气相防锈纸的制备与研究

气相防锈纸的制备与研究

周红

沈阳防锈包装材料有限责任公司，辽宁 沈阳 110000

摘要：现阶段，随着经济的发展，我国的现代化建设的发展也日新月异。对气相防锈纸的定义、核心成分、应用、缓蚀机理和生产工艺进行了介绍。气相防锈纸是一种对金属制品腐蚀具有防护作用的特殊功能性包装纸.气相防锈纸系采用优质防锈原纸及高效复配的专用气相缓蚀剂，经由特殊工艺加工精制而成。在密封包装空间里，纸体内含有的气相缓蚀剂在常温常压下挥发出防锈气体因子，扩散渗透至被防锈物品表面并吸附其上，形成单分子厚的致密保护膜层，从而达到防锈的目的。

关键词：气相防锈纸；制备措施；研究分析

1.特征优点以及相关注意事项

1.实现无油包装，无涂抹及脱脂、清洗程序，省工省时，节约成本。2、高性能的气相缓蚀剂均匀包含于防锈纸内部，包装后迅速发挥防锈效能。3、即便不直接接触金属也能实现有效防锈，尤其适合表观复杂的金属件。4、兼具防锈与包装双重功效。5、与真空包装相比，费用低廉、使用简单。6、干净清洁、无害无毒、环保安全。通过SGS认证，符合RoHS指令要求；适用金属：铁金属、合金钢、铸铁、铜、黄铜、青铜、电镀金属、锌及合金、铬及合金、、锡及合金、铝及合金等各种金属材料及制品。广泛用于军工、机械、汽配、电工、五金等行业产品防锈。在贮存和运输前先将金属部件清洗干燥后，可采用单体全覆盖包装（气相防锈纸使用面积近似金属外表面积），也可通过把气相防锈纸做为内衬和隔离垫层而采用整体包装方式。但如外包装无防水密封包装，建议采用复合PE的气相防锈纸后用胶带密封。7.气相防锈纸与被防锈物品表面应尽量紧密接触，在两者之间不能有障碍物阻隔。8.包装前被防锈物品表面应处于洁净、干燥、无异物状态；9.若被防锈物品表面规则，可采用单体全覆盖方式（气相防锈纸使用面积与物品表面积近似），并密封接口处。也可在密封包装单元内（周转箱、塑料袋等）将气相防锈纸作为内衬或隔层垫纸使用。10.包装时应戴干净手套操作，不要用裸手接触被防锈物品。

2.气相防锈纸的制备与研究

2.1环保型气相缓蚀剂的制备

2.1.1单组分和多组分防锈实验

操作步骤进行单组分和多组分气相防锈甄别实验为期3d，防锈效果见图1。

图1防锈效果

图中A、B、C分别表示苯甲酸钠、六亚甲基四胺、苯并三氮唑。分析图1可知:与空白实验相比，单一组分虽然具有防锈能力，但是3天静态防锈试验都未能通过，不能单独作为防锈剂使用;双组分实验中，AB和AC腐蚀缺陷面积较大，比单一组分防锈能力稍强，但复配后效果并不理想，BC表面光亮基本无锈与单一组分实验相比，大大提高了防锈能力，起到了一定的协同作用;三组分实验钢铁表面光亮无锈，防锈效果较好。

2.1.2植酸胺在不同pH下对10^#钢防锈性能的影响

得出不同pH值下的植酸胺防锈效果在大范围pH下的植酸胺防锈性能，研究表明未调pH的植酸是一种危险的气相防锈剂，中性到碱性才具有缓蚀能力;实验6～12深入探究了植酸在pH=8.43～10.41条件下的防锈性能，研究表明pH在9以上，植酸胺表现出较好的单组分缓蚀能力;pH值在9.8～10.41之间时，随着植酸胺pH值的升高，试片表面光亮无锈并基本趋于稳定，没有明显变化，考虑到防锈效果和经济方面，以pH=10时防锈性能最佳。直接以质量比为m(苯甲酸钠):m(乌洛托品):m(苯并三氮唑):m(植酸胺)=5∶2∶2∶1进行复配，与三组分ABC进行500mL体积下总量1g的7d气相防锈甄别试验，实验2是基于植酸的四组分配方七天试验，分析可知:实验2较实验1防锈性能更好，钢铁表面光亮无锈。在前3d两种配方都能够起到优异的防锈性能，光亮无锈，为了防锈效果对比更加明显，进行七天实验。从实验结果可以确定环保型复配配方在防锈方面是合理可行的。

2.2环保型气相防锈纸的制备

将苯甲酸钠、乌洛托品、苯并三氮唑、植酸胺以5∶2∶2∶1进行配比制备防锈液，取1mL防锈液涂布在总面积A=25×11=275cm²的防锈纸上，每种涂布量涂布6张，随机选2张，取有效面积为11×11=121cm²进行2组防锈实验，用减重法计算防锈液涂布量(g/m2)。

2.3气相防锈纸微观形貌

中性牛皮纸和气相防锈纸微观形貌通过扫描电子显微镜分析，制备的气相防锈纸与未涂布中性牛皮纸相比，其纤维形状并没有明显的变化，单根纸张纤维表面上的细小纹理被完全遮挡，但纤维间的间隙仍清晰可见。从气相缓蚀剂组成来看，低分子量的有机物不具备类似高分子聚合物的成膜特性，因此不能完整在纸面上形成连续相的覆膜，从而呈现出气相缓蚀剂粒子在表面的简单覆盖、堆积和填充，气相缓蚀剂与粒子之间和气相缓蚀剂和纸张纤维之间没有明显的相互作用，仅仅依靠较弱的分子间作用力相互吸收而留存于纸张表面，这种分布方式使气相缓蚀剂粒子不是成膜固化于纸张纤维中，它与纸面纤维的弱吸附有利于气相缓蚀剂粒子与空气接触后能易于离开纸面，快速挥发至气相中，吸附于金属材料表面，起到充分的缓蚀防锈作用，这正是气相防锈纸的气相防锈机制所在。

苯甲酸钠25℃饱和蒸气压为0.0122mmHg，乌洛托品25℃饱和蒸气压为0.019mmHg，苯并三氮唑30℃饱和蒸气压0.04mmHg，其72h失重率为3.49%，与苯并三氮唑作对比的植酸同等条件下失重率为5.66%，说明植酸饱和蒸气压高于苯并三氮唑，与其相近。苯甲酸钠、乌洛托品、苯并三氮唑毒理学数据(LD50)分别为4070，9200，560mg/kg，50%植酸水溶液的毒理学数据(LC50)为4192mg/kg。一次经口LD50为500～5000mg/kg时为低毒，大于5000mg/kg时为微毒。

3气相防锈包装技术

3.1气相缓蚀剂

所谓气相防锈包装技术就是用气相缓蚀剂（挥发性缓蚀剂），在密封的包装容器内对金属制品进行防锈的技术。气相缓蚀剂是一种能减慢或停止金属在腐蚀性介质中的破坏过程的物质，在常温下即具有挥发性。它在密封包装容器中，在很短时间内挥发或升华出的缓蚀气体就能充满整个包装容器内的每个角落和缝隙，同时吸附在金属制品的表面，从而起到抑制大气对金属锈蚀的作用。

3.2气相防锈机理

气相缓释剂的防锈机理有吸附缓蚀、成膜缓蚀、电极过程缓蚀3种情况。1）吸附缓蚀机理气相缓蚀剂的分子结构和表面活性剂相似，是由极性基和非极性的疏水基2部分组成。由于电子给予体的极性基和金属表层配位，形成化学或物理吸附，是金属表面生成双电层结构，而非极性基则作定向排列，形成疏水层，使腐蚀介质难以接近金属，腐蚀反应受到抑制。2）成膜缓蚀机理气相缓蚀剂分子在腐蚀介质中能和金属互相作用，生成不溶或难溶的化合物膜，保护金属免遭腐蚀介质的作用。3）电极过程缓蚀机理金属在电解质或潮湿空气中主要发生电化学腐蚀，气相缓蚀剂经挥发而吸附在金属表面能抑制阳极或阴极过程，从而减小腐蚀电流而达到缓蚀的目的。

参考文献:

［1］梁彩凤，侯文泰．大气腐蚀与环境［J］．装备环境工程，2004，1(2):49-52．