CN101249903B - 双层环保气相防锈薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种双层环保气相防锈薄膜及其制备方法。该薄膜由外侧屏蔽层和内侧释放层共挤吹膜而成，所述内侧释放层中按重量配比塑料占90～95％，添加剂占5～10％；所述添加剂按重量配比由65～80％的气相缓蚀剂、2～5％的分散润滑剂和15～30％的载体塑料组成；所述气相缓蚀剂采用四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合。其制备方法是先将添加剂原料气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料混合造粒，然后将添加剂颗粒与内侧释放层的塑料原料混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中，同时将外侧屏蔽层的塑料原料投入到吹塑机的外层挤出料桶中，共挤吹膜，即可制成双层环保气相防锈薄膜。其无毒性成份、防锈效果好、成本低廉，适于多种金属材料防锈包装。

Description

双层环保气相防锈薄膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及能够适应多种金属制品无毒防锈包装需要的薄膜材料，具体地指一种双层环保气相防锈薄膜及其制备方法。

背景技术

对于金属制品特别是冷轧钢制品的包装而言，传统的包装材料大致有如下两类：一是覆有极薄塑料薄膜的气相防锈纸，该类包装纸的韧性较差、较易破损，其包装常常在运输或存放的过程中进水，进水一段时间后缓蚀剂失效，防锈油膜层被破坏，致使金属制品生锈；二是塑料薄膜加上编织带覆于纸上，此类防锈纸韧性较好、不易破损，但其较厚、较硬、且不易密封，潮气或水容易进入其包装内而引起金属制品生锈。另外，纸与塑料因材质完全不同，难以有效回收利用，不仅会浪费资源，而且会严重污染环境。

为了解决上述包装材料所存在的缺陷，提高薄膜类包装材料的物理强度和防锈性能，适应冶金板材、卷材和大型机电产品重载包装的需要，本领域技术人员先后研制了各种组份的气相防锈塑料薄膜来取代传统产品。现有的气相防锈塑料薄膜一般是以聚烯烃类树脂为基料，加入气相缓蚀剂(VCI)，经挤压吹塑而制成的防锈包装材料。其生产制造工艺最初是在气相缓蚀剂溶液中添加一定的粘结剂，再涂覆到载体薄膜上，后来为简化工艺逐步改为将多种不同性能的树脂通过共挤吹塑制出单层或多层的防锈塑料薄膜。作为载体的材料有聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸等，作为粘结剂的材料有聚醋酸乙烯脂、聚丙烯酸乙烯脂和聚乙烯醇缩丁酯等等。然而，无论是涂覆型的塑料防锈薄膜还是吹塑型的塑料防锈薄膜仍存在不足之处：前者在包装使用的过程中，其气相缓蚀剂(VCI)涂层会转移到被包装的材料表面，从而污染被包装的金属或金属制品。后者虽然具有一定的密封及高防水防潮和长效防锈性能，但一方面其气相缓蚀剂(VCI)中大都含有亚硝酸盐如亚硝酸二环己胺等，此类亚硝酸盐对人体的危害极大，已不能满足当今环保标准或规范的要求，另一方面其气相缓蚀剂(VCI)的配制主要是针对黑色金属的，对有色金属或有色金属与黑色金属的组合件则起不到应有的防锈效果。另外，有些气相塑料防锈薄膜采用一些熔点低于100℃的气相缓蚀剂(VCI)作为组份之一，而塑料吹膜成型的温度最低也要到120～130℃，这些低熔点的缓蚀剂不但引起生产过程中滑料，不相溶，且使薄膜的防锈性能也将降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒性成份、防锈效果好、成本低廉、既能适于黑色金属、又能适于有色金属或黑色金属和有色金属组合件防锈包装需要的双层环保气相防锈薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所研制的双层环保气相防锈薄膜，具有外侧屏蔽层和内侧释放层，所述外侧屏蔽层为塑料层，所述内侧释放层为塑料与添加剂的混合层，二者经共挤吹膜而成。该防锈薄膜的总厚度为0.02～0.20mm，外侧屏蔽层占总厚度的20～40％，内侧释放层占总厚度的60～80％。所述内侧释放层中按重量配比塑料占90～95％，添加剂占5～10％；所述添加剂按重量配比由65～80％的气相缓蚀剂、2～5％的分散润滑剂和15～30％的载体塑料组成；所述气相缓蚀剂采用四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合，所述三种物质的重量配比为四硼酸钠∶钼酸铵∶月桂酸环己胺＝1～2∶1～2∶1.5～3。

进一步地，所述外侧屏蔽层中的塑料采用LDPE。所述内侧释放层中的塑料采用LLDPE和LDPE的组合，其较佳的重量配比LLDPE∶LDPE＝8∶2。所述添加剂中的分散润滑剂采用聚乙烯蜡、载体塑料采用EVA。

更进一步地，所述气相缓蚀剂中三种物质的最佳重量配比为四硼酸钠∶钼酸铵∶月桂酸环己胺＝1∶2∶3。

上述双层环保气相防锈薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)外侧屏蔽层的塑料原料选取：按所述重量配比选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒备用；

2)内侧释放层的塑料原料选取：按所述重量配比选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒备用；

3)内侧释放层的添加剂原料选取：按所述重量配比选择气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料备用；其中，气相缓蚀剂选择四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合，载体塑料也选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒；

4)内侧释放层的添加剂制备：将步骤3)所选择的载体塑料、气相缓蚀剂和分散润滑剂投入到高速搅拌机中混合15～30分钟，通过高速机搅拌产生的磨擦热使载体塑料颗粒发粘、使分散润滑剂在剪切热的作用下熔化，当气相缓蚀剂均匀地粘附在载体塑料上时出料，自然冷却，再投入造粒机中进行造粒；

5)双层气相防锈薄膜的制备：将步骤1)所获得的塑料颗粒投入到吹塑机的外层挤出料桶中，将步骤4)所获得的添加剂颗粒与步骤2)选择好的塑料颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，即可制成双层环保气相防锈薄膜。

本发明气相防锈薄膜所选择的气相缓蚀剂采用对多种金属材料有效的四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质优化组合，摒弃了有毒有害的亚硝酸盐，其优点在于：

一是其在包装使用过程中不会排放有毒有害气体、不生产异味、不污染环境，完全满足国家环保标准的要求，确保工作人员健康。

二是其与塑料基材的熔点接近，容易渗透到塑料基材中与其融合为一体，具有强度高、密封性能稳定、防锈性能好的特点，不仅能长时间防水、防潮和防锈，而且能耐盐碱、化学介质及高温高湿，对被包装产品的隔离或屏蔽性好，使外界有害气体、水份等腐蚀介质难以渗透到包装内。

三是其组配具有协同效果，可充分发挥各自固有的物理和化学防锈性能，适合于多种金属材料如钢材、铜材、铝材、镀锌板、镀锡板、硅钢板及其制造件的防锈包装，有利于国内敞蓬运输、露天存放条件下的冷轧产品防锈，尤其是高附加值的硅钢片、极薄板的封存防锈。

四是其材料单一，成本低于传统的纸塑复合薄膜包装材料，属于无公害节约型包装材料，不仅能给企业带来良好的经济效益，而且能回收再次利用，对环境保护和国家资源的节省具有重大的社会效益。

同时，本发明气相防锈薄膜采用外侧屏蔽层和内侧释放层复合的双层结构，其内侧释放层所分解出的气相缓蚀剂可有效防止被包装金属材料生锈，其外侧屏蔽层既可有效阻止内部气相缓蚀剂的流失，又可避免外界有毒有害气体的侵蚀，可大幅延长气相防锈薄膜的使用寿命。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的双层环保气相防锈薄膜及其制备方法作进一步的详细描述：

实施例1：

首先，称取气相缓蚀剂(VCI)原料四硼酸钠1kg、钼酸铵2kg、月桂酸环己胺3kg，分散润滑剂原料聚乙烯蜡0.3kg，载体塑料原料EVA2.5kg，将各组份混合均匀后，投入到高速搅拌机中混合20分钟，通过高速搅拌机产生的磨擦热使EVA颗粒发粘、使聚乙烯蜡在剪切热的作用下熔化，当VCI均匀地粘附在EVA上时出料，自然冷却后，再投入到造粒机中进行造粒，获得制备好的添加剂颗粒。

然后，称取内侧释放层塑料原料LLDPE72kg和LDPE18kg，将其与制备好的添加剂颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中；同时称取外侧屏蔽层塑料原料LDPE31.2kg，投入到吹塑机的外层挤出料桶中。

最后，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，吹膜时的速比外侧屏蔽层为18～25，内侧释放层为30～40，吹制成厚度为0.10mm的筒状膜，分切卷取，即可制成本发明的双层环保气相防锈薄膜。

实施例2：

首先，称取气相缓蚀剂(VCI)原料四硼酸钠2kg、钼酸铵1kg、月桂酸环己胺1.5kg，分散润滑剂原料聚乙烯蜡0.2kg，载体塑料原料EVA2.0kg，将各组份混合均匀后，投入到高速搅拌机中混合20分钟，通过高速搅拌机产生的磨擦热使EVA颗粒发粘、使聚乙烯蜡在剪切热的作用下熔化，当VCI均匀地粘附在EVA上时出料，自然冷却后，再投入到造粒机中进行造粒，获得制备好的添加剂颗粒。

然后，称取内侧释放层塑料原料LLDPE64kg和LDPE16kg，将其与制备好的添加剂颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中；同时称取外侧屏蔽层塑料原料LDPE53.3kg，投入到吹塑机的外层挤出料桶中。

最后，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，吹膜时的速比外侧屏蔽层为18～25，内侧释放层为30～40，吹制成厚度为0.10mm的筒状膜，分切卷取，即可制成本发明的双层环保气相防锈薄膜。

实施例3：

首先，称取气相缓蚀剂(VCI)原料四硼酸钠1.5kg、钼酸铵1.5kg、月桂酸环己胺1.5kg，分散润滑剂原料聚乙烯蜡0.3kg，载体塑料原料EVA 1.5kg，将各组份混合均匀后，投入到高速搅拌机中混合20分钟，通过高速搅拌机产生的磨擦热使EVA颗粒发粘、使聚乙烯蜡在剪切热的作用下熔化，当VCI均匀地粘附在EVA上时出料，自然冷却后，再投入到造粒机中进行造粒，获得制备好的添加剂颗粒。

然后，称取内侧释放层塑料原料LLDPE48kg和LDPE12kg，将其与制备好的添加剂颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中；同时称取外侧屏蔽层塑料原料LDPE23.7kg，投入到吹塑机的外层挤出料桶中。

最后，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，吹膜时的速比外侧屏蔽层为18～25，内侧释放层为30～40，吹制成厚度为0.10mm的筒状膜，分切卷取，即可制成本发明的双层环保气相防锈薄膜。

实施例4：

首先，称取气相缓蚀剂(VCI)原料四硼酸钠2.0kg、钼酸铵2.0kg、月桂酸环己胺3.0kg，分散润滑剂原料聚乙烯蜡0.5kg，载体塑料原料EVA2.5kg，将各组份混合均匀后，投入到高速搅拌机中混合20分钟，通过高速搅拌机产生的磨擦热使EVA颗粒发粘、使聚乙烯蜡在剪切热的作用下熔化，当VCI均匀地粘附在EVA上时出料，自然冷却后，再投入到造粒机中进行造粒，获得制备好的添加剂颗粒。

然后，称取内侧释放层塑料原料LLDPE72kg和LDPE18kg，将其与制备好的添加剂颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中；同时称取外侧屏蔽层塑料原料LDPE45kg，投入到吹塑机的外层挤出料桶中。

最后，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，吹膜时的速比外侧屏蔽层为18～25，内侧释放层为30～40，吹制成厚度为0.10mm的筒状膜，分切卷取，即可制成本发明的双层环保气相防锈薄膜。

实施例5：

首先，称取气相缓蚀剂(VCI)原料四硼酸钠2.0kg、钼酸铵2.0kg、月桂酸环己胺1.5kg，分散润滑剂原料聚乙烯蜡0.2kg，载体塑料原料EVA1.5kg，将各组份混合均匀后，投入到高速搅拌机中混合20分钟，通过高速搅拌机产生的磨擦热使EVA颗粒发粘、使聚乙烯蜡在剪切热的作用下熔化，当VCI均匀地粘附在EVA上时出料，自然冷却后，再投入到造粒机中进行造粒，获得制备好的添加剂颗粒。

然后，称取内侧释放层塑料原料LLDPE66.24kg和LDPE16.56kg，将其与制备好的添加剂颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中；同时称取外侧屏蔽层塑料原料LDPE35kg，投入到吹塑机的外层挤出料桶中。

最后，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，吹膜时的速比外侧屏蔽层为18～25，内侧释放层为30～40，吹制成厚度为0.10mm的筒状膜，分切卷取，即可制成本发明的双层环保气相防锈薄膜。

在上述各实施例中，还可以在共挤吹膜时加入适量不同颜色的色母料或阻燃剂，使塑料防锈膜呈现所需的颜色或具有一定的阻燃性，这些附加的特性对塑料薄膜的防锈性能不会产生任何不良影响。

表1列出了本发明的双层环保气相防锈薄膜与国外同类产品在防锈性能试验中的对比结果。国外同类产品选用美国洁乐特和德国蒂森的市场销售产品，其市场售价高于本发明防锈薄膜二至三倍，从对比试验结果可知：本发明的防锈薄膜在气相防锈甄别试验、湿热试验和气相缓蚀能力试验中均优于或等于国外同类产品，但其售价只有国外同类产品的二分之一或三分之一，且无毒副作用，不污染环境，符合国家环保标准的要求，完全可以取代进口产品。

表1：本发明薄膜与美国洁乐特和德国蒂森产品的对比试验

Claims (5)

1.一种双层环保气相防锈薄膜，具有外侧屏蔽层和内侧释放层，所述外侧屏蔽层为塑料层，所述内侧释放层为塑料与添加剂的混合层，二者经共挤吹膜而成，其特征在于：所述防锈薄膜的总厚度为0.02～0.20mm，其中外侧屏蔽层占总厚度的20～40％，内侧释放层占总厚度的60～80％；所述内侧释放层中按重量配比塑料占90～95％，添加剂占5～10％；所述添加剂按重量配比由65～80％的气相缓蚀剂、2～5％的分散润滑剂和15～30％的载体塑料组成；所述气相缓蚀剂采用四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合，所述三种物质的重量配比为四硼酸钠∶钼酸铵∶月桂酸环己胺＝1～2∶1～2∶1.5～3。

2.根据权利要求1所述的双层环保气相防锈薄膜，其特征在于：所述外侧屏蔽层中的塑料采用LDPE；所述内侧释放层中的塑料采用LLDPE和LDPE的组合；所述添加剂中的分散润滑剂采用聚乙烯蜡、载体塑料采用EVA。

3.根据权利要求2所述的双层环保气相防锈薄膜，其特征在于：所述内侧释放层中的塑料采用LLDPE∶LDPE＝8∶2的重量配比组合。

4.根据权利要求1或2或3所述的双层环保气相防锈薄膜，其特征在于：所述气相缓蚀剂中三种物质的重量配比为四硼酸钠∶钼酸铵∶月桂酸环己胺＝1∶2∶3。

5.一种权利要求1所述双层环保气相防锈薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)外侧屏蔽层的塑料原料选取：按所述重量配比选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒备用；

2)内侧释放层的塑料原料选取：按所述重量配比选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒备用；

3)内侧释放层的添加剂原料选取：按所述重量配比选择气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料备用；其中，气相缓蚀剂选择四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合，载体塑料也选择吹塑温度在130～200℃范围内的塑料颗粒；

4)内侧释放层的添加剂制备：将步骤3)所选择的载体塑料、气相缓蚀剂和分散润滑剂投入到高速搅拌机中混合15～30分钟，通过高速机搅拌产生的磨擦热使载体塑料颗粒发粘、使分散润滑剂在剪切热的作用下熔化，当气相缓蚀剂均匀地粘附在载体塑料上时出料，自然冷却，再投入造粒机中进行造粒；

5)双层气相防锈薄膜的制备：将步骤1)所获得的塑料颗粒投入到吹塑机的外层挤出料桶中，将步骤4)所获得的添加剂颗粒与步骤2)选择好的塑料颗粒混合均匀，投入到吹塑机的内层挤出料桶中，在130～180℃的温度范围内进行共挤吹膜，即可制成双层环保气相防锈薄膜。