马 颖 刘建容 方彩珍 郎丰军 石争鸣 黄先球张万灵 何 锐 王 靓
(1.武汉钢铁(集团)公司研究院 湖北 武汉:430080;2.武汉市海鸥防锈包装材料有限公司 湖北 武汉:430050)
为了解决传统金属制品包装材料存在的缺陷,提高薄膜类包装材料的物理强度和防锈性能,适应冶金板材、卷材和大型机电产品重载包装的需要,本文研制了一种功能环保气相防锈薄膜,由基体塑料与气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料组成混合共挤吹塑而成,无毒性成份、防锈效果好、成本低廉、既能适于黑色金属、又能适于有色金属防锈包装。不仅有利于国内敞蓬运输,露天存放条件下的冷轧产品防锈,尤其是高附加值的硅钢片、极薄板的封存防锈;而且包装成本低于现在使用的防锈纸-塑料薄膜复合包装成本,不但能给本企业创造良好的经济效益,符合节约型企业原则,而且能回收再次利用,对环境保护,节约国家资源具有重大的社会效益。
IF钢冷轧钢板、镀锌板、镀锡板、硅钢片,剪切成50mm×50mm×0.8mm等规格试样。
多功能环保气相防锈薄膜的组分,按重量配比由基体塑料与添加剂混合共挤吹塑而成,添加剂按重量配比由气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料组成。
通过系列筛选试验,前后制作了五种气相防锈塑料薄膜小样。
多功能环保气相防锈薄膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)基体塑料原料的选取:按所述重量配比选择吹塑温度在130℃~200℃范围内的塑料颗粒备用;
(2)添加剂原料的选取:按所述重量配比选择气相缓蚀剂、分散润滑剂和载体塑料备用;其中,气相缓蚀剂选择四硼酸钠、钼酸铵和月桂酸环己胺三种物质的组合,钼酸铵和月桂酸环己胺熔点在170℃~200℃范围内,载体塑料也选择吹塑温度在130℃~200℃范围内的塑料颗粒;
(3)添加剂的制备:将步骤(2)所选择的载体塑料、气相缓蚀剂和分散润滑剂投入到高速捏合机中混合15~30分钟,通过高速捏合机产生的磨擦热使载体塑料颗粒发粘、使分散润滑剂在剪切热的作用下熔化,当气相缓蚀剂均匀地粘附在载体塑料上时出料,自然冷却,再投入造粒机中进行造粒;
(4)气相防锈薄膜的制备:将步骤(3)所获得的添加剂颗粒与步骤(1)选择好的塑料颗粒混合均匀,投入到吹塑机的挤出料桶中,在150℃~180℃的温度范围内进行共挤吹膜,即可制成多功能环保气相防锈薄膜。
对五种环保气相防锈薄膜进行了防锈性能和物理性能评定
制作的五种环保气相防锈薄膜外观见表1。
表1 五种环保气相防锈薄膜外观评定结果
表1结果表明,由5#配方制作的环保气相防锈薄膜外观最好,缓蚀剂未析出,膜透明。
对五种环保气相防锈薄膜进行了性能评定,由于物理性能试验项目多且试验方法较复杂,所以首先进行防锈性能试验,之后再将筛选出防锈性能好的防锈塑料薄膜进行其它性能试验。
对五种环保气相防锈薄膜进行了气相防锈甄别试验,试验结果如表2:
表2 五种环保气相防锈薄膜甄别试验结果
表2结果表明,1#~5#环保气相防锈薄膜该项性能均达到JB/T6067(气相防锈塑料薄膜技术条件)中7周期的指标,但现用防锈纸武钢验收标准为9周期,所以除1#、2#防锈塑料薄膜外,其余三种薄膜均达到武钢指标要求,其中5#环保气相防锈薄膜防锈性又优于其它防锈塑料薄膜,4#防锈塑料薄膜次之。
对五种环保气相防锈薄膜进行了湿热试验,试验结果如表3:
表3 五种防锈塑料薄膜湿热试验结果
由湿热结果可见,1#、3#环保气相防锈薄膜耐湿热性能不合格,2#环保气相防锈薄膜耐湿热性能达到JB/T6067指标,4#、5#环保气相防锈薄膜则分别达到和超过武钢技术指标,表明5#环保气相防锈薄膜耐湿热性能最好,其次是4#环保气相防锈薄膜。
对五种环保气相防锈薄膜进行了气相缓蚀能力试验,试验结果如表4:
表4 五种环保气相防锈薄膜气相缓蚀能力试验结果
表4结果表明,1#、4#环保气相防锈薄膜气相缓蚀能力不合格,其余环保气相防锈薄膜均达到技术指标。
综合上述性能指标,可以看出5#环保气相防锈薄膜无论在外观、防锈性能、湿热性能还是气相缓蚀能力均高于其他。
进一步对5#环保气相防锈薄膜进行拉伸强度、断裂伸长率的检测,结果如表5所示:
表5 5#环保气相防锈薄膜拉伸强度、断裂伸长率检测结果
结果表明,5#环保气相防锈薄膜拉伸强度和断裂伸长率均超过GB13022规定的标准值,完全合格之后将5#环保气相防锈薄膜与现用防锈纸一起进行了防锈性对比试验,结果见表6。
表6 5#保气相防锈薄膜与防锈纸防锈性试验结果
表6结果表明,5#环保气相防锈薄膜的防锈性优于现用气相防锈纸。
以国内外同类产品为对比,对5#环保气相防锈薄膜进行各类性能试验,试验数据见表7。
从对比试验结果可知,制备的5#防锈薄膜在气相防锈甄别试验、湿热试验和气相缓蚀能力试验中均优于或等于国外同类产品,但其售价只有国外同类产品的二分之一或三分之一,且无毒副作用,不污染环境,符合国家环保标准的要求,完全可以取代进口产品
综上所述,多功能环保气相防锈薄膜具有优良的防锈性能,其防锈性能优于国内外同类产品。同时薄膜透明,具有良好的防水、耐油性能,并具有低温不发生性质改变,粘合性好,强度高,韧性好的优点。
表7 5#与国内外气相防锈塑料薄膜性能对比试验
因此,最终确定多功能环保气相防锈薄膜的主要组分为(质量分数):
聚乙烯 92%
四硼酸钠 1%
钼酸铵 2%
月桂酸环己胺 3%
聚乙烯蜡 0.2%
乙烯—醋酸乙烯共聚物 1.8%
包装使用过程中不会排放有毒有害气体、不生产异味、不污染环境,完全满足国家环保标准的要求,确保工作人员健康。而且由于材料单一,成本低于传统的纸—塑复合薄膜包装材料,属于无公害节约型包装材料,不仅能给企业带来良好的经济效益,而且能回收再次利用,对环境保护和国家资源的节省具有重大的社会效益。
(1)制备薄膜所采用的气相缓蚀剂与塑料基材的熔点接近,容易渗透到塑料基材中与其融合为一体,具有强度高、密封性能稳定、防锈性能好的特点,不仅能长时间防水、防潮和防锈,而且能耐盐碱、化学介质及高温高湿,对被包装产品的隔离或屏蔽性好,使外界有害气体、水份等腐蚀介质难以渗透到包装内。
(2)制备的薄膜适合于多种金属材料如钢材、铜材、铝材、镀锌板、镀锡板、硅钢板等的防锈包装,有利于国内敞蓬运输、露天存放条件下的冷轧产品防锈,尤其是高附加值的硅钢片、极薄板的封存防锈。
(3)由物理性能试验结果表明,研制的气相防锈塑料薄膜透明,具有良好的防水、耐油、耐热老化性能,并具有低温不发生性质改变,粘合性好,强度高,韧性好的优点。
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