碳钢用环保型气相防锈膜的制备与试验评价.pdf

摘要

摘要

气相防锈技术在现代工业中的应用日益广泛，而气相防锈包装材料的研制是关键

之一。气相防锈膜具有良好的阻气、透明与加工性以及环境适应性等，是气相防锈包

装材料研究的重点。目前商业化应用中气相防锈膜中的防锈剂配方主要是由胺类、亚

硝酸盐类等组成，毒性较大，对环境影响日益突出。近年来随着环保要求的提高，低

毒、高效的气相防锈产品开发成为研究热点与难点，开发环保、高效的气相防锈膜具

有重要的工程价值。

本课题针对碳钢气相防锈包装，首先研究单组份的苯甲酸钠、正辛酸、钼酸铵的

挥发以及缓蚀性能；其次通过正交试验得到一缓蚀性能高效的复合气相缓蚀剂配方。

并利用电化学、接触角、XPS等手段对复合气相缓蚀剂的缓蚀性能与机理进行测定分

析；最后将复合气相缓蚀剂与LDPE树脂相结合，制备气相防锈膜，分析气相缓蚀剂

添加量对薄膜相关性能的影响。主要研究结论如下：

（1）碳钢用环保型气相缓蚀剂的复配。苯甲酸钠、正辛酸、钼酸铵三种气相缓蚀

剂中，正辛酸挥发性能最好，失重率为13.55%，缓蚀效率也最高，为91.35%。苯甲

酸钠、钼酸铵单独使用时对碳钢缓蚀效率均不显著，分别为20.54%、11.35%。当两者

复配后缓蚀协同作用显著，缓蚀效率提高至67.57%。通过三因素三水平正交试验得到

了苯甲酸钠、正辛酸、钼酸铵复配后的最佳配比为3:1:1，对碳钢缓蚀效率达到96.22%。

电化学试验表明复合气相缓蚀剂对金属腐蚀的阳极溶解反应有良好的抑制作用，且随

着缓蚀剂浓度的增加，腐蚀电流密度减小，电荷转移电阻升高，缓蚀性能也越好。

（2）复合气相缓蚀剂的缓蚀性能与机理研究。电化学试验表明，温度由298K升

高到348K的过程中，碳钢腐蚀电流密度由4.8μA·cm-2增大至22.32μA·cm-2，电荷转

移电阻由9657Ω·cm-2降至1800Ω·cm-2，表明气相缓蚀剂对碳钢的缓蚀性能逐渐降低；

紫外光谱、接触角、XPS分析发现，复合气相缓蚀剂中的π-电子与金属空位d轨道之

间发生了相互作用；复合气相缓蚀剂吸附在碳钢表面形成了缓蚀膜，使碳钢与水蒸气

的接触角增大，从而提高其拒水能力；同时，脱离气相缓蚀剂气氛后，该缓蚀膜对碳

钢仍具备一定的缓蚀性能，但缓蚀效果并不显著。复合气相缓蚀剂在碳钢表面的吸附

遵循Langmuir吸附模型，可自发地以物理方式吸附在碳钢表面。

（3）气相防锈膜的制备。将复合气相缓蚀剂分别以1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的

比例与LDPE树脂共混，挤出吹塑制备气相防锈膜，测定分析膜性能。结果表明，随

着气相缓蚀剂含量的增加，气相防锈膜其透光、阻隔、力学性能下降；气相缓蚀剂含

量大于1.5%防锈膜，交变湿热试验9个周期碳钢试样无锈蚀，符合GB/T19532—2018

《包装材料气相防锈塑料薄膜》要求。

关键词：气相防锈包装；碳钢；环保；复配；气相防锈膜

I

Abstract

Abstract

Theapplicationofvaporphaserustpreventioninmodernindustryisbecoming

increasinglywidespread,andthedevelopmentofvaporphaserustpreventionpackaging

materialsisoneofthekeyfactors.Vaporphaseantirustfilmhasgoodgasresistance,

transparency,processability,andenvironmentaladaptability,whichisthefocusofresearch

onvaporphaseanti