合，极大地缩短了引发聚合时间，所以能够在短时间内引发丙烯酰胺单体与阳离子单体聚合；
(3)本发明制备的铝合金表面处理液在清洗过程中清洗速度迅速彻底，且清洗力耐久，使用的成本低廉，工艺范围较广，不仅适用于铝合金表面，也可以用对其他金属表面进行清理。
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
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：柠檬酸2.0％，酒石酸1.0％，十二烷基硫酸钠0.3％，丙三醇5.0％，硅酸钠0.15％，硬脂酸钾0.5％，改性聚丙烯酰胺1.5％，六偏磷酸钠0.05％，去离子水60.0％；
所述环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入硅酸钠，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入硬脂酸钾，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液；
所述改性聚丙烯酰胺由如下步骤制成：
(1)将丙烯酰胺加入装有去离子水的烧杯中，匀速搅拌直至丙烯酰胺完全溶解，加入dmc，搅拌15min，制得混合溶液，向混合溶液中加入10％丙烯酸钠溶液，匀速搅拌30min后加入10％氢氧化钠溶液调节溶液的ph，直至ph＝9，制得均聚溶液，控制丙烯酰、dmc、10％丙烯酸钠溶液、去离子水的重量比为1∶2∶5∶8；
(2)将均聚溶液冷却至10℃，转移至聚合釜中，加入偶氮二异丁腈，通入氮气30min后加入5％高锰酸钾水溶液，匀速搅拌10min后加入乙二醇，再次温度下反应2h，升温至70℃，保温2h，制得聚丙烯酰胺胶体，控制均聚溶液、偶氮二异丁腈、5％高锰酸钾水溶液、乙二醇的重量比为5∶1∶1∶3；
(3)将聚丙烯酰胺胶体置于烧杯中，加入去离子水至完全溶解，50℃水浴加热1h，加入一氯乙酸，升温至70℃，反应10h，停止反应，静置30min后分离提纯，转移至80℃烘箱中干燥2h，得到改性聚丙烯酰胺，控制聚丙烯酰胺胶体、一氯乙酸的重量比为3∶2。
实施例2
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：柠檬酸2.5％，酒石酸1.5％，十二烷基硫酸钠0.5％，丙三醇6.0％，硅酸钠0.18％，硬脂酸钾0.8％，改性聚丙烯酰胺1.7％，六偏磷酸钠0.06％，去离子水65.0％；
所述环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入硅酸钠，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入硬脂酸钾，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
实施例3
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：柠檬酸4.5％，酒石酸2.8％，十二烷基硫酸钠0.8％，丙三醇7.0％，硅酸钠0.2％，硬脂酸钾1.3％，改性聚丙烯酰胺1.8％，六偏磷酸钠0.08％，去离子水75.0％；
所述环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入硅酸钠，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入硬脂酸钾，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
实施例4
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：柠檬酸5.0％，酒石酸3.0％，十二烷基硫酸钠1.0％，丙三醇8.0％，硅酸钠0.20％，硬脂酸钾1.5％，改性聚丙烯酰胺2.0％，六偏磷酸钠0.10％，去离子水80.0％；
所述环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至改性聚丙烯酰胺、六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入硅酸钠，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入硬脂酸钾，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
对比例1
本对比例与实施例1相比，未加入改性聚丙烯酰胺，制备方法如下：
一种环保铝合金表面处理液，由如下重量百分比的原料制成：柠檬酸2.0％，酒石酸1.0％，十二烷基硫酸钠0.3％，丙三醇5.0％，硅酸钠0.15％，硬脂酸钾0.5％，六偏磷酸钠0.05％，去离子水60.0％；
所述环保铝合金表面处理液由如下步骤制成：
步骤s1、将柠檬酸、酒石酸加入装有一半去离子水的三口烧瓶中，45℃水浴加热，匀速搅拌30min后通入氮气排出空气，制得混合液a；
步骤s2、将六偏磷酸钠放入烧杯中，加入另一半去离子水，直至六偏磷酸钠完全溶解，加入10％稀盐酸调节ph，直至溶液的ph＝5,60℃水浴加热，作b液；
步骤s3、将混合液a倒入b液中，升温至75℃，以200r/min的转速进行磁力搅拌，搅拌30min后加入十二烷基硫酸钠,反应1h后加入硅酸钠，搅拌15min后停止搅拌，静置2h后制得混合液c；
步骤s4、向混合液c中加入丙三醇，以280r/min的转速进行磁力搅拌，加入硬脂酸钾，搅拌并超声2h后制得环保铝合金表面处理液。
对比例2
本对比例与实施例1相比，未对聚丙烯酰胺进行改性，制备方法如下：
所述改性聚丙烯酰胺由如下步骤制成：
(1)将丙烯酰胺加入装有去离子水的烧杯中，匀速搅拌直至丙烯酰胺完全溶解，加入dmc，搅拌15min，制得混合溶液，向混合溶液中加入10％丙烯酸钠溶液，匀速搅拌30min后加入10％氢氧化钠溶液调节溶液的ph，直至ph＝9，制得均聚溶液，控制丙烯酰、dmc、10％丙烯酸钠溶液、去离子水的重量比为1∶2∶5∶8；
(2)将均聚溶液冷却至10℃，转移至聚合釜中，加入偶氮二异丁腈，通入氮气30min后加入5％高锰酸钾水溶液，匀速搅拌10min后加入乙二醇，再次温度下反应2h，升温至70℃，保温2h，制得聚丙烯酰胺胶体，控制均聚溶液、偶氮二异丁腈、5％高锰酸钾水溶液、乙二醇的重量比为5∶1∶1∶3。
对比例3
本对比例为市场中一种铝合金表面处理液。
对实施例1-4和对比例1-3制备的铝合金表面处理液腐蚀性、热稳定性、冷稳定性和消泡性能进行检测，结果如下表1所示；
腐蚀性：将对实施例1-4和对比例1-3制备的铝合金表面处理液分别取100ml倒入烧杯中，编号1-7，取7块规格相同，表面颜色相同的铝合金薄板置于烧杯中，浸泡12h，取出，擦干，观察铝合金薄板表面颜色是否发生变化。
热稳定性：分别将实施例1-4和对比例1-3制备的铝合金表面处理液放置于45℃烘箱内，恒温24h，恢复至室温，观察有无分层的现象。
冷稳定性：分别将实施例1-4和对比例1-3制备的铝合金表面处理液放置于0℃的冰箱中，恒温放置24h，恢复至室温，观察有无絮凝现象。
消泡性能：观察实施例1-4和对比例1-3制备的铝合金表面处理液在起泡结束后自然消泡所用的时间。
表1
从上表1中可以看出铝合金薄板在实施例1-4制备的铝合金表面处理液中浸泡12h后不会发生变色，在对比例1-3制备的铝合金表面处理液中浸泡12h后轻微变色；实施例1与对比例1-3制备的铝合金表面处理液在45℃烘箱内，恒温24h，出现浑浊分层，实施例2-4透明均一；实施例1-4制备的铝合金表面处理液在0℃的冰箱中，恒温放置24h，不出现絮凝现象，对比例1-3出现絮凝；实施例1-4制备的铝合金表面处理液消泡时间在40-68s之间，对比例1-3的消泡时间在69-81s范围内。所以本发明制备的环保铝合金表面处理液不会对铝合金表面造成腐蚀，且有着良好的稳定性。
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。