VCI塑料防锈膜在冷轧钢卷包装中的应用研究

霍惠

摘要：VCI塑料薄膜是近年来开发的良好的防锈包装。它们是通过将气相缓蚀剂添加到塑料薄膜而生产的一种或多种防包装。它是功能性薄膜。本文阐述了冷轧钢卷用VCI塑料防锈膜的优点。

关键词：气相防锈剂；气相防锈塑料膜；冷轧钢卷防锈包装

VCI气相防锈传统包装材料是在中性原纸VCI气相防锈剂喷淋，应用于编织布上淋膜复合上面，并加防锈包装材料。这项技术起源于第二次世界大战期间武器弹药的保存材料。美国最早开始研究防锈剂技术。Cortec目前是全球领先气相防锈。过去十年来，我国在研究、开发和生产满足我国金属防锈所需的气相防锈剂方面取得了重大进展，从仿制到自主研发。目前，不同种类的防锈、防腐剂、丸片、水剂、纸、膜等有10多种形式。这些材料通常用于民用和工业，极大地减少了因金属腐蚀而造成的经济损失。

一、气相防锈包装材料

1.防锈原理。防锈材料VCI在用包装金属时，缓慢气化常温下的防腐剂，气体填充将其空间密封。VCI的压力较低，温度升高，空气压力下降，空气压力增大，25℃的空气压力仅为0.2～0.4ｍｍＨｇ（１ｍｍＨｇ＝0.133ＫＰａ）；温度下降时，空气压力增大，VCI气体下降或停止。VCI可以在包装中中和氧和湿度，以离子的形式在金属表面吸附形成膜，防止金属和水在表面之外接触，防止原腐蚀性物质的移动，达到防锈的目的。

2.VCI材料特性。VCI材料一经包装，立即气化开始，有效的实现气体浓度。发挥初期防锈效果；VCI气体可以达任何小部分；VCI防锈剂连续防锈效果长期发挥。即使有水在表面，室外空气中湿气也有，活性VCI组分溶解于水中以防止锈蚀；由于包装材料的透过率和湿度较低，包括防水、防潮、耐药，它阻挡水、湿气、油、药的渗透，防止有效的气体散失，从而提高防腐效果。金属、钢铁和机械的包装不需要防锈油、黄油等涂抹，而且没有必要单独解决这些问题。金属零件可随时拆卸和使用。一旦开始使用，就可以在包装中重复使用，这是一种简单、高效、强大且经济实惠的包装材料。

3.VCI气相防锈剂的研究趋势。（1）气相防锈剂多功能通用。例如，在1960年代，苯骈三氮唑保护铜材料，从而扩大了对有色金属的保护。近年来，对各种其衍生物和铬化合物对锌、镉、铅、镍、锡和铜的保护进行了许多研究。（2）高效防锈剂的低毒气。以前使用的亚硝酸盐化合物可以使几十年后打开的作战装备变得明亮无锈蚀，但是亚硝酸盐不要忽视其毒性，防锈剂材料在ISO1400要求备材料安全数据(MSDS)配有。目前，咪唑类化合物保护钢材的毒性很低。（3）将气态防锈剂混合成多组分。亚硝基二环已胺与碳酸环已胺混合，具有长期和短期的抗锈蚀作用。

4.防锈膜（袋）VCI。VCI气相防锈膜在许多防锈法中是有效的，防锈膜中的VCI材料在室温下自然挥发，可能会接触到包装的任何小部分。具有防水、防潮、耐油、耐药等特性的有效气体，可以防止内部抗锈蚀剂是一种简单、有效和理想的包装材料。（1）气相防锈膜的生产方法。VCI气相防锈膜(袋)的生产工艺包括涂膜法、挤出吹塑法等。目前，大多数制造商使用挤出吹塑法。VCI气相防锈膜主要由聚乙烯树脂输送，添加一定数量的气相防锈母粒，然后母粒、挤出和吹塑。（2）气相防锈膜的性能和范围。性能:气体通过率和湿度非常低；良好的防锈蚀保护，长时间防锈蚀保护；没有毒、腐蚀、污染；包装过程简单，节省了时间和精力。范围:各种钢的远距离运输和储存；各种电子产品的远距离运输和储存；各种钢加工、电子产品短期处理。

二、VCI气相防锈的防锈机理

在包装材料和包装物的微观环境中，防锈剂VCI过程中释放出来的气体分子可能会在包装区的O₂和H₂O上产生化学反应，形成惰性，在金属表面被吸收，从而形成非常薄的保护膜，防止进一步接触。VCI材料在三个主要方面具有防腐蚀:

1.阳极钝化在金属表面，以隔离或减缓阴极电化学。NO₂^-、OH^-化学基团阳极钝化等。

2.金属表面吸收憎水性膜的有机阳离子，以保护腐蚀介质的作用，减少受保护金属的电化学活性，这类基团有（C6H11)2NH2+。

3.对气体分子和金属作出反应，在受保护金属表面形成复合薄膜和稳定定位装置，增加金属表面的强度，防止电化学活动，保护苯骈三氮唑等。防锈防护效果通常由几个因素组成，达到金属表面时会产生防锈效果。40毫米以下的应限制金属和防腐剂之间的距离，相对封闭的环境中以确保气体其的浓度。在气相强化缓蚀应用VCI防锈材料后，保护膜金属表面形成了一层，电子通道切断了从阳极向阴极，隔离了金属锈蚀，使金属光保持在新的水平。

三、VCI气相防锈缓蚀剂的种类

目前200或300多种化学物质的作用类似于气相缓蚀作用。它们主要是无机、有机酸胺盐、酯类、硝基。使用时，应根据各种受保护金属选择合适的气相缓蚀剂。通常有以下几种类型:

1.钢气相缓蚀剂。特点是具有防止无机氨或有机胺锈蚀的共性。

2.有色金属气相缓蚀剂。有机胺铬、磷、酸酯、有机酚及其衍生物，取决于金属的类型。

3.混合型气相缓蚀剂。其是一种抗钢铁锈蚀的材料，它与各种化学物质混合。挥发缓蚀后，空气中产生水和氧反应氨，以达到钢防锈的目的。

四、VCI气相防锈膜的生产及应用

目前有两种气相防锈膜:一种是塑料薄膜单面胶粘涂覆；另一种方法是将气相防锈剂与塑料(PE、PP、PVC)直接混合，然后挤压吹胀形成薄膜。第二种更适合于实物包装，尤其是钢铁产品。这主要是因为混炼挤压过程使得气体阶段的防锈剂释放缓慢而均匀。单向渗透和多层共压的缓释技术延长了防锈蚀循环。LLDPE生产的气相薄膜不仅抗腐蚀(防水)和锈蚀，而且非常耐候、湿、盐水性和溶剂。产品有效期长，使用方便同时VCI防锈膜可100%回收，批量生产更经济环保。某工业公司对VCI气相抗锈蚀塑料薄膜进行了多年的研究，并进行了一系列研究、试验和评价。近年来，在冷轧薄板厂镀铬板的包装试验中，共挤吹涨拉伸薄膜的制造实验取得了成功。工艺生产的VCI气相锈蚀塑料包装取代了最初的包装标准“气相锈蚀纸+塑料袋”，包装试验钢卷存放在露天仓库两个月，开卷检验显示效果气相防锈膜包装VCI工艺降低钢卷包装的总体成本，而且可以简化包装过程，提高操作效率。同时，可回收再利用符合生态发展趋势。

结语：

目前，对于包装材料行业，金属包装材料肯定会发展低碳。低碳钢板由钢锭或模具钢同时制成，强度高、刚性强、成本低，具有良好的加工性能好优势，最大的优势是更加环保。

参考文献：

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