本發(fā)明涉及一種植酸型氣相防銹材料及包裝制品領(lǐng)域，具體地指一種植酸型氣相防銹纖維板及其制備方法。
背景技術(shù)：
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在現(xiàn)代工業(yè)化時(shí)代的今天，金屬及其制品隨處可見(jiàn)。但由于空氣中廣泛存在的氧氣、水蒸氣、酸性氣體、以及水蒸氣中含有的鹽，很容易發(fā)生大氣腐蝕，在金屬表面生成氧化物和氫氧化物混合物，從而損害它們的性能并降低其壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成重大事故或致使設(shè)備報(bào)廢。尤其金屬及其制品在海上運(yùn)輸和高熱潮濕的陸路運(yùn)輸過(guò)程中，更加容易遭遇腐蝕而發(fā)生銹蝕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失占當(dāng)年GDP的3％左右，大約1/3的鋼材因腐蝕造成損耗。因此，各種金屬腐蝕防護(hù)方法引起人們的關(guān)注。目前常用的涂抹防銹油脂法屬于接觸性防銹，不僅工藝繁瑣、耗時(shí)費(fèi)事、效果不佳，而且還需要在啟封前進(jìn)行脫脂清洗工序，極易造成環(huán)境的二次污染，而且對(duì)于那些接觸不到防銹油的拐角、縫隙部位，則不能形成有效的防銹保護(hù)，此法已越來(lái)越不能被人們所接受。采用真空包裝方法則成本較高，且對(duì)于大型工件來(lái)說(shuō)非常難于現(xiàn)實(shí)。干燥劑防銹雖然成本較低，使用方便，但有效時(shí)間較短且受環(huán)境影響較大，效果很難保證。
氣相緩蝕劑(VCI，Volatile Corrosion Inhibitor的縮寫(xiě))是經(jīng)特殊合成工藝、復(fù)配制備而成的一種腐蝕抑制劑。它能單獨(dú)或依附于合適的載體，在常溫常壓下直接氣化。在密封環(huán)境中通過(guò)自身可調(diào)節(jié)的持續(xù)揮發(fā)而使得作業(yè)單元內(nèi)的任何空間縫隙中，都會(huì)充盈含有VCI防銹因子的混合氣體，這種氣體遭遇金屬表面時(shí)會(huì)吸附其上，形成只有一個(gè)或數(shù)個(gè)分子厚的致密保護(hù)膜層。該保護(hù)膜層能有效隔絕水分、氧氣及其他有害大氣對(duì)金屬表面的接觸性腐蝕，抑制金屬腐蝕的電化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到最佳的防銹蝕效果。與傳統(tǒng)的防銹方法相比，VCI材料具有許多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。如在金屬材料包裝或噴涂完成后，氣相緩蝕劑分子便開(kāi)始發(fā)散，氣相緩蝕劑分子可滲透到傳統(tǒng)防銹油無(wú)法覆蓋的角落空間，防銹無(wú)死角；氣相緩蝕分子有效成分保留時(shí)間長(zhǎng)，可延長(zhǎng)保護(hù)期限；在金屬表面有水分或外界空氣非常潮濕的條件下，緩蝕劑也能在金屬表面形成防護(hù)膜防止腐蝕生銹。目前常用的氣相防銹產(chǎn)品主要有氣相防銹油、氣相防銹粉、氣相防銹紙和氣相防銹薄膜。氣相防銹油由基礎(chǔ)油和輔助添加劑組成，使用時(shí)需要涂抹，去除防護(hù)層時(shí)費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，既不衛(wèi)生也不安全。氣相防銹粉則需要裝袋使用，一旦袋破損后防銹粉散落而造成損失。氣相防銹紙韌性不好、容易破損，而且表面易吸潮、吸油，導(dǎo)致包裝效果下降，影響防銹功能。氣相防銹薄膜雖然具有透明、柔韌、可加工成型、阻隔性高等特點(diǎn)，但氣相緩蝕劑組分中均含有國(guó)際上禁用的強(qiáng)致癌物亞硝酸鹽，而且CN01127534.0公開(kāi)的工藝中將氣相緩蝕劑直接加入到樹(shù)脂中吹膜，氣相緩蝕劑顆粒分布不均勻，所得膜制品會(huì)出現(xiàn)表面粗糙和析霜現(xiàn)象；而將緩蝕劑和粘接劑混合后涂布于塑料薄膜上的方法，則能耗大且工序復(fù)雜，更不能清潔生產(chǎn)，容易因混合不均勻而影響防銹效果。
由此可以看出，研制一種對(duì)多種多金屬都具有優(yōu)良防銹效果，而且兼具有環(huán)境友好、操作簡(jiǎn)便的氣相防銹材料，對(duì)解決涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的金屬銹蝕問(wèn)題顯得尤為迫切。紙質(zhì)纖維板是一種來(lái)源廣泛、易降解的低成本載體材料，且這種材料不容易破損，尺寸和形狀可以隨意調(diào)整，具有很高的吸水性能，對(duì)氣相防銹液有較高的負(fù)載能力，可以保證長(zhǎng)時(shí)間的氣相防銹效果。目前還未見(jiàn)基于紙質(zhì)纖維板的氣相防銹包裝材料，尤其還未見(jiàn)基于植酸復(fù)配緩蝕劑的氣相防銹紙質(zhì)纖維板包裝材料及其制備方法的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種植酸型氣相防銹纖維板及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種植酸型氣相防銹纖維板，其特征在于它包括紙質(zhì)纖維板基底層和氣相防銹層，其中氣相防銹層是通過(guò)涂布機(jī)涂敷，將復(fù)方植酸型氣相緩蝕劑水分散液吸附在紙質(zhì)纖維板表面，無(wú)需添加任何粘合劑；所述的植酸型氣相防銹纖維板的制備方法，其特征在于包括以下具體步驟：將復(fù)方氣相緩蝕劑溶于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成一定濃度的植酸型氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將植酸型氣相緩蝕劑水溶液涂敷在紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到植酸型氣相防銹纖維板。
優(yōu)選地，所述紙質(zhì)纖維板是厚度約為3－15mm的可降解材料；植酸型氣相防銹層在紙質(zhì)纖維板上的負(fù)載量約為10－80g/m2。
優(yōu)選地，所述的一種植酸型氣相防銹纖維板的制備方法，其特征在于植酸型氣相緩蝕劑水分散液的質(zhì)量濃度為5％－70％；所述復(fù)方植酸型氣相緩蝕劑由癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為0.8～1.2：2.1～2.4：1.8～2.1：1.5～1.9：1.1～1.4：0.8～1.3的比例混合而成；
優(yōu)選地，所述二氧化硅為氣相二氧化硅，其粒徑小于80nm；所述復(fù)方氣相緩蝕劑中癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺和苯甲酸鈉主要起氣相防銹的作用，氣相二氧化硅作為輔料可以將上述五種緩蝕劑均勻地負(fù)載在其表面，增加其比表面積，提高氣相緩蝕性能。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：提供一種植酸型氣相防銹纖維板，首次將植酸和癸二酸鈉、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺和苯甲酸鈉四種氣相緩蝕劑復(fù)合，用于制備氣相防銹纖維板，植酸分子中含有6個(gè)帶負(fù)電的磷酸根基團(tuán)，對(duì)金屬具有很強(qiáng)的螯合能力，與其它一種緩蝕劑組分復(fù)合后，通過(guò)相互間產(chǎn)生的協(xié)同效用，增強(qiáng)其氣相防銹性能。所使用的氣相緩蝕劑水分散液是先將復(fù)方緩蝕劑充分混合均勻，然后加入去離子水充分?jǐn)嚢?，使可溶性的氣相緩蝕劑均勻分布在溶解度小的氣相二氧化硅微小顆粒表面，經(jīng)涂敷后可增加氣相防銹纖維板表面氣相防銹層的比表面積，而采用的高吸水性紙質(zhì)纖維板可提高復(fù)配氣相緩蝕劑負(fù)載量；氣相防銹纖維板可以根據(jù)要求設(shè)計(jì)大小和厚度，使用后便于去除，復(fù)配氣相緩蝕劑中不含有亞硝酸鹽等有害組分，使用起來(lái)更加簡(jiǎn)便、高效、環(huán)保和安全。
具體實(shí)施方式：
為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不以任何方式限制本發(fā)明。
下述實(shí)施例中的氣相防銹纖維板采用的制備方法包括以下具體步驟：
實(shí)施例1：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為1.0：2.1：1.9：1.7：1.2：1.1的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為20％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為6mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為20g/m2的氣相防銹纖維板a。
實(shí)施例2：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為1.0：2.3：2.0：1.8：1.3：0.9的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為30％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為9mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為30g/m2的氣相防銹纖維板b。
實(shí)施例3：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為0.9：2.2：2.1：1.6：1.2：1.0的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為40％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為9mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為40g/m2的氣相防銹纖維板c。
實(shí)施例4：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為1.2：2.3：2.0：1.7：1.4：1.2的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為50％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為12mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為50g/m2的氣相防銹纖維板d。
對(duì)比例1：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為1.0：2.0：1.8：1.3：0.9的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為30％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為9mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為30g/m2的氣相防銹纖維板b1。
對(duì)比例2：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸鈉、二氧化硅按質(zhì)量比為1.0：2.3：2.0：1.3：0.9的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為30％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為9mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為30g/m2的氣相防銹纖維板b2。
對(duì)比例3：
將植酸型復(fù)方緩蝕劑癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺、苯甲酸鈉按質(zhì)量比為1.0：2.3：2.0：1.8：1.3的比例充分混合均勻，將其分散于去離子水中，用氨水調(diào)節(jié)pH值為8.0－9.0左右，配制成質(zhì)量濃度為30％的氣相緩蝕劑水分散液；采用涂布機(jī)將氣相緩蝕劑水溶液涂敷在厚度為9mm的紙質(zhì)纖維板的兩個(gè)表面，空氣中干燥，得到負(fù)載量約為30g/m2的氣相防銹纖維板b3。
實(shí)施例5應(yīng)用效果試驗(yàn)例
對(duì)實(shí)施例1-4以及對(duì)比例1-3制備的氣相防銹纖維板進(jìn)行緩蝕率的測(cè)定，具體方法為：將30nm×30nm×3nm的45#碳鋼片用180#～240#的砂紙逐級(jí)打磨光滑，用去離子水清洗干凈，用酒精棉球脫脂后晾干。用實(shí)施例1-4以及對(duì)比例1-3制備的氣相防銹纖維板將打磨好的45#碳鋼試片包夾起來(lái)，再用尼龍繩包夾好的試片十字交叉捆緊，放置于溫度為(49±1)℃，相對(duì)溫度約為95的恒溫恒濕箱內(nèi)。40天后觀察其銹蝕程度并計(jì)算氧化速率和緩蝕率：
η＝100×(Δm0－Δm1)/Δm0，式中η為緩蝕率(％)，Δm0為空白試驗(yàn)中碳鋼試片的質(zhì)量損失(g)，Δm1為包夾氣相防銹纖維板中碳鋼試片的質(zhì)量損失(g)。結(jié)果見(jiàn)表1。
對(duì)實(shí)施例1-4、對(duì)比例1-3制備的氣相防銹纖維板以及由某國(guó)外氣相緩蝕液制備的氣相防銹纖維板進(jìn)行多金屬氣相防銹性能實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 19532-2004，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1中選自國(guó)外的氣相防銹液同類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)高于本發(fā)明所述復(fù)方氣相緩蝕劑二至三倍。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明所述的氣相防銹纖維板對(duì)各種金屬的防銹效果都優(yōu)于所選用由國(guó)外氣相防銹液制備的氣相防銹纖維板，而且氣相防銹效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)比例1－3所得的氣相防銹纖維板，其中實(shí)施例2和3的效果最佳，為本發(fā)明的較佳實(shí)施方案。而且實(shí)施例1－4的產(chǎn)品氣相防銹效果明顯優(yōu)于對(duì)比例1－3的樣品，表明植酸、二環(huán)己胺和氣相二氧化硅在氣相防銹方面具有重要的作用，其中氣相二氧化硅由于其大的比表面積，使得氣相緩蝕劑均勻地分散在納米粒子表面，增加其揮發(fā)性，提高了氣相緩蝕性能。本發(fā)明所述氣相防銹纖維板售價(jià)只有國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的二分之一或三分之一，且無(wú)毒副作用、不污染環(huán)境，符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，完全可以取代進(jìn)口產(chǎn)品。分析認(rèn)為它們的氣相緩蝕機(jī)理可能為：氣相防銹纖維板表面的緩蝕劑揮發(fā)到金屬表面，其中癸二酸鈉、植酸、二環(huán)己胺、苯甲酸單乙醇胺和苯甲酸鈉附著在金屬表面，植酸分子中的磷酸根基團(tuán)與金屬表面的原子進(jìn)行螯合，其它緩蝕劑分子中的N和O原子均含有孤對(duì)電子，可與Fe的d電子空軌道形成配位鍵，發(fā)生了化學(xué)吸附，使復(fù)配緩蝕劑在金屬表面形成牢固的吸附膜，以抑制氧氣及水對(duì)金屬表面的接觸；另外由于纖維板對(duì)緩蝕劑的吸附作用，使得緩蝕劑緩慢釋放出來(lái)，既發(fā)揮了良好的防銹效果又能延長(zhǎng)其防銹時(shí)間。
表1為氣相防銹試驗(yàn)結(jié)果。