VCI塑料防銹膜在冷軋鋼卷包裝中的應用研究

陳群

（寶鋼發(fā)展有限公司 包裝管理部，上海 201900）

0 引言

傳統(tǒng)的VCI氣相防銹包裝材料是將VCI氣相防銹劑噴淋在中性原紙上，在通過烘干淋膜復合在編織布上，制成防銹包裝紙。該技術發(fā)源于二戰(zhàn)期間，用于槍炮軍械的防銹包裝材料，由美國最先開始研究防銹劑相關技術，美國的歌德公司（Corte Ccorporation)目前是世界氣相防銹領域的領先者。

我國近10多年來在氣相防銹劑研究和生產領域從仿制到自主研發(fā)取得了長足進步，哈爾濱工業(yè)大學、武漢防銹材料研究所、華東理工大學、湖南大學等大專院校、原兵器工業(yè)部的科研機構等均取得了成果，滿足了我國對金屬防銹領域的需求。

目前氣相防銹材料有10多個系列、幾百個品種，材料的形式有防銹粉劑、丸片、水劑、防銹紙、防銹膜等，在民用和工業(yè)領域有了廣泛的應用，極大地減少了因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失。

1 VCI氣相防銹的防銹機理

在包裝材料與被包裝物的微環(huán)境中，VCI防銹劑釋放的氣體分子能與包裝空間內的O2和H2O進行化學反應，形成惰性物質，并吸附在金屬表面上，形成很薄的保護膜，從而阻隔金屬與外界的O2和H2O的進一步接觸，從而起到阻止金屬電化腐蝕和化學腐蝕的目的。

VCI材料主要從以下3方面起防腐蝕作用：

1）在金屬表面形成陽極鈍化作用，以隔離或減緩陰極的電化學過程，具有陽極鈍化作用的化學基團有OH-等。

2）利用帶有機陽離子基團吸附在在金屬表面所形成的憎水性膜，來屏蔽銹蝕介質的作用，以降低被防護金屬的電化學活性，這類基團有（

3）揮發(fā)的氣體分子與金屬反應，在被防護金屬表面形成穩(wěn)定的以配合鍵結合的絡合物膜，增加了金屬表面的電阻，阻滯了電化學活性，從而保護金屬，如苯駢三氮唑等。

通常防銹作用往往是幾種因素綜合作用而產生的，氣相緩蝕劑在其到達金屬表面后才會產生防銹的作用。金屬與防銹材料之間的距離應控制在40 mm以下，以確保緩蝕劑在相對密閉微環(huán)境中的氣體濃度。防銹機理過程見圖1。

圖1 防銹機理過程

VCI防銹包裝材料的氣相緩蝕氣體分子擴散后，其附著在金屬表面，形成保護膜切斷了電子從陽極向陰極位移通道，隔絕金屬發(fā)生銹蝕，使金屬保持光亮如新。

VC防銹的化學本質：一種是氣相劑的分子，先遇到潮氣，在水分子的作用下離解或分解，分解出有保護作用的揮發(fā)性基團。這些基團經(jīng)過揮發(fā)、擴散到金屬表面并抑制金屬的大氣腐蝕；另一種是氣相劑以分子狀態(tài)揮發(fā)、擴散到金屬表面，在金屬表面才發(fā)生離解或分解，生成保護性基團而起保護作用。

胺類、脂類、較低分子脂肪酸等，氣化時是分子揮發(fā)。而無機鹽則是先離解或水解，產生NH3氣，以NH3氣揮發(fā)而對鋼鐵起保護作用。

2 VCI氣相防銹緩蝕劑的種類

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的具有氣相緩蝕作用的化合物有二三百種之多，這些化合物主要是無機酸的胺鹽、有機酸的胺鹽、酯類、硝基化合物及基胺鹽和雜環(huán)化合物等，使用時，要根據(jù)不同的被保護金屬正確地選用合適氣相緩蝕劑。

一般可分為以下幾種：1）鋼材氣相緩蝕劑。鋼材氣相緩蝕劑的共同特點是無機氨或有機胺的陽離子起防銹作用。2）有色金屬氣相緩蝕劑。有機胺的鉻酸鹽類、有機胺的磷酸鹽類、有機酸酯類、有機酚及其衍生物、雜環(huán)化合物等，應根據(jù)不同的金屬種類選用。3）混合型氣相緩蝕劑。混合型氣相緩蝕劑也是一種鋼材防銹材料，它是由多種化合物混合在一起，緩蝕揮發(fā)后，與空氣中的水和氧并發(fā)生化學反應生成氨，通過氨達到對鋼材防銹的目的。

3 VCI氣相防銹膜的生產及應用

目前，氣相防銹薄膜有2種：一種是將氣相防銹劑的膠粘涂覆在塑料薄膜單面；另一種是直接將氣相防銹劑與塑料（PE、PP、PVC)混煉融合，再通過擠壓吹脹成薄膜。在實際包裝特別是鋼鐵產品包裝中，采用第二種更加適用。主要是因為采用混煉擠壓工藝，使得氣相防銹劑能夠緩慢較勻速釋放，采用單向滲透緩釋和多層共擠技術，防銹的周期更長久。采用LLDPE生產的氣相薄膜不僅具有阻隔銹蝕因素（防水）和氣相防銹的雙重作用，而且兼有優(yōu)良的耐候性、耐濕性、耐鹽水性、、耐溶劑性。產品有效期長、使用方便。同時VCI防銹膜可實現(xiàn)100%回收利用，大批量生產更經(jīng)濟、更環(huán)保。

寶鋼工業(yè)公司開展VCI氣相防銹塑料膜的研究多年，通過了一些列研究試驗評估，取得了生產制造高強度多層共擠吹漲拉伸塑料膜的經(jīng)驗，日前已經(jīng)在冷軋薄板廠的鍍鉻薄板工廠包裝試驗上取得成功。采用該工藝生產的VCI氣相防銹塑料膜包裝替代原包裝標準的“氣相防銹紙+塑料套袋”防銹包裝，包裝試驗鋼卷經(jīng)過2個月的敞開式倉庫存放，開卷檢驗證明達到了防銹的效果。采用VCI氣相防銹膜防銹包裝工藝不僅可以降低鋼卷包裝的綜合成本，而且可以簡化包裝工藝，提高作業(yè)效率，同時由于可以回收循環(huán)再利用，又符合綠色環(huán)保的潮流。

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