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    摘要：闡述了氣相防銹塑料薄膜的發(fā)展歷史，并介紹了使用形式、應(yīng)用領(lǐng)域、制造方法和生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，技術(shù)指標(biāo)，以及目前該產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)情況。     關(guān)鍵詞：氣相防銹塑料薄膜　氣相緩蝕劑　防銹包裝　塑料薄膜　關(guān)鍵技術(shù)一、概述：氣相防銹塑料薄膜的歷史     氣相防銹塑料薄膜（Volatile Corrosion Inhibitor Film，簡(jiǎn)稱(chēng)VCIF）是將氣相緩蝕劑（Volatile Corrosion Inhibitor，簡(jiǎn)稱(chēng)VCI或Vapor Phase Inhibitor，簡(jiǎn)稱(chēng)VPI）以一定方式加到塑料薄膜中而形成的一種防護(hù)用內(nèi)包裝材料。氣相防銹塑料薄膜（通稱(chēng)VCI膜），主要是通過(guò)化學(xué)合成、篩選具有高溫（200℃）穩(wěn)定性和適宜蒸氣壓的氣相緩蝕劑（VCI），并使其以超微粉形態(tài)與PE混熔，制得高VCI含量的塑料母粒，藉此母粒添加于聚烯烴樹(shù)脂，經(jīng)共擠吹塑工藝制得。      與其他防銹包裝材料相比，具有透明、柔韌、可封焊、可加工成型、阻隔性高和美觀、方便、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。它的產(chǎn)生及發(fā)展歷史較氣相防銹紙晚。第一個(gè)關(guān)于此類(lèi)使用形式的配方是美國(guó)于1958公布的[1]，當(dāng)時(shí)沒(méi)有轉(zhuǎn)化成工業(yè)化生產(chǎn)。1962年日本也公布了類(lèi)似的配方。直到1963年法國(guó)才成功地生產(chǎn)了美國(guó)公布的第一個(gè)專(zhuān)利產(chǎn)品，名為“clear pak”薄膜。同年，美國(guó)又公布了第二個(gè)配方的專(zhuān)利。直到1970年有關(guān)此類(lèi)材料制造方法的專(zhuān)利才在日本出現(xiàn)。有色金屬用VCIF的配方是英國(guó)1973年首次公布的[2]。之后，西德、前蘇聯(lián)、比利時(shí)、巴西、法國(guó)、以色列等過(guò)紛紛發(fā)表此類(lèi)材料配方及制造方法的專(zhuān)利，其中以日本和美國(guó)最多。從實(shí)際應(yīng)用看，美國(guó)應(yīng)用較早并一直使用；日本研究較早但應(yīng)用較少，到目前為止已經(jīng)很少見(jiàn)到；韓國(guó)1993年開(kāi)始接觸VCIF，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；東南亞、臺(tái)灣等市場(chǎng)基本是代理美國(guó)公司的產(chǎn)品。     在我國(guó)，武漢材料保護(hù)研究所于70年代開(kāi)始進(jìn)行VCIF[3]的研制，并取得了很大成績(jī)，試產(chǎn)品經(jīng)綜合檢測(cè)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)時(shí)美軍VCIF產(chǎn)品規(guī)范，經(jīng)3年多的工業(yè)化試用，效果明顯。1992年朱曄峰申請(qǐng)了涂敷型VCIF的專(zhuān)利[4]；1999年曹海川獲得了吹塑法VCIF的專(zhuān)利[5]；2000年沈陽(yáng)防銹包裝材料公司提出了兩份VCIF的新型使用形式，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。二、基本原理1.金屬腐蝕機(jī)理     金屬在自然環(huán)境條件下會(huì)自發(fā)地由高能態(tài)向低能態(tài)轉(zhuǎn)變，即由不穩(wěn)定的金屬單質(zhì)形態(tài)向穩(wěn)定的金屬化合物形態(tài)轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變叫金屬的腐蝕，即金屬在環(huán)境介質(zhì)的作用下，發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞或變質(zhì)，腐蝕機(jī)理如圖一所示：圖中發(fā)生的變化可用下面的反應(yīng)式表述：陽(yáng)極：M－e→M＋陰極： O 2＋2H 2O＋4e→4OH－　　　　 nM＋nOH－→Mm(OH)n　　金屬逐漸變成金屬離子，進(jìn)而形成化合物而受到腐蝕。2.氣相防銹機(jī)理     為防止金屬的腐蝕，需要對(duì)金屬進(jìn)行防護(hù)處理?，F(xiàn)代對(duì)金屬及其制品最常用的封存防銹處理方法就是氣相緩蝕劑法，氣相緩蝕劑的主要應(yīng)用形式是將氣相緩蝕劑加入到一定形式的包裝材料上而形成氣相防銹包裝材料。最常用的是以紙和紙/塑為基材的氣相防銹紙。本項(xiàng)目研制的氣相防銹塑料薄膜是一項(xiàng)具有更新?lián)Q代意義的新型氣相防銹包裝材料。本項(xiàng)目的基本原理就是將現(xiàn)代氣相緩蝕劑技術(shù)與塑料加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使氣相緩蝕劑均勻、穩(wěn)定地混熔于塑料薄膜中，通過(guò)氣相緩蝕劑自身的特點(diǎn)——適宜的蒸汽壓而持續(xù)穩(wěn)定地?fù)]發(fā)出緩蝕劑蒸氣，這種緩蝕劑蒸氣通過(guò)與金屬離子反應(yīng)、形成鈍化膜絡(luò)合物、改變金屬表面的酸堿環(huán)境及在金屬表面形成憎水膜等形式鈍化金屬表面，從而起到防止或延緩金屬銹蝕的發(fā)生，見(jiàn)圖二。三、 氣相防銹塑料薄結(jié)構(gòu)形式     VCIF按其結(jié)構(gòu)、功能和制造工藝可分為多種形式，并有各自的特點(diǎn)和適用范圍。目前共有涂敷型和擠出吹塑型兩種。涂敷型薄膜是以聚乙烯、聚丙烯或其它塑料薄膜為載體，將膠粘劑、VCI和溶劑等均勻涂在經(jīng)電暈處理的薄膜上并烘干而成。生產(chǎn)方法類(lèi)似于氣相防銹紙。這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn)：VCI選用范圍廣泛、防銹效果好、不受高溫的限制；前期防銹迅速；生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單。同時(shí)也存在下列不足：外觀均勻性差；透明度不好；涂層容易被蹭掉而粘在金屬制品上或受到損失；溶劑（如乙醇、甲苯、汽油等）的烘干消耗能量并造成一定的環(huán)境污染。本方法在VCIF產(chǎn)生的初期曾作為一種基本方法進(jìn)行了較充分的研究，隨著共擠吹塑方法的產(chǎn)生，這種方法的研究和應(yīng)用便停留在一定程度和規(guī)模上。期間雖然有人進(jìn)行了類(lèi)似方法——印刷VCIF的研究，并獲得了專(zhuān)利，但也只限于科研范圍內(nèi)而為獲得廣泛應(yīng)用。目前該方法生產(chǎn)的薄膜在國(guó)內(nèi)外大型專(zhuān)業(yè)制造廠中只有印刷生產(chǎn)該產(chǎn)品。擠出吹塑法是將VCI直接混入塑料粒子中經(jīng)共擠吹塑而成，或?qū)CI通過(guò)造粒再與塑料粒子共擠吹塑而成。與涂敷型產(chǎn)品相比，具有透明度高、外觀清潔、美觀、易于加工等特點(diǎn)，是當(dāng)今氣相防銹塑料薄膜的主流。不足之處是前期防銹效果緩慢、VCI在生產(chǎn)過(guò)程中（155－200℃）易汽化、液化或變質(zhì)而影響制造工藝和防銹效果、阻隔性較涂敷型小、易凝露等。隨著VCI合成水平的提高、范圍的擴(kuò)大及相應(yīng)添加劑的開(kāi)發(fā)和結(jié)構(gòu)的調(diào)整，上述問(wèn)題將得到很大程度的改善，并在將來(lái)幾十年會(huì)作為防銹包裝材料的主要產(chǎn)品之一而得到進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。四、 氣相防銹塑料薄膜關(guān)鍵技術(shù)：1.氣相緩蝕劑的篩選與處理     由于塑料加工條件一般是在150℃～195℃之間，而常用的傳統(tǒng)氣相緩蝕劑穩(wěn)定的溫度范圍多在100℃以下，少數(shù)加工溫度較高的緩蝕劑氣相防銹效果也不理想，因此，篩選具有較高加工溫度并具有優(yōu)良?xì)庀喾冷P性能的氣相緩蝕劑便成為關(guān)鍵技術(shù)之一。另外，由于氣相緩蝕劑粒度較大，為盡量減少對(duì)塑料薄膜的固有的物理性能的影響，滿(mǎn)足塑料薄膜的外觀要求，需對(duì)氣相緩蝕劑進(jìn)行粒度處理，即對(duì)其進(jìn)行超微粉碎，同時(shí)還要防止帶入潮氣。2.氣相緩蝕劑與塑料的預(yù)處理    為實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的工業(yè)化生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少?gòu)U品率和中間控制環(huán)節(jié)，將處理好的氣相緩蝕劑與專(zhuān)門(mén)的塑料混合，同時(shí)加入多種加工助劑進(jìn)行混合造粒，從而形成高VCI含量的塑料母粒。所以采取VCI母料制造技術(shù)是制造合格氣相防銹塑料薄膜的必要手段。    常用有效的VCI有多種，但其加工溫度基本限制在100℃以?xún)?nèi)，溫度稍高，在加工薄膜的過(guò)程中就會(huì)發(fā)生“滑料”、氣泡、氣味、“斷膜”、分解失效等生產(chǎn)工藝和性能質(zhì)量問(wèn)題，因而不能使用。因此篩選加工溫度合適、高效的緩沖劑成為國(guó)際業(yè)內(nèi)公認(rèn)的難題。我公司查閱了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)文獻(xiàn)，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室效果驗(yàn)證，篩選出具有優(yōu)良性能的緩蝕劑，或適當(dāng)配伍有明顯協(xié)同效應(yīng)的緩蝕劑。我公司成功地改性、合成了含氮雜環(huán)化合物TTA、有機(jī)酸鹽B及鈍化型無(wú)機(jī)緩蝕劑C，并嚴(yán)格按照一定比例進(jìn)行復(fù)配，然后以特定工藝混合，獲得了緩蝕效果良好，并且具有高溫（200℃）穩(wěn)定性的緩蝕劑組合。3.VCI塑料母粒的制造技術(shù)     具有高溫穩(wěn)定性的氣相緩蝕劑經(jīng)特殊處理與必要的添加劑和載體樹(shù)脂混合，利用雙螺桿造粒機(jī)在嚴(yán)格控制各段溫度曲線和相關(guān)工藝參數(shù)的條件下，制得高VCI含量并易于分散的VCI塑料母粒。     為了使VCI在塑料膜中分散均勻，并且使VCI的防銹性能充分發(fā)揮和保證產(chǎn)品良好的外觀及生產(chǎn)穩(wěn)定性，特別是減少對(duì)膜本身的物理指標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。需要對(duì)VCI進(jìn)行超微粉碎。同時(shí)為防止薄膜產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)禁帶入潮氣等其他雜質(zhì)。常用的干式粉碎設(shè)備一般很難達(dá)到這種精度，而濕式粉碎設(shè)備雖然能粒度滿(mǎn)足要求，但會(huì)帶來(lái)水等物質(zhì)，這是薄膜生產(chǎn)所嚴(yán)禁的。因此，超微粉碎也是難點(diǎn)之一。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外多家專(zhuān)業(yè)粉碎設(shè)備的考察和試磨，并經(jīng)造粒、吹膜、試驗(yàn)等系統(tǒng)評(píng)價(jià)，最終確定采用硫化床式氣流磨進(jìn)行VCI的超微粉碎。該設(shè)備粉碎粒度可達(dá)到3微米左右，并且不會(huì)帶來(lái)潮氣等雜質(zhì)，能滿(mǎn)足本項(xiàng)目需要。