摘要：VCI氣相防銹包裝材料是利用VCI氣相防銹劑常溫下緩慢氣化的氣體中和包裝內(nèi)的氧氣和水分，并以離子形式吸附于金屬表面，形成極薄的膜層，從而阻隔金屬與外界水分、氧氣等的接觸，阻止原來(lái)的腐蝕物質(zhì)位移來(lái)達(dá)到防銹的目的。VCI氣相防銹包裝材料的品種較多，加工工藝比較多樣化。

       本文簡(jiǎn)要介紹了VCI氣相防銹原理及其研究趨勢(shì)與一般應(yīng)用，并對(duì)常用VCI氣相防銹包裝材料——VCI氣相防銹膜、VCI氣相防銹油等進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。

　　關(guān)鍵詞：氣相防銹包裝、氣相防銹劑、氣相防銹膜、氣相防銹油
 
　　1.前言

　　VCI氣相防銹包裝材料是將氣相防銹劑（Volatile Corrosion Inhibitor簡(jiǎn)稱(chēng)VCI）噴淋在牛皮紙等材料上或添加在塑料薄膜內(nèi)的一種金屬防銹包裝材料。

　　二戰(zhàn)時(shí)期，戰(zhàn)場(chǎng)用軍械已開(kāi)始使用防銹包裝材料，美國(guó)在此領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，日本次之。技術(shù)的重點(diǎn)是對(duì)防銹劑的研究。美國(guó)歌德公司（CORTE CCORPRATION）經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，已成為*氣相防銹技術(shù)的，該公司有10多個(gè)系列200多種、無(wú)污染的氣相緩蝕劑和產(chǎn)品，包括防銹劑、氣相防銹劑、防銹薄膜（有屏蔽、耗散功能）。片、丸、錠、粉、水霧各劑型均有，已獲美國(guó)軍方及食品管理總署（FDA）認(rèn)可，在世界70多個(gè)國(guó)家推廣應(yīng)用。日本對(duì)多種金屬有良好防銹效能和通用型氣相防銹劑進(jìn)行了研究，如1、2、4-三唑及其衍生物對(duì)鋼、鐵、銅、銀、鋁、鋅、鎳、錫、鎘、鎂、鉛等10余種金屬均有良好的防銹作用，無(wú)毒，在水中溶解度大，穩(wěn)定性好。

　　我國(guó)近十幾年來(lái)在氣相防銹劑材料品種、規(guī)格、技術(shù)和質(zhì)量方面均有較大的發(fā)展和提高。華東理工大學(xué)、湖南大學(xué)、華中科技大學(xué)等大專(zhuān)院校、中科院等科研院所均有可喜的成果。有的已相當(dāng)于美軍P系列和日本NP系列水平。但總的水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距。

　　2.VCI氣相防銹包裝材料的防銹原理

　　用VCI防銹包裝材料包裝金屬時(shí)，在常溫下防銹劑會(huì)緩慢氣化，其氣體則充滿(mǎn)密封的空間。VCI具有極低的的氣化壓力，在25℃常溫下只有0.2mmHg—0.4mmHg；當(dāng)溫度升高時(shí)，氣壓降低，VCI氣體揮發(fā)量增大；當(dāng)溫度下降時(shí)，氣壓上升，VCI氣體揮發(fā)量減少甚至停止。

　　VCI能中和包裝內(nèi)的氧氣和水分，并以離子形式吸附于金屬表面，形成極薄的膜，從而阻隔金屬與外界水分、氧氣等的接觸，阻止原來(lái)的腐蝕物質(zhì)位移來(lái)達(dá)到防銹的目的。即：

VCI防銹材料包裝
↓
VCI氣體粒子迅速擴(kuò)散
↓
VCI氣體粒子附著在金屬表面
↓
形成保護(hù)膜
↓
切斷電子從陽(yáng)極向陰極位移
↓
根據(jù)環(huán)境條件VCI氣體粒子自動(dòng)調(diào)節(jié)
↓
完成隔絕金屬與外界發(fā)生銹蝕的條件
↓
讓金屬永放光芒
 
　　3.VCI氣相防銹劑的研究趨勢(shì)：

　　3.1多功能通用氣相防銹劑如：60年代發(fā)現(xiàn)苯駢三氮唑?qū)︺~基材料的保護(hù)，使保護(hù)領(lǐng)域由黑色金屬擴(kuò)大到有色金屬。近年來(lái)針對(duì)苯三唑的多種衍生物及鉻酸鹽化合物對(duì)鋅、鎘、鉛、鎳、錫、銅有良好保護(hù)作用進(jìn)行了研究。

　　3.2低毒氣相防銹劑，較早使用的亞硝酸鹽類(lèi)化合物的保護(hù)作用是非凡的?？墒?6年后開(kāi)箱的軍械光亮無(wú)銹。但亞硝酸鹽的毒性不容忽視。ISO1400頒布，氣相防銹劑材料必須附有MSDS（材料安全數(shù)據(jù)）才可使用。目前鋼鐵保護(hù)用咪唑類(lèi)化合物毒性很低。

　　3.3混合型多組份氣相防銹劑：如亞硝基二環(huán)已胺與碳酸環(huán)已胺混合使用，有長(zhǎng)短效結(jié)合的防銹作用。

　　3.4、測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)的研究：如氣相防銹標(biāo)準(zhǔn)有

　　美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)：MIL-I-3430B
　　日本標(biāo)準(zhǔn)：HS-2-1535
　　中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 4879—1999
　　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：QB1319-91 機(jī)械部工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4051-1999

　　3.5防銹機(jī)理研究：有效作用距離；緩蝕劑與多種有色金屬、鍍層與各種材料（火藥、塑料、橡膠、油漆、木材、油脂、玻璃、干燥劑等）相容性、適應(yīng)性。 

       4.VCI氣相防銹材料的特點(diǎn)

　　4.1包裝后立即開(kāi)始?xì)饣_(dá)到有效氣體濃度，發(fā)揮初期防銹效果。
　　4.2氣相防銹氣體達(dá)到包裝件任何細(xì)小部分。
　　4.3氣相防銹劑持續(xù)性成分發(fā)揮長(zhǎng)期防銹效果。
　　4.4即使包裝表面有水，并且外界空氣中有濕氣，防銹劑有效成分會(huì)溶解于水分中防止生銹。
　　4.5防銹包裝材料其氣體透過(guò)率和透濕度極低，故具有防水、防潮、耐油、耐藥品性的特點(diǎn)，能阻隔外面的水、濕氣、油、藥品類(lèi)浸透，防止內(nèi)部防銹劑有效氣體散失，使防銹效果更加有效。
　　4.6包裝金屬、鋼鐵和機(jī)器時(shí)，使用VCI氣相防銹材料時(shí)，不必涂抹防銹油、黃油等，也不必另外處理。對(duì)金屬部件可隨時(shí)拆封包裝隨時(shí)使用。使用后，再放入包裝中仍可重復(fù)使用。是簡(jiǎn)便、、高性能價(jià)格比的理想包裝材料。

　　5.VCI氣相防銹材料生產(chǎn)與應(yīng)用的概述：

　　5.1粉未法：將粉未撒于保護(hù)品或掛袋，即將氣相防銹劑制成粉。
　　5.2片、丸、錠制劑法：將氣相防銹劑加粘合劑及活性材料調(diào)和均勻，壓制成片、丸、錠掛袋使用。
　　5.3氣溶膠法：將氣相防銹劑置于貯蓄器、加熱器和風(fēng)扇組成的裝置，產(chǎn)生的氣溶膠或煙霧凝集在金屬表面，過(guò)剩的排出，重復(fù)使用。
　　5.4泡沫顆粒法：與發(fā)泡材料制成的泡沫顆?；?qū)庀喾冷P劑浸泡分子篩、蒙脫石或硅膠干燥劑，干燥后置于金屬制品中。
　　5.5氣相合成法：將制造氣相防銹劑的原料按氣相合成法制成氣相劑，用于制品的內(nèi)腔金屬保護(hù)。
　　5.6氣相防銹水：用于浸泡噴淋防銹。
　　5.7氣相防銹油：用于齒輪、汽缸、槍械防銹。
　　5.8紙（布、塑料）載體法：將紙、布浸入氣相防銹劑中或涂于紙、布、塑料上烘干密封使用。
　　5.9氣相薄膜法：將氣相防銹劑制成膜，用于防銹。
　　5.10可剝離氣相防銹粘膠帶：在基材的一面涂布有機(jī)硅酮防粘劑，另一面涂布含有氣相防銹的壓敏膠，貼在金屬表面上不會(huì)自行脫落，既可防銹又防止金屬表面劃傷。

　　6.常用VCI氣相防銹材料

　　6.1 VCI氣相防銹膜（袋）

　　VCI氣相防銹膜（袋）在眾多的防銹方法中效果zui為顯著，防銹膜（袋）內(nèi)含的VCI物質(zhì)在常溫下自然揮發(fā)，可達(dá)到包裝件任何細(xì)小部分，具有防水、防潮、耐油、耐藥品性的特點(diǎn)，防止內(nèi)部防銹劑有效氣體發(fā)散損失，使防銹效果更加有效，是簡(jiǎn)便、有效、理想的包裝材料。

　　6.1.1 VCI氣相防銹膜的生產(chǎn)工藝

　　VCI氣相防銹膜（袋）的生產(chǎn)工藝有：1.涂覆法；2.擠出吹塑法等。當(dāng)前，VCI氣相防銹膜（袋）生產(chǎn)廠(chǎng)家大多數(shù)采用擠出吹塑法。VCI氣相防銹膜多以聚乙烯樹(shù)脂為載體，加入一定量的氣相防銹母粒和其它母粒，經(jīng)混合擠出吹塑而成。
　　1.VCI氣相防銹母粒的成型工藝
　　a） 主要設(shè)備——加壓式密煉機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)
　　b） 氣相防銹助劑——苯駢三氮唑，碳酸環(huán)已胺，鉬酸鈉等
　　c） 載體——LDPE MI=3~7
　　d）成型工藝
　　●密練機(jī)
　　密煉溫度 180℃
　　密煉時(shí)間 40min
　　●雙螺桿擠出機(jī)

        6.1.2 VCI氣相防銹膜的性能及使用范圍

　　1.性能

　　a）氣體透過(guò)率和透濕度極低;
　　b）防銹效果良好，防銹時(shí)間長(zhǎng)；
　　c）無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、無(wú)公害；
　　d）包裝程序簡(jiǎn)便、省時(shí)、省工。

　　2.使用范圍
　　a）各種鋼鐵類(lèi)產(chǎn)品的長(zhǎng)途運(yùn)輸、儲(chǔ)存；
　　b）各種電子類(lèi)產(chǎn)品的長(zhǎng)途運(yùn)輸、儲(chǔ)存；
　　c）各種鋼鐵類(lèi)產(chǎn)品加工中的短期處理；
　　d）各種電子類(lèi)產(chǎn)品加工中的短期處理。

　　6.1.3 使用方法

　　a）工人應(yīng)戴手套操作，保證放入VCI氣相防銹膜（袋）內(nèi)的產(chǎn)品表面干凈、干燥、無(wú)腐蝕；
　　b）VCI氣相防銹膜（袋）的密封，只需將防銹膜的兩端或防銹袋袋口反折2~3次，用訂書(shū)機(jī)、封口機(jī)或膠布封口達(dá)到限制空氣流動(dòng)即可；
　　c）VCI氣相防銹膜（袋）有破碎，使被包裝物品暴露于無(wú)法限制的外來(lái)空氣中時(shí)，請(qǐng)勿使用。
 

　   6.2 VCI氣相防銹油
　　VCI氣相防銹油是以N46#等潤(rùn)滑油為載體，添加特定的VCI氣相防銹劑和其他的防銹助劑，加熱混合攪拌而成。

 

　　6.2.2 主要設(shè)備——加熱式反應(yīng)釜
　　6.2.3 一般加工步驟
　　a） 先將N46#與石油磺酸鋇、環(huán)烷酸鋅加入反應(yīng)釜中；
　　b） 邊加熱邊攪拌，直到溫度升高到130℃；
　　c） 在130℃溫度下攪拌10分鐘；
　　d） 冷切降溫至100℃；
　　e） 添加VCI氣相防銹劑；
　　f）攪拌15分鐘；
　　g）冷切降溫至室溫即可
　?。?）使用方式——浸涂、噴涂、刷涂均可
　　6.3 VCI氣相防銹紙
　　VCI氣相防銹紙是將VCI氣相防銹劑溶液噴淋于中性牛皮紙上后經(jīng)烘干而制成的。主要適用于印刷電路板、金屬薄板等防銹保護(hù)，可采用纏繞、包覆包裝。

　　7.氣相防銹包裝材料應(yīng)用

　　7.1 五金機(jī)械產(chǎn)品
　　各種金屬（鋼板、鋼片、鋼卷、鋼棒、鍍鋅板、鍍錫板、非鐵、銅、錫、銀、金等制品），各種大型產(chǎn)品（機(jī)器、汽車(chē)、電機(jī)、黑色或有色金屬工具、軸承、齒輪、彈簧、螺絲、閥門(mén)）之生產(chǎn)、保存、運(yùn)輸?shù)姆冷P包裝用。
　　7.2 電子工業(yè)
　　精密儀器、半導(dǎo)體、印刷電路板、電腦、傳真機(jī)、衡器、控制盤(pán)、配電盤(pán)、輸電設(shè)備的防氧化保存。
　　7.3 船舶工業(yè)
　　船舶儀表、儀器、零件防銹
　　7.4 航空航天工業(yè)
　　儀器、儀表、零件防銹
　　7.5 國(guó)防、軍工
　　兵器、軍械防銹
　　7.6 粉末冶金工業(yè)：制器防銹
　　7.7 飾品、金銀、銅、K金飾品、工藝品防銹

　　8.結(jié)束語(yǔ)

　　全國(guó)每年有二千萬(wàn)噸金屬受到銹蝕，其損失相當(dāng)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3—4%，自然災(zāi)害造成的損失更大；同時(shí)，在戰(zhàn)爭(zhēng)分秒必爭(zhēng)的情況下，老式傳統(tǒng)法是先除去黃油，武器才能使用，而采用VCI氣相防銹包裝材料，武器可立即使用。因此，VCI氣相防銹包裝材料具有非常廣闊的市場(chǎng)。