CN107858856B - 一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属防锈技术领域，具体涉及一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法。通过对气相缓蚀剂胶囊化，进一步纺丝固定在纤维素纤维，然后成网，并通过沸石粉和树脂乳液的涂覆封闭，形成气相防锈无纺布，其不但具有良好缓释性，而且包装性能优异，耐久性好，有利于长期缓释，在常温下能够持续、缓慢地挥发缓蚀剂吸附在裸露的金属表面，有效地防止氧气、湿气等环境气氛对金属的腐蚀，从而产生优良的防锈作用。

Description

一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属防锈技术领域，具体涉及一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法。
背景技术
金属是是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属延展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。相对原子质量较大的被称为重金属。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、银、铂、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物，其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。
正因如此，金属具有良好的机械性能和工艺性能，在生活中应用较为广泛，但是在实际的使用过程中，由于金属表面极易与空气发生氧化，严重影响金属的使用寿命。
在金属的防锈包装技术中，气相防锈纸是使用最广泛的气相防锈包装材料之一。气相防锈纸是靠涂布于纸面上的一种叫做气相缓蚀剂的化学物质，在常温下，能够缓慢的散发出一种气体，作为气相防锈纸缓蚀剂的有效化学成分，目前亚硝基类缓蚀剂仍占有重要的地位，但是亚硝基和仲胺在人体类极容易生成亚硝胺，这是一种强致癌物质。
气相防锈纸是以专用中性纸为基材、涂布不同组方的特殊物质-气相缓蚀剂(VCI)，并经一系列后加工而成的特种防锈包装材料。气相防锈纸作为一种内包装材料，被广泛用于金属及其制品的防锈保护中。对于气相防锈纸而言，防锈剂的有效释放是其发挥作用的关键。因此，普通的防锈剂在防锈纸制备及使用过程的损失，其耐久性使用较差。
发明内容
针对现有气相防锈纸耐久性差、缓释性差的缺陷，本发明提供一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法，通过对气相缓蚀剂胶囊化进一步形成气相防锈无纺布，解决了现有技术中气相防锈纸耐久性、使用较差的问题。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠在水辅助下通过磁力搅拌形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝分散、喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面；调整微酸性环境，通入甲醛，与密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，干燥形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15-20KV,在50-60℃干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.3- 0.5% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为15-18%的树脂乳液与沸石粉以质量比100：10-15混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
优选的，步骤（1）所述气相缓蚀剂的碱性液为苯三唑、苯三唑衍生物、咪唑、咪唑啉类化合物中的一种与氢氧化钠、水以质量比100:0.3-0.5：100-200配制的碱性液。
优选的，步骤（1）所述的气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200-300:30-50配合通过磁力搅拌形成凝胶液。
优选的，步骤（2）所述凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3-5:1-2:0.5-1分散。
优选的，步骤（2）所述使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为5-20μm。
优选的，步骤（2）所述调整微酸性环境，使pH值控制在5.5-6.5，然后通入甲醛极性缩聚反应。
优选的，步骤（2）所述通入甲醛，通入甲醛过量，保证密胺完全缩聚，进一步优选的，甲醛以0.1-0.5MPa的压力通入流化床，与密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊。
优选的，步骤（3）所述胶囊与纤维素、水以质量比100:200-300:300-500分散为粘稠液。
优选的，步骤（5）所述树脂乳液为可再分散乳胶粉的水溶液，如乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中至少一种的水溶液。
优选的，步骤（5）所述涂覆液，在纤维网的涂覆厚度为30-50μm。
一种耐久性气相防锈无纺布，其特征是由上述所述方法制备得到。通过对气相缓蚀剂胶囊化，进一步纺丝固定在纤维素纤维，然后成网，并通过沸石粉和树脂乳液的涂覆封闭，形成气相防锈无纺布，其不但具有良好缓释性，而且包装性能优异，耐久性好，有利于长期缓释，在常温下能够持续、缓慢地挥发缓蚀剂吸附在裸露的金属表面，有效地防止氧气、湿气等环境气氛对金属的腐蚀，从而产生优良的防锈作用。
一种耐久性气相防锈无纺布及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特征和显著的进步表现在：
1、本发明通过对气相缓蚀剂胶囊化、纤维化，进一步形成无纺布，其不但具有良好缓释性，而且包装性能优异，耐久性好。
2、本发明通过沸石粉和树脂乳液的涂覆封闭，赋予缓蚀剂缓慢释放性能和优异的阻隔酸、碱、水浸蚀，在常温下能够持续、缓慢地挥发缓蚀剂吸附在裸露的金属表面，有效地防止氧气、湿气等环境气氛对金属的腐蚀，从而产生优良的防锈作用。
3、本发明制备方法工艺简单，成本低，可在工业化的生产中被推广。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将苯三唑与氢氧化钠、水以质量比100:0.3-0.5：100-200配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:30配合通过磁力搅拌，搅拌30min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3:1:0.5在高混机中以450rpm的转速分散15min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为15μm，调整反应环境为pH=5.5的微酸性环境，在流化床中以0.1MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:200:300分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.3- 0.5% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为15%的乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚乳液与沸石粉以质量比100：15混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为30μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
实施例2
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将苯三唑衍生物与氢氧化钠、水以质量比100:0.5：150配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:250:30配合通过磁力搅拌，搅拌45min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:5:2:1在高混机中以200rpm的转速分散20min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为20μm，调整反应环境为pH=6.5的微酸性环境，在流化床中以0.3MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:300:500分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压20KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.5% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为18%的丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉树脂乳液与沸石粉以质量比100：10混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为50μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
实施例3
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将咪唑与氢氧化钠、水以质量比100:0.4：100配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:40配合通过磁力搅拌，搅拌30min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:5:2:0.5在高混机中以450rpm的转速分散45min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为20μm，调整反应环境为pH=5.55的微酸性环境，在流化床中以0.1MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:300:400分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压20KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.5% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为15%的树脂乳液与沸石粉以质量比100：15混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为45μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
实施例4
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将咪唑啉类化合物与氢氧化钠、水以质量比100:0.5：100配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:30配合通过磁力搅拌，搅拌30min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3:1:0.5在高混机中以900rpm的转速分散15min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为20μm，调整反应环境为pH=6.5的微酸性环境，在流化床中以0.15MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:300:500分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.4% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为18%的苯乙烯与丁二烯共聚乳液与沸石粉以质量比100：10混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为50μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
实施例5
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将咪唑与氢氧化钠、水以质量比100:0.3：100配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:50配合通过磁力搅拌，搅拌45min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3:1:1在高混机中以450rpm的转速分散20min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为15μm，调整反应环境为pH=5.5的微酸性环境，在流化床中以0.5MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:200:300分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压20KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.3% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为15%的树脂乳液与沸石粉以质量比100：15混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为50μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
对比例1
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将咪唑啉类化合物与氢氧化钠、水以质量比100:0.5：100配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:30配合通过磁力搅拌，搅拌30min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3:1:0.5在高混机中以900rpm的转速分散15min，喷雾干燥得到微粒；
（3）将步骤（2）得到的微粒与纤维素、水以质量比100:300:500分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15KV,在50-60℃纺丝干燥，得到纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.4% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为18%的苯乙烯与丁二烯共聚乳液与沸石粉以质量比100：10混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在纤维网的涂覆厚度为50μm，在50-60℃条件下干燥，得到一种气相防锈无纺布。
对比例2
一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将咪唑啉类化合物与氢氧化钠、水以质量比100:0.5：100配制的碱性液；将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200:30配合通过磁力搅拌，搅拌30min形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3:1:0.5在高混机中以900rpm的转速分散15min，喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为20μm，调整反应环境为pH=6.5的微酸性环境，在流化床中以0.15MPa的压力通入过量甲醛，使沉积的密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水以质量比100:300:500分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15KV,在50-60℃纺丝干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.4% 的进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；在50-60℃条件下干燥，得到一种气相防锈无纺布。
将实施例1-5得到的耐久性气相防锈无纺布、对比例1-2得到的气相防锈无纺布用于冷轧板钢卷的防锈包装，防锈性能如表1：
表1:
综上实验，本发明一种耐久性气相防锈无纺布纸，通过对气相缓蚀剂胶囊化、纤维化，进一步形成无纺布，具有良好的缓释防锈性能。

Claims (10)

1.一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征是具体制备方法如下：
（1）将气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠在水辅助下通过磁力搅拌形成凝胶液；
（2）将步骤（1）得到的凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝分散、喷雾干燥得到微粒；然后将密胺用热水预溶，与该微粒进一步分散，使密胺沉积在微粒表面；调整微酸性环境，通入甲醛，与密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，干燥形成胶囊；
（3）将步骤（2）得到的胶囊与纤维素、水分散为粘稠液，借助静电纺丝机进行纺丝，设置纺丝电压15-20KV,在50-60℃干燥，得到包含有胶囊的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）得到的含有胶囊的纤维素纤维在水中以质量浓度为0.3- 0.5% 进行分散制成浆液，而后通过斜网成形，最后经过真空吸水而成纤维网；
（5）将质量浓度为15-18%的树脂乳液与沸石粉以质量比100：10-15混合配制成涂覆液，涂覆于纤维网表面，在50-60℃条件下干燥，得到一种耐久性气相防锈无纺布。
2.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述气相缓蚀剂的碱性液为苯三唑、苯三唑衍生物、咪唑、咪唑啉类化合物中的一种与氢氧化钠、水以质量比100:0.3-0.5：100-200配制的碱性液。
3.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的气相缓蚀剂的碱性液与硅酸钠、水以质量比100:200-300:30-50配合通过磁力搅拌形成凝胶液。
4.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述凝胶液与硅烷偶联剂、淀粉、三氧化铝以质量比100:3-5:1-2:0.5-1分散；所述使密胺沉积在微粒表面，沉积厚度为5-20μm。
5.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述调整微酸性环境，使pH值控制在5.5-6.5，然后通入甲醛进行缩聚反应。
6.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述通入甲醛，通入甲醛过量，保证密胺完全缩聚，甲醛以0.1-0.5MPa的压力通入流化床，与密胺缩聚形成密胺树脂，将微粒包覆，形成胶囊。
7.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述胶囊与纤维素、水以质量比100:200-300:300-500分散为粘稠液。
8.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述树脂乳液为可再分散乳胶粉的水溶液。
9.根据权利要求1所述一种耐久性气相防锈无纺布的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述涂覆液，在纤维网的涂覆厚度为30-50μm。
10.一种耐久性气相防锈无纺布，其特征是由权利要求1-9任一项所述方法制备得到。
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