植酸的应用---金属防锈包装

       气相缓蚀剂在常温下能迅速挥发并充满包装空间，吸附在金属表面上，起到阻滞金属腐蚀的防锈作用。具有节约资源、减少劳动量、拆封即可使用及美化包装等优点，被广泛应用于军工、机械、航空、船舶、仪表、汽车、量具、精密仪器和医疗器械等行业。作为气相防锈纸的有效化学成分，亚硝酸盐类缓蚀剂由于对钢铁制品的长期有效防锈能力和优良的抗盐雾性能，在国内外得到了广泛的使用。但是亚硝基和仲胺在人体内易合成亚硝胺，形成一种强致癌物质，其毒性引起了人们的高度重视。
　　研究和开发高效、低毒、多功能气相缓蚀剂是气相缓蚀发展的方向。从天然动植物中提取分离缓蚀剂组分并进行化学改性，可得到绿色缓蚀剂。植酸是存在于油类和谷类种子中，以米糠或麦麸为原料，经稀酸浸泡后过滤，用石灰和氢氧化钠中和、沉淀，再用离子交换树脂进行酸化交换、减压浓缩、脱色和过滤得到的一种淡黄色浆状液体。植酸毒性极低，是一种少见的金属螯合剂。作为电镀添加剂、水溶性介质中金属缓蚀剂、防腐蚀涂料添加剂、镀锌和镀锡材料的钝化剂的应用已有报道。但关于植酸作为气相缓蚀剂的研究尚未有报道，本文以亚硝酸二环己胺为参照，对植酸的气相缓蚀性能进行了研究。
       一、植酸作为气相缓蚀剂各种性能的实验

       1.气相快速甄别试验
　　称1g植酸4份分别溶于10ml水中，其中3份用氨水调pH值分别为7，9，11，另1份保持其pH值为1.15，再分别涂布在规格为150mm×360mm的中性原纸上，自然晾干。
       2.腐蚀失重试验
　　按涂布量分别为10、15、20、25、30、35、40 g/m²制得试验用防锈纸，按qB1319-91附录A规定的方法及步骤进行试验。试验结束后，将试样面上的腐蚀产物清理干净，用丙酮洗涤，干燥后称量，绘制涂布量与腐蚀速率的关系曲线，并计算腐蚀速率。
       3.密闭空间挥发减量试验
　   分别称取1g植酸和亚硝酸二环己胺，在20ml水中充分溶解。取200mm×200mm的中性原纸两张，在50℃的烘箱中烘干15 min后，在干燥器中冷却，然后称其质量，分别将20ml的植酸溶液和亚硝酸二环己胺溶液涂在干燥的纸上，晾干后在50℃的烘箱中烘干15min后，在干燥器中冷却，称其质量，再将它们置于烘箱中连续烘干72H，于干燥器中冷却，然后称其质量，计算失重率。
       4.气相缓蚀性能的测试
　　用A3钢制成25mm×50mm×3mm气相快速甄别试样和50mm×50mm×3mm湿热试样，用砂纸打磨光亮后，用丙酮浸洗，干燥12H后称量备用。用镀锡钢板和镀锌钢板制成25mm×50mm气相快速甄别试样和50mm×50mm湿热试样，用丙酮浸洗，干燥12 H后称量备用。按涂布量为20g/m2制得试验用亚硝酸二环己胺防锈纸，规格为150mm×120mm。气相快速甄别试验：将150mm×120mm的气相防锈纸卷成圆筒，装入洗净烘干的试管中贴附壁管，盖上橡皮塞，置于50±2℃的烘箱中恒湿2H后取出，迅速挂入试片，再置于50±2℃的烘箱中恒温2H，同时做空白对照试验。

       取出试管分别注入蒸馏水15 ml，再置于50±2℃的烘箱中开始试验。每天工作8H，然后停止运转16H，24H为一周期。7周期后试验结束。湿热试验：将试片用防锈纸包好后，挂在湿热箱内，在49±1℃的温度和相对湿度大于95%的条件下，每天工作8H然后停止运转16H，24H为一周期。7周后试验结束。
       二、实验结果
       1.气相快速甄别试验
　　通过在植酸溶液中加入氨水后不同pH值的气相快速甄别试验来确定植酸作为气相缓蚀剂时的最佳pH值。1g植酸溶于10ml水后，其pH值为1.15，酸性较强，加入氨水时，溶液颜色由淡黄色变为深褐色，同时伴随放热现象。这表明有化学反应发生，生成了植酸氨盐。用植酸作为气相防锈纸缓蚀剂，在自然状态下，24H之内就有点蚀发生，用氨水调其pH值为7时，在96h内有点蚀发生。当PH值为9时，在试验周期内有良好的气相缓蚀性能。所以用植酸作气相缓蚀剂时，用氨水调PH值为9左右，才能发挥其良好的气相缓蚀性能。这表现氨化后的植酸气相缓蚀性能强。
       2.腐蚀失重试验
　   腐蚀失重试验的目的是为了研究涂布量和失重率之间的关系。根据（气相快速甄别试验）的试验结果，将植酸溶液的pH值用氨水调至9左右，进行腐蚀失重试验。得出植酸是一种危险型气相防锈包装纸缓蚀剂，当涂布量低于15g/m²或大于30g/m²时，在24H内就有点蚀发生，气相缓蚀效果比较差，失重率较大。所以用植酸作气相防锈纸缓蚀剂时，涂布量范围应控制在15～30g/m²之间。
       3.密闭空间挥发减量试验
　　 密闭空间挥发减量试验结果如表1所示（详见杂志）。在密闭空间挥发减量试验中，植酸的失重率比亚硝酸二环己胺大。由此表明植酸在密闭空间的饱和蒸汽压比亚硝酸二环己胺大。所以用植酸作气相防锈纸缓蚀剂时，能够迅速挥发充满包装空间，吸附到金属表面，从而起到缓蚀作用。
       4.缓蚀性能测试
　　腐蚀失重试验的目的是为了研究涂布量和失重率之间的关系。根据（气相快速甄别试验）的试验结果，将植酸溶液的pH值用氨水调至9左右，进行腐蚀失重试验。由气相快速甄别试验结果可知，当涂布量为20g/m2时，植酸对A3钢的气相缓蚀性能比亚硝酸二环己胺强。同时植酸对镀锡材料和镀锌材料也有良好的气相缓蚀性能。
　　湿热试验结果如表2所示。由此试验结果可以确定，植酸作为防锈包装纸缓蚀剂时耐湿热性能良好，可以在高温高湿的环境下使用。
       三、结论
       1.用植酸作气相缓蚀剂时，必须用氨水调pH值为9左右，才能更好地发挥其气相缓蚀剂性能。
       2.植酸的气相缓蚀性能比亚硝酸二环己胺的缓蚀性强，是一种高效气相缓蚀剂。同时植酸对镀锡钢板、镀锌钢板等有色金属也有良好的气相缓蚀性能，属于多功能气相缓蚀剂。
       3.在高温、高湿环境中，无毒植酸对黑色金属、镀锡钢板、镀锌钢板的气相缓蚀性能良好。
       4.植酸是亚硝酸盐类缓蚀剂的理想替代品