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      氣相防銹塑料薄膜的發展與可持續發展探討

      氣相防銹塑料薄膜的發展與可持續發展探討

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-08-20
      • 訪問量:0

      【概要描述】金屬材料由于與其所處環境介質發生化學或電化學作用而引起變質和破壞,這種現象稱為腐蝕。根據金屬腐蝕的反應機理,腐蝕可以分為電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質因發生電化學作用而產生的破壞;化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。其中, 電化學腐蝕是最常見、最普遍的腐蝕,因為只要組成環境的介質中有凝聚態的水存在,金屬的腐蝕就會以電化學腐蝕的形式進行。

      氣相防銹塑料薄膜的發展與可持續發展探討

      【概要描述】金屬材料由于與其所處環境介質發生化學或電化學作用而引起變質和破壞,這種現象稱為腐蝕。根據金屬腐蝕的反應機理,腐蝕可以分為電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質因發生電化學作用而產生的破壞;化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。其中, 電化學腐蝕是最常見、最普遍的腐蝕,因為只要組成環境的介質中有凝聚態的水存在,金屬的腐蝕就會以電化學腐蝕的形式進行。

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-08-20
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      1.金屬氣相防銹原理

      1.1金屬的腐蝕

      金屬材料由于與其所處環境介質發生化學或電化學作用而引起變質和破壞,這種現象稱為腐蝕。根據金屬腐蝕的反應機理,腐蝕可以分為電化學腐蝕和化學腐蝕。電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質因發生電化學作用而產生的破壞;化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。其中, 電化學腐蝕是最常見、最普遍的腐蝕,因為只要組成環境的介質中有凝聚態的水存在,金屬的腐蝕就會以電化學腐蝕的形式進行。

      1.2氣相防銹塑料薄膜的防銹原理

      氣相防銹塑料薄膜的防銹防銹作用其實是氣相防銹劑以塑料薄膜為載體發揮防銹作用的。氣相防銹劑即氣相緩蝕劑(簡稱VCI或VPI)能夠在常溫常壓下直接汽化(或升華),在常溫常壓和相對封閉的條件下,氣相防銹劑利用其本身的材料特性和高分子樹脂分子結構的差異起到升華作用,即氣相防銹劑在塑料薄膜包裝內部作穩定而均勻的遷移,隨之汽化,其汽化擴散的氣體逐漸達到飽和狀態。氣相防銹劑會彌漫浸附著在塑料薄膜包裝內的金屬制品表面和構件內部,形成致密而透明的氣態保護層,以阻止金屬被腐蝕。而且因為防銹劑分子是以氣體狀態存在的,具有無孔不入的功能,不管金屬制品內外部的形狀多么復雜,其防銹氣體仍可有效地附著于金屬構件的內外表面部位,阻止金屬制品的氧化,從而獲得理想的防銹效果。

      2.氣相防銹塑料薄膜的發展現狀

      氣相防銹塑料薄膜是將緩蝕劑以一定方式加到塑料薄膜中而形成的一種防銹包裝材料。早期主要以涂敷型防銹膜為主要代表,隨著加工工藝的革新,目前成熟的氣相防銹塑料薄膜產品是經擠出吹塑加工而成,即VCI以微粉形式加入到與之相容性良好的高分子樹脂中,經擠出造粒制成VCI塑料母粒,藉此母粒添加到聚烯烴樹脂中,再經擠出吹塑制成薄膜?,F在市場上常用的是將防銹母粒和聚乙烯(PE)樹脂等通

      過一定的工藝吹塑成不同規格的塑料薄膜。例如蘇州啟陽防銹科技有限公司就是采用其自主研發的氣相防銹母粒與LDPF樹脂混合采用國際先進三層共擠吹膜生產線吹塑制成。

      上世紀九十年代末,我國擁有了氣相防銹塑料薄膜制造的自主知識產權,打破了國際上的技術壟斷,實現了氣相防銹塑料薄膜的國產化,使該材料得到迅速普及應用。隨著應用領域的不斷擴展,對氣相防銹塑料薄膜的性能要求也呈多功能化。

      按功能和結構可分為如下主要型式:

      普通多金屬用氣相防銹塑料薄膜:氣相緩蝕劑微粉均勻分散在塑料薄膜中形成的產品,結構簡單,用量最大;

      抗靜電型:在普通型防銹薄膜中加入抗靜電劑而形成的具有抗靜電功能的塑料薄膜,主要用于有抗靜電要求的電子、電器產品和設備防銹包裝;

      拉伸型:具有超高伸長率,耐穿刺,具有自粘性,可用于金屬部件的貼體緊密纏繞包裝;

      收縮型:遇熱可收縮的防銹薄膜,主要用于金屬件的緊固包裝;

      增強型:通過復合高強材料而制成的具有高強度(如拉伸強度、戳穿強度、撕裂強度等)的復合材料,廣泛應用于重型金屬制品防銹包裝;

      高阻隔型:通過多層共擠或復合而制成的具有高阻隔性能的薄膜,如鋁塑復合型防銹膜等,該類材料具有低透濕度、低透氣性等特點,尤其適用于高精密、高附加值產品的長期封存防銹。

      氣相防銹塑料薄膜具有很多紙類產品所不具備的特點,如透明、美觀、防水、耐油、密閉性好、可回收再利用,環保等,廣泛應用于機電、汽配和武器裝備等領域。

      3.氣相防銹塑料薄膜的可持續發展

      3.1產品規劃,堅持可持續發展

      安全、環保、可持續發展型產品已經體現在生產、生活等各個領域。實施綠色包裝,對產品進行綠色設計是世界各國努力的方向和關注的重點。作為先進防銹包裝技術的代表,氣相防銹塑料薄膜的綠色設計應著重從選用安全、高效、多功能的氣相緩蝕劑,選擇可回收再利用或可降解的載體材料,采用創新的制造工藝,對廢棄物進行有效的回收再利用,實現綠色氣相防銹塑料薄膜包裝的設計目標。

      3.2選用安全、高效的原料,打造綠色源頭

      3.2.1氣相緩蝕劑的選用,堅持多元化、高效能、綠色環保

      氣相緩蝕劑的種類有很多種,下面每一類列舉一種物質來說明:

      類別

      緩蝕劑

      作用金屬

      危害性

      單獨使用

      有機胺及其鹽類

      六次甲基四胺(烏洛托品)

      黑色金屬、鋁合金

      無明顯毒性

      可以

      有機酸及其鹽類

      3,5-二硝基苯甲酸六次甲基亞胺

      萬能氣相緩蝕劑

      無明顯毒性

      可以

      亞硝酸鹽類

      亞硝酸鈉

      黑色金屬

      有毒

      可以

      碳酸鹽類

      碳酸環己胺

      鋼、鑄鐵

      無毒

      可以

      雜環化合物

      苯并三氮唑

      銅、銀

      無毒

      可以

      鉻酸鹽類

      鉻酸環己胺

      鋼、銅、鋁、鋅

      有毒

      可以

      一種氣相緩蝕劑單獨使用效果不是很好,且效用單一,將不同的氣相緩蝕劑復合使用效果會更好,例如將烏洛托品與苯甲酸鈉、亞硝酸鈉復配使用,能夠綜合這三者的優勢作用,對金屬適用范圍廣,緩蝕效果更理想,作用時間更長。根據國家環保要求包裝材料中以下物質為限制性物質:Cd鎘、Pb鉛、Hg汞、Cr六價鉻、多溴聯苯、多溴聯苯醚、鄰苯二甲酸酯、多環芳香烴、鹵素、全氟辛酸鹽類和脂類、聚氯乙烯等物質。

      基于環境保護和可持續發展戰略的需要,工業緩蝕劑不僅要求緩蝕性能好,還要求安全環保,對環境和人類不產生危害和不良的影響,提出環境友好型緩蝕劑的研發與開發。肉桂醛、苯甲酸鹽、脂肪酸、脂肪胺、羧酸鹽、葡萄糖酸及其鹽類、氨基酸衍生物類、硅酸鹽、磷酸鹽等等都為環境友好型氣相緩蝕劑。

      3.2.2塑料原料樹脂,堅持選用功能性、環保型材料

      常用的塑料原料及功能見下表:

      學名

      簡稱

      中文學名

      俗稱

      用途

      Polyethylene

      PE

      聚乙烯

       

      食品包裝袋、餐具

      Polypropylene

      PP

      聚丙烯

      百折膠,塑料

      微波爐餐盒

      High Density Polyethylene

      HDPE

      高密度聚乙烯

      硬性軟膠

      清潔用品、沐浴產品

      Low Density Polyethylene

      LDPE

      低密度聚乙烯

       

      保鮮膜、塑料膜等

      Linear Low Density Polyethylene

      LLDPE

      線性低密度聚乙烯

       

       

      Polyvinyl Chloride

      PVC

      聚氯乙烯

      搪膠

      很少用于食品包裝

      Polyethylene Terephthalate

      PET

      聚對苯二甲酸乙二醇酯

      聚酯

      礦泉水瓶、碳酸飲料瓶

      Polybutylene Terephthalate

      PBT

      聚對苯二甲酸丁酯

       

       

      Polyamide(Nylon 6.66)

      PA

      聚酰胺

      尼龍

       

      Polycarbonates

      PC

      聚碳酸樹酯

      防彈膠

      水壺、水杯、奶瓶

      Polyacetal

      POM

      聚甲醛樹酯

      賽鋼、奪鋼

       

      Polyphenyleneoxide

      PPO

      聚苯醚

      Noryl

       

      Polyphenylenesulfide

      PPS

      聚亞苯基硫醚

      聚苯硫醚

       

      Polyurethanes

      PU

      聚氨基甲酸乙酯

      聚氨酯

       

      Polystyrene

      PS

      聚苯乙烯

       

      碗裝泡面盒、快餐盒

      3.3包裝廢棄物處理,堅持循環利用,可持續發展

      開發可降解塑料載體。使用可降解樹脂材料作為氣相緩蝕劑的載體,生產可降解氣相防銹塑料薄膜,從源頭杜絕包裝垃圾污染。

      包裝廢棄物的回收利用是目前世界綠色包裝和循環經濟最重要的一個方面,防銹包裝的回收利用具有良好的經濟效益和生態效益。鑒于氣相防銹塑料薄膜的種類較多,回收處理上應分類收集和處理,方便再利用。應加大在廢棄氣相防銹塑料薄膜的回收再利用方面的技術和資金方面的投入。

      4.氣相防銹塑料薄膜的可持續發展展望

      氣相防銹塑料薄膜作為一種新興的產品和技術,在金屬防腐領域發揮越來越重要的作用,在環境保護和可持續發展的要求下,氣相防銹塑料薄膜會有以下發展趨勢:氣相防銹薄膜用緩蝕劑向通用、高效、無毒環保方向發展。適用于多金屬防銹保護的通用型不含亞硝酸鹽等有害物質的氣相防銹薄膜制品;向著產品結構多樣化、形式多元化、基材樹脂多樣化方向發展,例如氣相防銹生物降解膜、聚醋酸乙烯防銹膜等。

      參考文獻:

      [1]張大全.氣相緩蝕劑及其應用[M].北京:化學工業出版社.2007.5.

      [2]蔣偉,龔敏,趙金平.天然植物綠色緩蝕劑的研究進展[J].腐蝕科學與防護技術,2007,19(4):278—281.

      [3]孫凱.氣相防銹塑料薄膜的發展趨勢及改進方向[期刊論文].塑料包裝.2014(3).

      [4]劉宏,唐艷秋,沈萍,白芳,周顯良,趙柏東.氣相防銹包裝材料的綠色設計[期刊論文].2010.07.002.

      [5]吳蔭順,鄭家燊.電化學保護和緩蝕劑應用技術[M].北京:化學工業出版社.2005.6.

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