防锈淀粉胶粘剂的研究

黄子发

防锈淀粉胶粘剂的研究

黄子发

（湖南都市职业学院）

介绍了防锈淀粉胶粘剂和防锈瓦楞纸板的制备方法，通过加入不同量缓蚀剂，在1%HAc环境中对金属铁片进行锈蚀实验，研究亚硝酸二环己胺淀粉胶粘剂对金属铁片锈蚀的影响。结果表明：当亚硝酸二环己胺量为0.6g（氧化淀粉胶重量百分比为6%）时，制备的淀粉胶粘剂和瓦楞纸板对铁片的缓蚀效果最佳。

氧化淀粉胶粘剂；亚硝酸二环己胺；瓦楞纸板

1 前言

金属材料及制品在生产、贮存、运输和使用中都会受到环境因素的影响，而受到不同程度的锈蚀。金属锈蚀给国家造成巨大的经济损失，故国内外对防锈材料的研究更加关注[1]。目前我国已开始研究既具缓蚀作用又具备防护功能的包装材料——防锈瓦楞纸箱。

纸包装制品在包装工业各大门类产品种列首位，占据较大的比重。在我国，其产值占据包装工业总产值近40%；在经济发达国家，占45%以上。而瓦楞纸箱产值占纸包装制品总产值的60%以上[2]。

瓦楞纸箱具有质轻、抗压、耐戳穿、缓冲防震等机械性能；以及良好的装潢印刷适性，能够再循环利用，无污染等优点。如今在各类包装容器中，无论是运输还是销售包装，其使用量均首屈一指，成为包装领域的佼佼者[3]。

气相缓蚀剂作为一种挥发性缓蚀剂，在常温下能挥发出具有缓蚀作用的气体从而抑制金属的锈蚀作用[4]。亚硝酸二环己胺因具有优秀缓蚀性能而被广泛应用，而淀粉胶粘剂在瓦楞纸箱的制备中必不可少。本文以亚硝酸二环己胺与淀粉胶混合后，研究其对瓦楞纸箱缓蚀性能的影响。

2 实验

2.1 实验原料

胶粘剂：氧化淀粉胶粘剂（工业级）；

气相缓蚀剂：亚硝酸二环己胺（工业级）；

1%HAc溶液；

单面瓦楞纸板；

里纸。

2.2 实验仪器

电子天平、温度计、量筒、烧杯。

2.3 缓蚀胶粘剂的制备

将亚硝酸二环己胺按一定比例加入氧化淀粉胶粘剂中，混合均匀即可。

2.4 缓蚀瓦楞纸板制备

裁取5片150mm×120mm的单面瓦楞纸板；分别在未贴里纸的纸面上均匀涂布含有不同量的缓蚀胶粘剂，贴上相同规格的里纸；对其施加适当压力，自然干燥1h左右，得缓蚀瓦楞纸板。

2.5 缓蚀试验装置

醋酸溶液的蒸汽能加速铁片腐蚀，本实验将1%HAc溶液的蒸汽作为腐蚀剂。将制成的缓蚀淀粉胶、缓蚀瓦楞纸板分别按图1中（a）和（b）装置进行缓蚀试验。

图1 缓蚀试验装置示意图

3 实验及结果分析

不同量亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂对金属铁锈蚀的影响。

不同比例的亚硝酸二环己胺与氧化淀粉胶混合，进行缓蚀试验，步骤如下：

（1）用5个50mL小烧杯（1～5），按表1加入不同量缓蚀剂，再向小烧杯中加入10g胶粘剂搅拌均匀，然后将小烧杯分别放置到盛有50mL1%醋酸溶液的500mL的5个大烧杯中；

（2）把5个打磨好的铁片分别悬挂在大烧杯中，位置靠近小烧杯口，密封大烧杯；

（3）隔一段时间观察铁片生锈情况并记录。所得结果如表1，并绘制图2。

表1 不同量亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂对金属铁锈蚀的影响

图2 不同量亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂对金属铁锈蚀的影响

从图2可知：在没有加入亚硝酸二环己胺的1号杯生锈速度和生锈率最大，24h后全部被腐蚀；2号到5号杯铁片生锈速度和生锈率都相对减小。这说明酸性环境中亚硝酸二环己胺对金属铁具有缓蚀效果。

分析原因有两方面：①金属铁表面上有大量的自由电子，带负电荷，它会和带正电荷的氧化淀粉胶结合，吸附在金属表面，阻碍醋酸分子的进入，起到防锈作用；②Fe3+会和羟基离子进行反应，生产可溶性化合物，从而改变金属表面化学性质，也起到防锈作用。

从表中可知缓蚀剂加入量越大，缓蚀效果越好，当含量达到0.6g时，金属表面已形成一层保护层，因此在增加缓蚀剂，其缓蚀效果变换不明显。所以，当亚硝酸二环己胺量为0.6g，也就是氧化淀粉胶重量百分比为6%，缓蚀效果最佳。

不同量亚硝酸二环已胺氧化淀粉胶粘剂裱制的瓦楞纸板对金属铁锈蚀的影响

（1）用5个50mL小烧杯中加入10g氧化淀粉胶粘剂，再按表2加入不同量缓蚀剂，搅拌均匀；

（2）裁取5张100mm×100mm的单面瓦楞纸板和5张同规格的里纸；

（3）分别在单面瓦楞芯面楞峰按表2涂布不同量的亚硝酸二环己胺的氧化淀粉胶并裱制成瓦楞纸板。

（4）取一张瓦楞纸板和一片打磨好的铁片分别悬挂入盛有50ml1%HAc的溶液的500mL大烧杯中，密封大烧杯，观察并记录现象。结果记录列入表2，并绘图3。

由表2和图3可知：在没有加入亚硝酸二环己胺的1号杯中铁片生锈率和生锈速度最大，30h后全部生锈；加了亚硝酸二环己胺的2～5号杯中铁片生锈率和生锈速度都有所减少，由此表明亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂裱制的瓦楞纸板对铁片有缓蚀效果，随着缓蚀剂的增加，金属铁片缓蚀效果增加。

表2 不同量亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂裱制的瓦楞纸板对金属铁锈蚀的影响

图3 不同量亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂裱制的瓦楞纸板对金属铁锈蚀的影响

亚硝酸二环己胺从瓦楞纸板中挥发出来，在空气中浓度越大，金属铁表面的吸附量越多，阻隔了金属与外界环境的接触，故腐蚀速度减慢，缓蚀效果增加。而在加入不同量缓蚀剂的4号和5号杯中铁片生锈率和生锈速度基本相同，这是因为金属表面已形成了保护层，因此增加缓蚀剂浓度，其缓蚀效果变化不明显。当亚硝酸二环己胺量为0.6g（氧化淀粉胶重量百分比为6%）时，缓蚀效果最佳。

4 结论

（1）亚硝酸二环己胺氧化淀粉胶粘剂制备工艺简单，只需在氧化淀粉胶粘剂中加入所需量的亚硝酸二环己胺，搅拌均匀即可使用。氧化淀粉胶是环保型的胶粘剂。

（2）用亚硝酸二环己胺制得的防锈瓦楞纸箱不需其他包装即可达到防锈效果，做到省时、省力又可回收利用，节省原材料。

（3）亚硝酸二环己胺淀粉胶粘剂和用其制得的瓦楞纸箱都具有一定的缓蚀效果，当亚硝酸二环己胺量为0.6g（淀粉胶重量百分比6%）时，缓蚀效果最佳。

（4）防锈瓦楞纸箱具有重量轻、造型容易、防锈性能好的优点。

[1]张钦发.亚硝酸二环己胺与海泡石压片的力学及缓蚀性能[J].材料保护，2003，36（4），57～59.

[2]刘喜生.包装材料学[M].吉林：吉林大学出版社，1996，188.

[3]陈镜波.瓦楞纸板生产量现状[J].中国包装工业，2001，12（09）：15～16.

[4]张大全.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：高等教育出版社，2007，192～200.

[5]贺伦英.淀粉胶粘剂与瓦楞纸箱[M].长沙：国防科技大学出版社，1993：5～6.

TQ432

A

1004-7344（2016）33-0300-02

2016-11-1