41中国包装2010/9VCI是英文气相缓蚀剂（）的缩写，它是一种经过特殊原料制备且带有一定挥发性的腐蚀抑制剂，简称为气化性防锈产品[1-2]。而VCI气相防锈包装技术，就是在包装容器或封存空间存放一定量的气相缓蚀剂，或涂有气相防锈剂的气相防锈纸和液相塑料薄膜，其防腐剂不断缓慢挥发出防锈气体，形成一定的蒸气压，充满封存空间，甚至武器元件的间隙，有效地促进金属零件破损。由于此种方式在使用VI时，可在不必直接接触金属表层的状况下使塑料食品的表层、内腔、管道、沟槽甚至孔洞部位都能受到保护。而且其防锈期长、操作简便、成本较低等特征，使得近年来VCI和VCI气相防锈包装科技的探究和应用受到关注。1.VCI气相防锈包装的缓蚀机理金属锈蚀和缓蚀过程的复杂性或者缓蚀剂的多样性，难以用同一种理论解释各类各样缓蚀剂的缓蚀机理，其缓蚀机理主要有以下三种状况：吸附缓蚀机理类似于生物吸收或化学吸附特性，因为缓蚀剂的分子结构和表层活性剂相同，是由极性基（含弧电子对的N、O、S、P等原子）和非极性的疏水基(烃基等)两部份构成，其缓蚀机理是因为电子给予体的极性基和塑料表面配位，形成生物或化学吸收，使金属表面生成双电层结构，而非极性基则作定向排列，形成疏水层，从而使H3O+离子无法接近金属，腐蚀反应遭受抑制。
图1表示烷基在腐蚀介质中被吸收于塑料表面以及产生VCI气相防锈包装科技西南农业大学刘刚连强明礼摘要：本文简述了VCI气相缓蚀机理、缓蚀效果的主要制约因素，介绍了VCI气相防锈包装材料的主要种类以及对各类金属的适用性；VCI气相防锈包装法的使用条件防锈包装技术，最后讨论了VCI气相防锈的发展态势。关键词:VCI气相缓蚀机理气相防锈42中国包装2010/9疏水层，介质离子接近比较困难，抑制腐蚀，从而达到防锈的目的。缓蚀剂能与塑料或腐蚀介质的离子出现化学反应，其结果在金属表层生成带有保护功效的、不溶或难溶的化合物膜层，阻止腐蚀过程，起到了缓蚀作用。这类缓蚀剂中有一大部份是氯化剂，如硫酸盐、重氮化盐、硝酸盐和亚硝酸盐等。它们和塑料出现化学作用的结果，是使金属表层生成带有保护功效的氧化膜或钝化膜，从而起到将塑料与介质机械隔开的作用。（3）电极过程抑制机制该特性认为，缓蚀剂之所以起到缓蚀作用，是因为缓蚀剂的加入促进了塑料在腐蚀介质中的电物理过程，减缓了电物理腐蚀速率。抑制阳极型缓蚀剂，亦称钝化剂，是在塑料表面产生一层致密的氟化膜而促进金属的溶胀。通常是阳极型缓蚀剂的阴离子移向阳极表面使塑料钝化。例如，铬酸盐、硝酸盐、亚硫酸盐、硅酸盐、苯甲酰胺等。
抑制阴极型缓蚀剂，也称阴极型缓蚀剂。例如聚醋酸盐、硫酸锌、酸式乙酸钙、砷离子等，他们在介质中使金属腐蚀电位向负移，增大酸溶液中氢析出的过电位，使阴极过程缓慢，腐蚀减弱。阴极型缓蚀剂一般是阳离子移向阴极表面，并产生物理的或电化学的沉淀膜，保护塑料免遭腐蚀。如氯化锌和酸式硫酸钙缓蚀剂，它们能与阴极过程中生成的氢氧根离子反应，生成微溶性氢氯化锌和硫酸钙沉淀保护膜。混合型缓蚀剂，也称混合诱导型缓蚀剂，例如含氮、含硫及既含氮又含硫的有机化合物、琼脂、生物碱等，它们对阴极过程和阳极过程同时起到抑制作2.影响VCI作用效果的主要原因妨碍VI作用效果的诱因很多，一般觉得气相缓蚀剂应具有适合的饱和蒸气压、水膜的相容性、金属表层的亲和力及适合的酸酸性等（1）挥发性挥发性可以用其饱和蒸汽压来考量，由于I的吸收过程同水汽和冲刷气体的吸收量是互相竞争的，因此VI应具备较高的挥发性。但挥发性只是越高越好，太高的挥发性意味着缓蚀剂的耗量大。例如高挥发性的胺或醛就不是好的气相缓蚀剂。如环己胺的蒸气压很大，是钢铁的良好缓蚀剂，但防锈期短，仅为4～6个月。但蒸气压也不容过低，即缓蚀剂挥发太慢，诱导期过长，很可能在金属表层上还未超过足够的缓蚀剂含量以前，腐蚀的诱因已先出现了功用而使金属锈蚀了。
此外，一般觉得在常温下蒸气压为0.013～0.133Pa（10-3～10-4mmHg）较为合适。(2)溶解性I应在水中有一定的溶解性，这样就能迅速饱和已经吸湿的塑料表面。但是即使水溶性过好，在塑料表面产生的保护膜容易被水毁坏，而不能产生有效的吸收性保护膜。例如：咪唑酮分子中因其亲水基–NHC(O)NH–在整个分子中比例太大，致使水溶性太大。如果在其分子中采用长链羧酸，使水溶性增加，同时运用长链的疏水基作用，则可以表征合成缓蚀性能优良的吡啶酮衍生物甲烷缓蚀剂。(3)PH值影响在硫酸盐溶液中，PH值小于7.5时才会完全起缓蚀作用。在亚硫酸盐溶液中，PH值小于6时才会起缓蚀作用；PH值大于6时不但不能避免铁的腐蚀，反而促使腐蚀，只有当P才会起完全的缓蚀作用。由此可见，不同的气相缓蚀剂发挥防锈作用时溶液的pH值是不一样的。图1缓蚀剂分子被吸收在塑料表面43中国包装2010/9(4)VCI在塑料表面的吸收性吸附是缓蚀剂发挥功效的重要基础。气相缓蚀剂要具备良好的缓蚀作用需要在塑料表面以生物吸收或物理吸附作用产生保护膜层。化学吸收带有不可逆性，相对于可逆的物理吸附缓蚀作用较差，因此要增加VI的缓蚀效果需要尽量使内壁产生化学吸收。
3.VCI气相防锈包装材料种类以及对各类金属的适用性至今，国内外VI防锈包装材料主要有气相防锈纸与气相防锈薄膜，另外，还有泡沫材料、瓦楞纸板等载体形式。使用该类材料的特点是成本低，包装工艺简单，速度快，封闭要求不像干燥剂那么严格，打开包装使用时不必像涂层法这样清洗油脂。国内应用的种类，已由当时的五种十几个规格，发展到十几种几十个规格。近年来还新开发出VI防锈抗静电膜、VCI铝塑复合防锈膜、VCI防锈珍珠棉之类。气相防锈包装材料中气相防锈纸应用最多也最广泛防锈包装技术，目前气相防锈纸种类较多，按其密度可分为复合型和加骨型（普通甲骨型和强大甲骨型）两大类；按使用性能可分为专用型（如铸铁专用、硅钢专用、钢镀铜专用、钢镀镍专用等）和多种金属组合件型（如钢/铜组合件型、钢/铜/铝组合件、钢/铜/铝/铁组合件等）可广泛应用于化工、机械、军工、外贸等许多产业。铁金属用的气相防锈纸主要有亚硫酸二环己胺涂布纸，或含甲醇、乌洛托品、亚硫酸钠、苯甲酸盐、苯乙酸单甲醚胺等两种或两种以上混合缓蚀剂的纸。铜金属用的气相防锈纸，所用缓蚀剂以苯并三唑或以及衍生物为主。铜铁合用的气相防锈纸多选用苯并三唑及铁金属用液相缓蚀剂适当复配，同时兼具铜、钢的防护。
根据不同的气相缓蚀剂配方制造出带有诸多不同性能的气相防锈材料，以满足不同金属产品的应用需求，例如W12号气相防锈纸（主要配比成分亚硫酸二环己胺、尿素、亚硫酸钠、乌洛托品，涂布量：25g/m用于钢铁、发蓝的防腐封存；11号气相防锈纸（主要配比成分亚硫酸钠、苯乙胺单甲醚胺、尿素，涂布量：8～12g/m）适用于铝合金的除锈封存；还有专用气相防锈纸，如高速电镀锡薄铝板（DI材）专用气相防锈纸专用于这些钢板的防锈[6-8]随着防锈技术应用实践的演进，各种新型的气相缓蚀剂制品和气相防锈工艺不断被研发出来，这也丰富了气相缓蚀剂理论和液相防锈应用研发开发出了一种防锈性能优异的水溶性气相缓蚀剂和水性聚合物凝胶，将它们相结合，开发出了一种使用便捷、无毒、无污染的水性防锈底漆，可以喷砂于包装材料上，广泛应用于各类金属的非接触防锈。杜文凯等研究的缓冲型气相防锈包装材料，对塑料以及食品具有防腐及一定缓冲功能的包装材料。该产品是一种新型式和新概念的气相包装应用，具有气相防锈纸和气相防锈膜的基本防潮性能，兼具一定的缓冲性能，并填补了前二者在密度、防潮防水和环保方面的缺陷。4.VCI气相防锈包装法的使用条件（1）气相防锈材料（气相防锈纸与气相防锈薄膜）的表层积要尽可能地大；（2）气相防锈材料距离要保护的金属尽可能地近（不少于三十厘米）；（3）该材料受水和其他锈蚀材料的妨碍要（4）封闭罩；（5）塑料表面尽可能洁净（加工用具、手汗与其他赃物会妨碍防锈效果）；（6）凝固水产生之前成形的防锈包装尽可能维持一段时间。
5.VCI气相防锈在包装工业中的演进趋势现在，在VI气相防锈包装技术中，亚硝基类缓蚀剂仍占主要的地位，亚磷酸钠和亚硫酸二环己胺等亚硝基类缩合物目前仍在中国外广泛使用，尤其是中国制造的气相防锈材料，其缓蚀剂44中国包装2010/9配方中普遍以亚硝基类化合物为主。但是亚硝基和仲胺在身体内，极易于合成亚硝胺，形成一种强致癌物质。因而，在应用过程中，对工人的制造安全和身体健康影响巨大，使用后废弃的气相防锈材料也极易对环境造成污染。随着清洁生产和可大幅发展规定的强调，对气相缓蚀剂的使用要求也愈发越高，气相缓蚀剂不但要具备良好的防腐性能，减轻因腐蚀带来的代价，而且能保护资源和环境。这样围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用的环境友好型缓蚀剂越来越遭到重视。环境友好型气相缓蚀剂根据化学构成可以将其分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类。例如，低毒无公害钨酸钠有较好的缓蚀能力，可作为气相缓蚀剂替代亚硝酸盐，并且满足行业使用标准。肉桂醛、糠醛和香草醛是醛类化合物中非常典型的环境友好缓蚀剂。肉桂醛具有高效广谱醛等特征，其缓蚀机理主要是吸收和聚合成膜，对于钢铁有很高的防锈效果。
糠醛是一种混合控制型植物缓蚀剂，由米糠与稀酸共热制得，一些农副产品如麦杆、玉米芯等也可拿来制取糠醛。糠醛与六次氨基四胺复配后，缓蚀率高达95.03%。综上所述，VI气相防锈包装技术带有这些特色包装方式所不能及的特点，其应用的市场及领域越来越广泛，而且大有取代涂层法等方式的态势。再者，随着科学科技的不断进步及环保意识的提高，环保型VI气相防锈方法将居于主导地位。参考文献Steel[M].XuJD,etal.:Press,1987.105．.on[J]..1993,35(5):14914-14917．李志广，黄红军，万红敬，张敏.一种新型气相防锈纸的研发[J].包装工程，2006，25(1):55-56．李志广，黄红军，张敏等.一种可喷涂于包装材料上水性气相防锈底漆的研制[J].包装工程,2004，25(6):68-70．
