CN115960408A - 多功能环保型气相防锈母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
一种多功能环保型气相防锈母粒的制备方法和应用。防锈母粒中各组分的质量百分占比为：30~50%复配防锈剂、40~60%载体塑料和10~20%助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.2~1.7：2.2~2.7：0.4~0.8：3.5~4.5：0.4~0.8的比例混合而成。本发明采用氧化锌做添加剂，既起到载体的作用，还能提供碱性和起到吸潮防水的作用，复配防锈剂既能穿透载体塑料挥发到金属表面形成保护膜，还不会在载体塑料上发生析霜，不含有害组分，环保安全。
Description
技术领域：
本发明涉及适应多种金属制品的多功能环保型气相防锈塑料制品领域，具体地指一种多功能环保型气相防锈母粒的制备方法和具体应用。
背景技术：
金属锈蚀是由于氧和水作用于金属表面生成氧化物和氢氧化物混合物的电化学过程，对金属及其制品的性能和价值有极大危害，严重时会造成重大事故致使设备报废。金属及其制品在生产、运输和贮存过程中，尤其是在海上运输和高热潮湿的陆路运输过程中，不可避免地会遭遇腐蚀而发生锈蚀。目前常用的涂抹防锈油脂法属于接触性防锈，不仅工艺繁琐、耗时费事、效果不佳，而且还需要在启封前进行脱脂清洗工序，极易造成环境的二次污染，而且对于那些接触不到防锈油的拐角、缝隙部位，则不能形成有效的防锈保护，此法已越来越不能被人们所接受。采用真空包装方法则成本较高，且对于大型工件来说非常难于现实。干燥剂防锈虽然成本较低，使用方便，但受环境影响较大，效果很难保证。
气相防锈技术(即VCI技术，VCI是英文Volatile Corrosion Inhibitor的缩写)是目前非接触性防锈的重要方法之一。在常温下自动挥发出气体在金属表面形成一层保护膜，抑制了电化学反应的发生，同时还阻挡了一些加速金属腐蚀物质对金属表面的侵蚀，从而减缓或阻止对金属表面锈蚀。国内基于气相防锈技术开发的气相防锈产品也常有报道，特别是以塑料为气相防锈剂的载体而生产的气相防锈薄膜，具有透明、柔韧、可加工成型、阻隔性高等特点。但是目前常用的气相防锈薄膜有吹膜型和涂覆型，但它们均存在缺陷，前者如CN01128198.7、CN01127534.0公开的气相防锈薄膜中，气相缓蚀剂组分中均含有国际上禁用的强致癌物亚硝酸盐，而且CN01127534.0公开的工艺中将气相缓蚀剂直接加入到树脂中吹膜，由于没有进行混炼预处理，气相缓蚀剂颗粒分布不均匀，所得膜制品会出现表面粗糙和析霜现象；后者则以塑料膜为基材，将缓蚀剂和粘接剂混合后涂布于塑料薄膜上，这不仅能耗大，工序复杂，更不能清洁生产，还容易因混合不均匀而影响防锈效果，由此看出，研制环境友好、相容性好、透明度高、耐候性强的高效气相防锈薄膜，对解决涉及国民经济的金属锈蚀问题显得尤为迫切，而开发绿色高效的气相防锈母粒则是实现这一需要最根本的途径和关键所在。
钼酸铵易于纯化、易于溶解、易于热解离，而且，热解离出的NH3随加热可充分逸出。但就目前来看，作为一种理想的绿色环保型添加剂，单独使用时，钝化膜形成较慢。苯甲酸钠为白色颗粒，无臭或微带安息香气味，味微甜，有收敛性；易溶于水，苯甲酸钠是酸性防腐剂，在碱性介质中无杀菌、抑菌作用。在金属表面形成吸附膜，填补钼酸铵钝化膜的孔隙，提高保护膜完整度。氧化锌普遍地应用于合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中，氧化锌用于防腐或者船舶涂料，可以形成致密的锌钛化合物，降低腐蚀介质进一步渗入的速度，起到防锈的作用。研究发现VCI的挥发性和缓蚀性能与其粒径大小和分散状态有密切的关系，本发明将纳米级氧化锌的加入能够改变VCI的分散状态，增加填充粒子与基体间的相容性，提高挥发能力和缓蚀性能。另外氧化锌偏碱，可为VCI成分稳定提供弱碱性环境；质白能保持防锈膜的美观度；折射率较高能阻隔紫外线，使聚乙烯膜的耐候性得到改善。
发明内容：
本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种多功能环保型气相防锈母粒的制备方法和具体应用。
为实现上述目的，本发明提供的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述防锈母粒中各组分的质量百分占比为：30～50％复配防锈剂、40～60％载体塑料和10～20％助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.2～1.7：2.2～2.7：0.4～0.8：3.5～4.5：0.4～0.8的比例混合而成；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为0.9～1.3：4.8～6.5：2.5～3.3：0.8～1.1的比例混合而成。
进一步的，所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
进一步的，所述载体塑料为密度为0.90～0.96g/cm3低密度聚乙烯更进一步的，所述载体塑料为低密度聚乙烯塑料LDPE、LLDPE中的一种或两种的混合物。
进一步的，所述复配防锈剂的粒径为800～2800目。
更进一步的，所述复配防锈剂的粒径为900～1100目。
一种制备上述多金属用防锈母粒的方法，包括以下步骤：(a)按所述质量配比将复配防锈剂、载体塑料和助剂高速混合4～5分钟制得混合料；(b)对所得混合料进行捏合、熔融处理，之后在150～180℃温度条件下混炼、塑化挤出，制得所述多金属用防锈母粒。
一种上述多金属用防锈母粒的应用，包括以下步骤：(a)将所述防锈母粒按照质量比为1：25～50的比例添加到热塑性塑料的原料中，充分搅拌制成混合颗粒；(b)再将所述的混合颗粒经吹膜，加工制成气相防锈薄膜包装材料。
本发明的有益效果主要体现在：提供一种多功能环保型气相防锈母粒的，将氧化锌用于制备防锈母粒的复配防锈剂，其既具有分散作用又起到防锈效果，与其它缓蚀剂组分共同发挥效用，增强防锈性能。所采用的复配缓蚀剂是经粉碎粒径为1000目左右的肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌混合物。这种混合缓蚀剂能穿透载体塑料挥发到被包装金属的表面形成保护膜。纳米级氧化锌的使用，改变了各VCI组分的分散状态，增加了其与基体的相容性，避免了析霜现象的发生；保持了基体膜的美观度；提高了VCI挥发能力和缓蚀性能；增强了气相防锈膜的耐候性。而且不含有亚硝酸盐有害组分，使所得相应的多金属用防锈母粒能够适用于更多金属类型，使用更加环保安全。
具体实施方式：
为进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不以任何方式限制本发明。
下述实施例中的多金属用气相防锈母粒所采用的制备方法，包括以下具体步骤：(a)按所述质量配比将复配防锈剂、载体塑料和助剂倒入塑料高速混合机中，高速混合4～5分钟制得混合料；(b)对所得混合料通过双转子连续混炼造粒机进行捏合、熔融处理，之后在150～180℃温度条件下混炼、塑化挤出，制得所述多金属用防锈母粒。
实施例1：
多金属用防锈母粒a，其中各组分的质量百分占比为：35％复配防锈剂、45％载体塑料和20％助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成，复配防锈剂的粒径为900～1100目；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
实施例2：
多金属用防锈母粒b，其中各组分的质量百分占比为40％复配防锈剂、45％载体塑料和15％助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成，复配防锈剂的粒径为900～1100目；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
实施例3：
多金属用防锈母粒c，其中各组分的质量百分占比为：42％复配防锈剂、46％载体塑料和12％助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成，复配防锈剂的粒径为900～1100目；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
实施例4：
多金属用防锈母粒d，其中各组分的质量百分占比为：38％复配防锈剂、49％载体塑料和13％助剂；；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成，复配防锈剂的粒径为900～1100目；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
对比例1：
多金属用防锈母粒e，其中各组分的质量百分占比为：40％复配防锈剂、45％载体塑料和15％助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0的比例混合而成，复配防锈剂的粒径为900～1100目；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
实施例5应用效果试验例
将实施例1，2，3，4和对比例1所得的防锈母粒按照质量比为1：25～50的比例添加到热塑性塑料的原料中，充分搅拌制成混合颗粒；再将所得的混合颗粒防锈塑料混合颗粒经吹膜或淋膜，加工制成气相防锈薄膜包装材料。
在上述的实施例5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，使气相防锈薄膜呈现所需的颜色或具有一定的阻燃性能，这些附加的特性对气相防锈薄膜的防锈性能不产生任何不良影响。
将实施例1，2，3，4和对比例1所对应的气相防锈薄膜包装材料与多个不含氧化锌市售产品一起对多金属进行气相防锈处理，并对它们的防锈性能进行比较，试验标准参照GB/T 19532-2004，试验结果见表1：
表1中国外同类产品选用德国布兰诺和美国洁乐特的市场销售产品，其市场价高于本发明防锈薄膜二至三倍；国内同类产品选用中国恩东市场销售产品，价格与本发明防锈薄膜相当。对比试验结果表明，本发明添加了氧化锌的气相防锈薄膜对各种金属的防锈效果都优于所选用国外和国内的不含氧化锌的同类型产品。其中实施例2的效果最佳，为本发明的较佳实施方案。通过实施例2和对比例1防锈效果的对照比较，氧化锌的存在提高了防锈膜耐酸、耐碱和防潮防水性能。本发明防锈母粒和薄膜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，符合国家环保标准要求，防锈膜相容性好，透明度高，光泽美观，完全可以取代进口产品。分析认为其气相缓蚀机理可能为：氧化锌起到载体的作用，将VCI分子均匀的分散于VCI复方中，同时氧化锌还能提供碱性和起到吸潮防水的作用；VCI分子中的含孤对电子的N、O原子与金属表面原子的空轨道形成配位键，增加腐蚀反应的活化能，增加金属的表面电阻，而非极性基团在金属表面排列形成疏水保护层；再加上复配缓蚀剂中无机盐的缓蚀作用，使复配缓蚀剂在金属表面形成牢固的吸附膜,以抑制氧及水对金属表面的接触,降低金属腐蚀反应速率，减慢金属腐蚀速度，从而起到保护金属的作用。
Claims (8)
1.一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述防锈母粒中各组分的质量百分占比为：30~50%复配防锈剂、40~60%载体塑料和10~20%助剂；所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.2~1.7：2.2~2.7：0.4~0.8：3.5~4.5：0.4~0.8的比例混合而成；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为0.9~1.3：4.8~6.5：2.5~3.3：0.8~1.1的比例混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述复配防锈剂由肉桂酸钠、苯甲酸钠、苯并氮三氮唑、钼酸铵、氧化锌按质量比为1.5：2.5：0.5：4.0：0.5的比例混合而成；所述助剂由硬脂酸酰胺、重质碳酸钙、蔗糖脂肪酸酯、抗氧剂1076按质量比为1：5.5：3：1的比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述载体塑料为密度为0.90~0.96 g/cm3低密度聚乙烯。
4.根据权利要求3所述的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述载体塑料为低密度聚乙烯塑料LDPE、LLDPE中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述复配防锈剂的粒径为800~2800目。
6.根据权利要求5所述的一种多金属用防锈母粒，其特征在于所述复配防锈剂的粒径为900~1100目。
7.一种权利要求1所述的多金属用防锈母粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(a) 按所述质量配比将复配防锈剂、载体塑料和助剂高速混合4~5分钟制得混合料；(b) 对所得混合料进行捏合、熔融处理，之后在150~180℃温度条件下混炼、塑化挤出，制得所述多金属用防锈母粒。
8.权利要求1所述的多金属用防锈母粒的应用，其特征在于该应用包括以下步骤：(a)将所述防锈母粒按照质量比为1：25~50的比例添加到热塑性塑料的原料中，充分搅拌制成混合颗粒；(b) 再将所述的混合颗粒经吹膜，加工制成气相防锈薄膜包装材料。
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