防銹淀粉膠粘劑的研究

黃子發(fā)

防銹淀粉膠粘劑的研究

黃子發(fā)

（湖南都市職業(yè)學(xué)院）

介紹了防銹淀粉膠粘劑和防銹瓦楞紙板的制備方法，通過加入不同量緩蝕劑，在1%HAc環(huán)境中對金屬鐵片進(jìn)行銹蝕實(shí)驗(yàn)，研究亞硝酸二環(huán)己胺淀粉膠粘劑對金屬鐵片銹蝕的影響。結(jié)果表明：當(dāng)亞硝酸二環(huán)己胺量為0.6g（氧化淀粉膠重量百分比為6%）時(shí)，制備的淀粉膠粘劑和瓦楞紙板對鐵片的緩蝕效果最佳。

氧化淀粉膠粘劑；亞硝酸二環(huán)己胺；瓦楞紙板

1 前言

金屬材料及制品在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸和使用中都會受到環(huán)境因素的影響，而受到不同程度的銹蝕。金屬銹蝕給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，故國內(nèi)外對防銹材料的研究更加關(guān)注[1]。目前我國已開始研究既具緩蝕作用又具備防護(hù)功能的包裝材料——防銹瓦楞紙箱。

紙包裝制品在包裝工業(yè)各大門類產(chǎn)品種列首位，占據(jù)較大的比重。在我國，其產(chǎn)值占據(jù)包裝工業(yè)總產(chǎn)值近40%；在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，占45%以上。而瓦楞紙箱產(chǎn)值占紙包裝制品總產(chǎn)值的60%以上[2]。

瓦楞紙箱具有質(zhì)輕、抗壓、耐戳穿、緩沖防震等機(jī)械性能；以及良好的裝潢印刷適性，能夠再循環(huán)利用，無污染等優(yōu)點(diǎn)。如今在各類包裝容器中，無論是運(yùn)輸還是銷售包裝，其使用量均首屈一指，成為包裝領(lǐng)域的佼佼者[3]。

氣相緩蝕劑作為一種揮發(fā)性緩蝕劑，在常溫下能揮發(fā)出具有緩蝕作用的氣體從而抑制金屬的銹蝕作用[4]。亞硝酸二環(huán)己胺因具有優(yōu)秀緩蝕性能而被廣泛應(yīng)用，而淀粉膠粘劑在瓦楞紙箱的制備中必不可少。本文以亞硝酸二環(huán)己胺與淀粉膠混合后，研究其對瓦楞紙箱緩蝕性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

膠粘劑：氧化淀粉膠粘劑（工業(yè)級）；

氣相緩蝕劑：亞硝酸二環(huán)己胺（工業(yè)級）；

1%HAc溶液；

單面瓦楞紙板；

里紙。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電子天平、溫度計(jì)、量筒、燒杯。

2.3 緩蝕膠粘劑的制備

將亞硝酸二環(huán)己胺按一定比例加入氧化淀粉膠粘劑中，混合均勻即可。

2.4 緩蝕瓦楞紙板制備

裁取5片150mm×120mm的單面瓦楞紙板；分別在未貼里紙的紙面上均勻涂布含有不同量的緩蝕膠粘劑，貼上相同規(guī)格的里紙；對其施加適當(dāng)壓力，自然干燥1h左右，得緩蝕瓦楞紙板。

2.5 緩蝕試驗(yàn)裝置

醋酸溶液的蒸汽能加速鐵片腐蝕，本實(shí)驗(yàn)將1%HAc溶液的蒸汽作為腐蝕劑。將制成的緩蝕淀粉膠、緩蝕瓦楞紙板分別按圖1中（a）和（b）裝置進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)。

圖1 緩蝕試驗(yàn)裝置示意圖

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

不同量亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑對金屬鐵銹蝕的影響。

不同比例的亞硝酸二環(huán)己胺與氧化淀粉膠混合，進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)，步驟如下：

（1）用5個(gè)50mL小燒杯（1～5），按表1加入不同量緩蝕劑，再向小燒杯中加入10g膠粘劑攪拌均勻，然后將小燒杯分別放置到盛有50mL1%醋酸溶液的500mL的5個(gè)大燒杯中；

（2）把5個(gè)打磨好的鐵片分別懸掛在大燒杯中，位置靠近小燒杯口，密封大燒杯；

（3）隔一段時(shí)間觀察鐵片生銹情況并記錄。所得結(jié)果如表1，并繪制圖2。

表1 不同量亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑對金屬鐵銹蝕的影響

圖2 不同量亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑對金屬鐵銹蝕的影響

從圖2可知：在沒有加入亞硝酸二環(huán)己胺的1號杯生銹速度和生銹率最大，24h后全部被腐蝕；2號到5號杯鐵片生銹速度和生銹率都相對減小。這說明酸性環(huán)境中亞硝酸二環(huán)己胺對金屬鐵具有緩蝕效果。

分析原因有兩方面：①金屬鐵表面上有大量的自由電子，帶負(fù)電荷，它會和帶正電荷的氧化淀粉膠結(jié)合，吸附在金屬表面，阻礙醋酸分子的進(jìn)入，起到防銹作用；②Fe3+會和羥基離子進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)可溶性化合物，從而改變金屬表面化學(xué)性質(zhì)，也起到防銹作用。

從表中可知緩蝕劑加入量越大，緩蝕效果越好，當(dāng)含量達(dá)到0.6g時(shí)，金屬表面已形成一層保護(hù)層，因此在增加緩蝕劑，其緩蝕效果變換不明顯。所以，當(dāng)亞硝酸二環(huán)己胺量為0.6g，也就是氧化淀粉膠重量百分比為6%，緩蝕效果最佳。

不同量亞硝酸二環(huán)已胺氧化淀粉膠粘劑裱制的瓦楞紙板對金屬鐵銹蝕的影響

（1）用5個(gè)50mL小燒杯中加入10g氧化淀粉膠粘劑，再按表2加入不同量緩蝕劑，攪拌均勻；

（2）裁取5張100mm×100mm的單面瓦楞紙板和5張同規(guī)格的里紙；

（3）分別在單面瓦楞芯面楞峰按表2涂布不同量的亞硝酸二環(huán)己胺的氧化淀粉膠并裱制成瓦楞紙板。

（4）取一張瓦楞紙板和一片打磨好的鐵片分別懸掛入盛有50ml1%HAc的溶液的500mL大燒杯中，密封大燒杯，觀察并記錄現(xiàn)象。結(jié)果記錄列入表2，并繪圖3。

由表2和圖3可知：在沒有加入亞硝酸二環(huán)己胺的1號杯中鐵片生銹率和生銹速度最大，30h后全部生銹；加了亞硝酸二環(huán)己胺的2～5號杯中鐵片生銹率和生銹速度都有所減少，由此表明亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑裱制的瓦楞紙板對鐵片有緩蝕效果，隨著緩蝕劑的增加，金屬鐵片緩蝕效果增加。

表2 不同量亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑裱制的瓦楞紙板對金屬鐵銹蝕的影響

圖3 不同量亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑裱制的瓦楞紙板對金屬鐵銹蝕的影響

亞硝酸二環(huán)己胺從瓦楞紙板中揮發(fā)出來，在空氣中濃度越大，金屬鐵表面的吸附量越多，阻隔了金屬與外界環(huán)境的接觸，故腐蝕速度減慢，緩蝕效果增加。而在加入不同量緩蝕劑的4號和5號杯中鐵片生銹率和生銹速度基本相同，這是因?yàn)榻饘俦砻嬉研纬闪吮Ｗo(hù)層，因此增加緩蝕劑濃度，其緩蝕效果變化不明顯。當(dāng)亞硝酸二環(huán)己胺量為0.6g（氧化淀粉膠重量百分比為6%）時(shí)，緩蝕效果最佳。

4 結(jié)論

（1）亞硝酸二環(huán)己胺氧化淀粉膠粘劑制備工藝簡單，只需在氧化淀粉膠粘劑中加入所需量的亞硝酸二環(huán)己胺，攪拌均勻即可使用。氧化淀粉膠是環(huán)保型的膠粘劑。

（2）用亞硝酸二環(huán)己胺制得的防銹瓦楞紙箱不需其他包裝即可達(dá)到防銹效果，做到省時(shí)、省力又可回收利用，節(jié)省原材料。

（3）亞硝酸二環(huán)己胺淀粉膠粘劑和用其制得的瓦楞紙箱都具有一定的緩蝕效果，當(dāng)亞硝酸二環(huán)己胺量為0.6g（淀粉膠重量百分比6%）時(shí)，緩蝕效果最佳。

（4）防銹瓦楞紙箱具有重量輕、造型容易、防銹性能好的優(yōu)點(diǎn)。

[1]張欽發(fā).亞硝酸二環(huán)己胺與海泡石壓片的力學(xué)及緩蝕性能[J].材料保護(hù)，2003，36（4），57～59.

[2]劉喜生.包裝材料學(xué)[M].吉林：吉林大學(xué)出版社，1996，188.

[3]陳鏡波.瓦楞紙板生產(chǎn)量現(xiàn)狀[J].中國包裝工業(yè)，2001，12（09）：15～16.

[4]張大全.氣相緩蝕劑及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2007，192～200.

[5]賀倫英.淀粉膠粘劑與瓦楞紙箱[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，1993：5～6.

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1004-7344（2016）33-0300-02

2016-11-1