一种缓释型气相防锈剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及防锈包装材料领域，具体涉及一种缓释型气相防锈剂及其制备方法。

背景技术

由于，金属及金属制品在制造、运输、贮存过程中，很容易受到大气腐蚀而影响外观和性能，甚至造成报废，所以有必要对制造、运输、贮存时间较长或处在高湿、高温条件下的金属及其制品进行防锈保护。

气相防锈剂又称气相缓蚀剂(Volatile corrosion inhibitor)，其原理是气相缓蚀剂能在常温常压下直接气化(升华)，在封闭的环镜中达到饱和状态，其分子吸收到金属表面形成分子级的保护膜，防止金属被腐蚀，而且缓蚀性分子是气体，无孔不入，不管金属制品结构多么复杂，均可得到有效的防锈保护。

气相防锈剂在包装内部挥发较快，尤其是在温度过高时，挥发速度更快，无法实现缓释的作用，影响气相防锈剂的使用寿命，甚至是造成气相防锈剂在持续使用过程中失去效力，这样就会大大缩短气相防锈剂对金属制品的保护作用期限，从而导致被保护的金属制品因腐蚀而造成损失，尤其是金属制品在高温高湿环境条件下的长周期防锈过程。

发明内容

针对以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种缓释型气相防锈剂及其制备方法。

本发明一方面提供了一种缓释型气相防锈剂，包括：

芯材，由下述原料按重量份配成：苯甲酸盐60-64份、钼酸盐17-20份、有机类铜缓蚀剂19-23份、酒石酸钠0.8-1.2份、肉桂酸钠0.5-1份；

壁材，包裹在所述芯材外，与所述芯材形成核壳结构；所述壁材为海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙基纤维素(EC)、醋酸纤维素、大豆分离蛋白、乳清蛋白、壳聚糖、阿拉伯胶、明胶中的一种或几种混合物。

进一步的，所述苯甲酸盐为苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铵、苯甲酸单乙醇胺的一种或多种混合物。

进一步的，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂、钼酸铵的一种或多种混合物。

进一步的，所述有机类铜缓蚀剂为苯骈三氮唑、甲基苯并三氮唑、4-羟基苯并三唑中的至少一种。

进一步的，所述气相防锈剂的平均粒径为3～50μm。

进一步的，所述壁材在所述芯材外形成一层具有半透性的壳.

进一步的，所述芯材通过溶解或渗透或扩散的方式从所述壁材释放。

本发明另一方面提供了一种缓释型气相防锈剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)壁材溶液的制备：将壁材原料在50℃～60℃的水浴中用适量的水使其溶胀、分散，制成浓度为1.5％～3％的壁材溶液；

(2)芯材溶液的制备：将重量份数分别为60-64份的苯甲酸盐、17-20份的钼酸盐、19-23份的有机类铜缓蚀剂、0.8-1.2份的酒石酸钠、0.5-1份的肉桂酸钠加入适量水在70℃～90℃的水浴中溶解并混匀，制成芯材溶液；

(3)混合：按照壁材溶液与芯材溶液的比例为(8～11):1，将芯材溶液加入到壁材溶液中，然后搅拌1～2h直到溶液混合均匀；

(4)成品制备：采用喷雾干燥法对步骤(3)获得的混合溶液进行处理，完成对气相防锈剂的制备。

进一步的，所述喷雾干燥法的进风温度控制在175℃～205℃，压缩空气流量为500～800L/h，进料流量为3～6ml/min，出风温度控制在75℃～95℃。

本发明提供的缓释型气相防锈剂中不含亚硝酸盐类防锈成分，并气相防锈剂具有优异的吸附性能，且其气化后可在金属表面形成保护层，对钢、铜等多种金属具有良好的气相防锈性能，特别适用于深孔、细长管、曲折及缝隙等难以触及的金属表面的防锈；同时，本发明提供的缓释型气相防锈剂通过芯材的表面包裹一层壁材，使壁材延缓和降低芯材中的气相防锈剂的释放速度，进而实现气相防锈剂的缓慢释放及控制释放，以满足气相防锈剂对金属部件及设备设施在长周期贮运过程中的防锈防护需求。

本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供的一种缓释型气相防锈剂，包括芯材和壁材，芯材由下述原料按重量份配成：苯甲酸盐60-64份、钼酸盐17-20份、有机类铜缓蚀剂19-23份、酒石酸钠0.8-1.2份、肉桂酸钠0.5-1份；壁材包裹在芯材外，与芯材形成核壳结构；壁材为海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙基纤维素(EC)、醋酸纤维素、大豆分离蛋白、乳清蛋白、壳聚糖、阿拉伯胶、明胶中的一种或几种混合物。

本发明提供的缓释型气相防锈剂，通过芯材的表面包裹一层壁材，使壁材将气相防锈剂包裹后形成核壳结构，使气相防锈剂与外界环境相对隔离，从一定程度上降低了外界环境对气相防锈剂的影响，同时，也可以降低气相防锈剂在长周期防锈过程中的挥发速度，进而壁材实现对气相防锈剂的缓释作用，达到延长气相防锈剂对金属制品的保护期限的目的，满足金属部件及其设备设施在长周期贮运过程中的防锈防护需求。

总之，本发明提供的缓释型气相防锈剂中不含亚硝酸盐类防锈成分，并气相防锈剂具有优异的吸附性能，且其气化后可在金属表面形成保护层，对钢、铜等多种金属具有良好的气相防锈性能，特别适用于深孔、细长管、曲折及缝隙等难以触及的金属表面的防锈；同时，本发明提供的缓释型气相防锈剂，通过芯材的表面包裹一层壁材，使壁材延缓和降低芯材中的气相防锈剂的释放速度，进而实现气相防锈剂的缓慢释放及控制释放，以满足气相防锈剂对金属部件及设备设施在长周期贮运过程中的防锈防护需求。

在一些实施方式中，所述苯甲酸盐为苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铵、苯甲酸单乙醇胺的一种或多种混合物。

在一些实施方式中，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂、钼酸铵的一种或多种混合物。

在一些实施方式中，所述有机类铜缓蚀剂为苯骈三氮唑、甲基苯并三氮唑、4-羟基苯并三唑中的至少一种。

在一些实施方式中，所述气相防锈剂的平均粒径为3～50μm。

在一些实施方式中，壁材在芯材外形成一层具有半透性的壳，可使芯材中的气相防锈剂经具有半透性的壳释放，以延缓和降低芯材中的气相防锈剂的释放速度。

在一些实施方式中，芯材通过溶解或渗透或扩散的方式从壁材释放。

本发明提供的一种缓释型气相防锈剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)壁材溶液的制备：将壁材原料在50℃～60℃的水浴中用适量的水使其溶胀、分散，制成浓度为1.5％～3％的壁材溶液；

(2)芯材溶液的制备：将重量份数分别为60-64份的苯甲酸盐、17-20份的钼酸盐、19-23份的有机类铜缓蚀剂、0.8-1.2份的酒石酸钠、0.5-1份的肉桂酸钠加入适量水在70℃～90℃的水浴中溶解并混匀，制成芯材溶液；

(3)混合：按照壁材溶液与芯材溶液的比例为(8～11):1，将芯材溶液加入到壁材溶液中，然后搅拌1～2h直到溶液混合均匀；

(4)成品制备：采用喷雾干燥法对步骤(3)获得的混合溶液进行处理，完成对气相防锈剂的制备。

在一些实施方式中，所述喷雾干燥法的进风温度控制在175℃～205℃，压缩空气流量为500～800L/h，进料流量为3～6ml/min，出风温度控制在75℃～95℃。

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例1-3提供一种缓释型气相防锈剂，是由外部的壁材和内部的芯材组成，壁材包裹在芯材外形成核壳结构。微胶囊化气相防锈剂的平均粒径为3～50μm。

实施例1

一种缓释型气相防锈剂，包括芯材和壁材，芯材由下述原料按重量份配成：苯甲酸盐61份、钼酸盐18份、有机类铜缓蚀剂20份、酒石酸钠1份、肉桂酸钠0.6份；壁材包裹在芯材外，与芯材形成核壳结构；壁材为海藻酸钠(SA)和大豆分离蛋白按质量比为1:1的混合物。

一种缓释型气相防锈剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)壁材溶液的制备：称取4.5g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与4.5g大豆分离蛋白，在50℃～60℃的水浴中用适量的水使其溶胀、分散，制成浓度为2％的壁材溶液；

(2)芯材溶液的制备：将重量份数分别为61份的苯甲酸盐、18份的钼酸盐、20份的有机类铜缓蚀剂、1份的酒石酸钠、0.6份的肉桂酸钠加入适量水在70℃～90℃的水浴中溶解并混匀，制成芯材溶液；

(3)混合：按照壁材溶液与芯材溶液的比例为9:1，将芯材溶液加入到壁材溶液中，然后搅拌1～2h直到溶液混合均匀；

(4)成品制备：采用喷雾干燥法对步骤(3)获得的混合溶液进行处理，其中进风温度控制在180℃，压缩空气流量为500L/h，进料流量为3ml/min，出风温度控制在80℃,完成对气相防锈剂的制备。

实施例2

一种缓释型气相防锈剂，包括芯材和壁材，芯材由下述原料按重量份配成：苯甲酸盐62份、钼酸盐19份、有机类铜缓蚀剂21份、酒石酸钠0.8份、肉桂酸钠0.7份；壁材包裹在芯材外，与芯材形成核壳结构；壁材为壳聚糖、阿拉伯胶、乙基纤维素(EC)按质量比为5:5:1的混合物。

一种缓释型气相防锈剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)壁材溶液的制备：称取5g壳聚糖、5g阿拉伯胶和1g乙基纤维素(EC)，在50℃～60℃的水浴中用适量的水使其溶胀、分散，制成浓度为2.5％的壁材溶液；

(2)芯材溶液的制备：将重量份数分别为62份的苯甲酸盐、19份的钼酸盐、21份的有机类铜缓蚀剂、0.8份的酒石酸钠、0.7份的肉桂酸钠加入适量水在70℃～90℃的水浴中溶解并混匀，制成芯材溶液；

(3)混合：按照壁材溶液与芯材溶液的比例为10:1，将芯材溶液加入到壁材溶液中，然后搅拌1～2h直到溶液混合均匀；

(4)成品制备：采用喷雾干燥法对步骤(3)获得的混合溶液进行处理，其中进风温度控制在190℃，压缩空气流量为700L/h，进料流量为5ml/min，出风温度控制在85℃,完成对气相防锈剂的制备。

实施例3

一种缓释型气相防锈剂，包括芯材和壁材，芯材由下述原料按重量份配成：苯甲酸盐60份、钼酸盐17份、有机类铜缓蚀剂23份、酒石酸钠1.1份、肉桂酸钠0.8份；壁材包裹在芯材外，与芯材形成核壳结构；壁材为壳聚糖和明胶按质量比为2:1的混合物。

一种缓释型气相防锈剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)壁材溶液的制备：称取6g壳聚糖和3g明胶，在50℃～60℃的水浴中用适量的水使其溶胀、分散，制成浓度为3％的壁材溶液；

(2)芯材溶液的制备：将重量份数分别为60份的苯甲酸盐、17份的钼酸盐、23份的有机类铜缓蚀剂、1.1份的酒石酸钠、0.8份的肉桂酸钠加入适量水在70℃～90℃的水浴中溶解并混匀，制成芯材溶液；

(3)混合：按照壁材溶液与芯材溶液的比例为11:1，将芯材溶液加入到壁材溶液中，然后搅拌1～2h直到溶液混合均匀；

(4)成品制备：采用喷雾干燥法对步骤(3)获得的混合溶液进行处理，其中进风温度控制在200℃，压缩空气流量为800L/h，进料流量为6ml/min，出风温度控制在90℃,完成对气相防锈剂的制备。

对实施例1、2、3制备所得目标产物进行气相缓蚀能力试验、加速消耗后的气相缓蚀能力试验、相容性试验和接触腐蚀试验。其中，气相缓蚀能力试验和加速消耗后的气相缓蚀能力试验参照GB/T16267-2008《包装材料试验方法气相缓蚀能力》进行测试，相容性试验参照GB/T 16265-2008《包装材料试验方法相容性》进行测试，接触腐蚀试验参照GB/T16266-2019《包装材料试验方法接触腐蚀》进行测试。具体测试结果见表1。

表1

通过测试结果可知，实施例1、2、3具有优异的气相缓蚀能力，并且加速消耗后的气相缓蚀能力同样优异，同时与钢、紫铜及铝无接触腐蚀，与紫铜和铝具有良好的相容性。

综上，实施例1、2、3对黑金属和有色金属均具有良好的防锈性能，同时微胶囊化的气相防锈剂具有良好的缓释作用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。