金沙威尼斯(wns)欢乐娱人城-中国官方网站金属表面绿色防锈剂的研究 毕业论文doc【标题】金属表面绿色防锈剂的研究? 【作者】冉文伟 【关键词】聚乙烯醇(PVA)??金属防锈??成膜 【指导老师】王祥洪 【专业】环境科学 【正文】1??前言???金属材料是现代社会中使用最广泛的工程材料，在人类的文明与发展方面起着十分重要的作用。但金属腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属防护工作与发达工业国家相比还有一段距离。金属腐蚀在造成经济损失的同时，也造成了资源和能源浪费，由于腐蚀所报废的设备或构件有少部分是不能再生的，可以重新冶炼的部分在冶炼过程中也会耗费大量的能源。目前世界上的资源和能源日趋紧张，且在工业领域金属腐蚀的结果会直接危害环境，造成对环境的污染，例如化工行业的管道、储罐因腐蚀发生泄漏等。因此由腐蚀所带来的问题不仅仅是一个经济损失的问题了。从国内外对金属表层防护技术方面报道的文献来看，大部分都是采用酸洗办法，其重点都在于除锈，而对于防锈方面文献报道较少，但对企业产品而言，更应该注重于在防锈方面的养护，如何能够让企业产品在出厂之前更长时间内达到防锈的目的，是一项具有深远意义和广泛应用前景的课题。我们的创新在于研究一种新型金属表层防护技术，克服目前酸洗办法中还存在的不足和缺点问题，重点开发绿色环保型可降解高分子材料在金属表层成膜，使金属表层隔绝空气，达到长时间防锈的目的。防锈技术是防止金属制品暴露在加工、储存、运输过程中因受环境大气影响而锈蚀的技术。对保证金属制品的精度和使用性能有着重大意义。????防锈技术是防止金属制品暴露在加工、储存、运输过程中因受环境大气影响而锈蚀的技术，对保证金属制品的精度和使用性能有着重大意义。聚乙烯醇（PVA）是聚醋酸乙烯酯的水解产物，具有良好的耐溶剂性和优良的成膜性能，能形成表面光滑，非常强韧的耐撕裂的膜。聚乙烯醇(PVA)?是聚醋酸乙烯酯树脂醇解后生成的一种结晶型聚合物,其性能同醇解度、含水量、聚合度有关。最初,聚乙烯醇以维尼龙纤维而著称,20?世纪70?年始用于非纤维应用,作为包装材料是其非纤维应用的重要方面。溶解性PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢金沙威尼斯欢乐娱人城。一般规律，对PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的，即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。溶解性PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。部分醇解和低聚合度的PVA溶解极快，而完全醇解和高聚合度PVA则溶解较慢。一般规律，对PVA溶解性的影响，醇解度大于聚合度。PVA溶解过程是分阶段进行的，即：亲和润湿一溶胀一无限溶胀一溶解。成膜性PVA易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。粘接性PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力。一般情况，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强。热稳定性PVA粉末加热到100℃左右时，外观逐渐发生变化。部分醇解的PVA在190℃左右开始熔化金沙威尼斯欢乐娱人城，200℃时发生分解。完全醇解的PVA在230℃左右才开始熔化，240℃时分解。热裂解实验表明：聚合度越低，重量减少越快；醇解度越高，分解时间越短。聚乙烯醇(PVA)?是聚醋酸乙烯酯树脂醇解后生成的一种结晶型聚合物,其性能同醇解度、含水量、聚合度有关。最初,聚乙烯醇以维尼龙纤维而著称,20?世纪70?年始用于非纤维应用,作为包装材料是其非纤维应用的重要方面。聚乙烯醇薄膜具有以下一些优异的性能及用途?。1.1?极好的透明度和光泽性???与其他薄膜相比,PVA?膜的透明度和光泽度都非常好(见表1)?。???????????????????????表1?透明性及光泽性比较????????使用的装置??????聚乙烯醇??????玻璃纸?????聚氯乙烯??????聚乙烯??????????????????????????????????????????????????????透过率/%???普尔弗里奇光??????? 60—66?????? 58—66????? 48—58?????? 54—58??????????????度计(白色光)????????????????????????????????????????????????????????????????????????反射率/%???树上式光洁度计???? 81.5????????? 60.0??????? 79.5???????? 22.01.2?非带电性????各种塑料薄膜都有很强的带电性,但PVA?膜和玻璃纸一样几乎无带电性(见表2)?。由于不带电,其制品不会吸附空气中的尘埃。????????????????????????????表2?各种薄膜的带电性???薄膜????????聚乙烯醇??????玻璃纸?????聚氯乙烯??????聚乙烯???????聚酯????静电压/伏????? 1.2?????????? 1.3??????? 40.5????????? 98.6??????? 1251.3?较大的拉伸强度和撕裂强度??? PVA?薄膜具有较大的拉伸强度和撕裂强度,断裂伸长率一般(见表3)?。??????????????????????????表3?各种薄膜的强度及伸长率???薄膜 ??聚乙烯醇 ???玻璃纸 ??聚氯乙烯 ???聚乙烯 ??聚丙烯拉伸强度/MPa 95.6—99.8 55.9—100.4 21.0—23.5 16.8—20.1 40.2—55.5撕裂强度/MPa ? 15—85 0.2—0.4 ??? 4—8 ?? 3—10 ? 1.3—7.0断裂伸长率/% ? 80—300 ? 14—30 ??? 5—30 ? 60—400 ? 150—5001.4?良好的耐油性能PVA?膜同玻璃纸一样,耐油性极好,能耐几乎所有油和油脂类的有机溶剂(见表4)?。?????????????????????????????表4?各种薄膜的耐油性????薄膜 ??聚乙烯醇 ???玻璃纸 ??聚氯乙烯 ??聚乙烯 ???聚丙烯???耐油性?????好 ?????好 ????一般 ???较差 ?????差1.5?极好的气体阻隔性???在低湿度下,PVA?膜具有极好的气体阻隔性,阻氧率甚至优于EVOH?和PVDC(见表5)?。??????????????????????????表5?各种薄膜的透氧性??薄膜 ?? PVA ? EVOH ?? PVDC ??? PAN ??? PA ? HDPE透氧量厚(2μm)?(23?℃,0?%RH) 0. 2?(湿度高时透过量增大) 0. 4～5 7. 7～26. 5 ? 12. 5 ???????? 40 510～38751.6?热合性与粘接好??? PVA?膜不但可以热合,而且可以粘接。热合时,热合温度与热合压力、时间、薄膜的厚度、树脂牌号及含水率有关,一般为150?℃～250?℃。各种粘合剂对PVA膜的粘接强度如表6?所示。因此在杆式密封器、冲击保护层、高周波保护层均可用热粘着。????????????????????????表6?不同粘合剂下PVA?膜的粘接强度??粘合剂???淀粉 ??阿拉伯胶 ????橡胶 ??聚乙烯醇 ??醇酸树脂拉伸强度/MPa ?? 0.02 ??? 0.05 ??? 0.10 ??? 0.25 ??? 0.30粘结效果 ????差 ????较差 ????一般 ?????好 ?????好1.7?透湿性大????各种薄膜的透湿度如表7?所示。PVA?的透湿性大,这是PVA?膜作为包装材料的一个缺点。但另一方面,对于包装后发生水蒸气的物品,在薄膜内面不会凝结雾滴是其优点。??????????????????????????????表7?各种膜的透湿度项目 测定法 聚乙烯醇膜 玻璃纸 聚氯乙烯膜 聚乙烯膜透湿度/?(g?m2/ 24h)(膜厚30μm) J IS2Z 0208J IS2Z 1503 ?? 7881500～2000 ?? 13401300～2000 ??? 148? 120～180 ??? 21? 35～1801.8?脱模性和金属镀性好PVA?膜对疏水性极强的塑料亲和力低,对极性小的各种材料的剥离性能好。PVA?薄膜可以在115?×10?- 2～270?×10?- 2 Pa?的线?水溶性和生物降解性PVA?膜具有很好的水溶性,经实验得知,将纯PVA膜在50?℃下热处理10min?后放于25?℃去离子水中,其完全溶解的时间为40s。热处理条件不同,其溶解时间也不同。一般,随着在高温下热处理时间的延长,PVA膜对水的溶解性能下降,低温下即使处理很长时间溶解性能也不会有很大变化。1973?年铃木等首次从土壤中分离了PVA?分解菌(Pseudomonas sp. 0～3?株)?以来,相继有很多这方面研究的报道。酒井等从Pseudomonas vesicularis PD?株中分离出两种酶,并进行了多种低分子模型化合物的反应性研究,通过PVA?羟基的氧化及氧化PVA?的加水分解可以推断PVA?主链断裂。由此可见PVA?具有一定的生物降解性。由于PVA?膜的水溶性和生物降解性,PVA?膜常作为医用袋、一次性包装袋用。作为环保包装材料使用,PVA?膜的环保性能比其他材料优异。2?实验部分2.1?仪器及试剂烧杯，天平，量筒，玻璃棒，电炉，钢条若干，砂纸?聚乙烯醇粉末（PVA)(1788)（重庆德汇化工有限责任公司），无水乙醇，乳化剂，液体石蜡，蒸馏水2.2??实验方法2.2.1?聚乙烯醇的溶解称取5g聚乙烯醇粉末2组，分别置于2烧杯中，用量筒量取2份20ml无水乙醇分别加入2烧杯中，静止1—2分钟，再分别加入适量蒸馏水，搅拌使其充分溶解。然后在其中一杯中加入20ml油酸和20ml乳化剂作为防锈液1，另一烧杯中溶液作为防锈液2，再观察比较2杯中的溶解情况。实验证明，加入油酸和乳化剂的一组溶解情况更优。为了使聚乙烯醇尽可能溶解，可将前2组分别放至电炉上加热至60摄氏度，使溶液达到饱和状态。（加热时应不停搅拌。)?聚乙烯醇溶解应完全彻底，其鉴别方法为：用烧杯取溶解后液体在明亮处观察，溶液清亮，无可见透明颗粒。在溶解时起泡属于正常现象，若严重时可采取间歇加热搅拌方式，或适当降低溶解温度和搅拌频率。另外称取10g聚乙烯醇粉末，置于烧杯中加入少量蒸馏水，使其不能完全溶解，然后将其置于电炉上加热至未溶解的药品呈熔融态作为防锈剂3金沙威尼斯欢乐娱人城。2.2.2?钢条除锈将钢条4根进行除锈处理，使其表面完全无锈。2.2.3??金属表面成膜?????将3组防锈液分别涂于已完成除锈的钢条表面，涂防锈液1的为样品1，涂防锈液2的为样品2，涂防锈剂3的为样品3。置于常温下使其风干，在钢条表面形成聚乙烯醇膜，取一颗相同已除锈钢条作空白对照为样品4，置于相同环境观察。然后重复此实验过程，改变环境条件观察。2.3?防锈效果观察?观察聚乙烯醇膜防锈效果过程中，我们以温度，时间作为影响因素。并作实验组生锈情况记录。2.4?实验记录及实验结果2.4.1?不同温度对于样品2的影响?????????????????????表8?不同温度对于样品2的影响????温度/°C????? 10 ???? 25 ???? 40 ????? 60?生锈时间/（天） ?????? 2 ???? 15 ????? 6 ?????? 4???由表8可见，常温下聚乙烯醇具有较好的防锈效果。所以，在常温下对各组进行观察对照。2.4.2?常温下样品生锈情况随时间变化情况????????????????????表9?常温下样品生锈情况随时间变化情况??时间?? 2天 ?? 4天 ?? 6天 ?? 8天 ?? 10天 ? 15天后??样品1 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈??样品2 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 少量锈迹 少量锈迹??样品3 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈 ?未生锈??样品4 表面颜色变深 出现少量红色 红色铁锈增加 有黑色锈迹出现 黑色锈迹增多 布满铁锈2. 5?实验结果分析对实验步骤进行反复进行，尽可能排除了其他影响因素的影响。得到以上实验结果，由表8可见，聚乙烯醇膜再常温下最稳定，高温会导致聚乙烯醇膜的不稳定而被破坏，甚至可能从金属表面脱落，而低温高湿度也会引起膜的不稳定而影响防锈效果。所以，常温是聚乙烯醇膜的最适温度。在条件相同的常温下，几组实验组的结果如表9可见，样品1和样品3的防锈效果最佳，说明聚乙烯醇熔融态成膜和共混膜防锈效果更佳。3?结果讨论???由以上实验及结果可以得出，聚乙烯醇在常温下具有优良的水溶性，而且常温下成膜性好。PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、保护胶体性、气体阻绝性、耐磨性以及经特殊处理具有的耐水性。正是由于这些优点，聚乙烯醇膜在金属防锈方面有很好的操作性和实践性。而在PVA的溶解过程中，加入液体石蜡和乳化剂，即实验组1，样品1的效果。提高了PVA的溶解性，也优化了PVA的成膜，实验证明，以此而成的防锈膜防锈效果也更好。而实验组3所研究的PVA熔融态成膜也具有优良的防锈效果，然而，考虑到熔融态成膜会加大成本，且要求的成膜条件也比较高，因此减小了大批量生产的可行性。此方法还有待大家的继续研究讨论。????另外聚乙烯醇易于降解，非常有利于环境保护，是理想的绿色防锈原料，符合国家和谐社会，工业生产与环境和谐的理念。且PVA原料广、成本低、制备方法简单，因而聚乙烯醇防锈膜具有广阔的发展前景

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