CN101805518B - 一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法。所述方法包括：(a)将20～70份重量份数的羟基硅油、20～80份重量份数的有机硅、0～8份重量份数的催化剂、0～40份重量份数的溶剂混合搅拌均匀；(b)将获得的聚合物与固化水混合并搅拌均匀形成保护液，其中所述聚合物与固化水的重量份数比范围为5∶1～6∶1；(c)将所述保护液均匀分散在金属表面，并干燥以使得保护液在金属表面形成均匀的薄层。实施本发明的一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法，具有以下有益效果：可以对彩色金属表面进行无损保护，特别适用于一些彩色金银纪念币章、金银纪念币章及相关产品的表面保护。

Description

一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法

技术领域

本发明涉及金属表面耐磨防腐保护的技术领域，更具体地说，涉及一种一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法。

背景技术

金银纪念币、章在收藏和存放过程中，人们常常希望能拿出来在手上细细观赏和把玩，但是手上的汗液等会污染纪念币表面，加速其表面的腐蚀和变色，从而影响金银纪念币、章的观赏效果及质量。金银相关产品在佩戴和使用过程中易磨损，影响产品表面图案的清晰度。金、银质纪念币长期暴露在空气中，其表面容易受空气中氧、水气、二氧化碳、二氧化硫等，以及所接触的有机物质等的氧化与腐蚀，发生化学与物理反应，从而形成一些氧化物、硫化物、碳酸盐、亚硫酸盐等物质，致使金、银质纪念币的表面出现斑点、暗纹以及大面积的损伤，破坏其精细的图案结构，影响光泽。

目前国内有在金银币、章表面实施无机镀膜保护的工艺，但由于该工艺中含有的电解除油步骤会脱掉彩色金银纪念币、章表面的彩色油墨，故不能用于彩色金银币、章的表面保护。

因此需要一种可用于彩色金银币、章表面的彩色图案无损的有机硅聚合物。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术无机镀膜保护的工艺电解除油步骤会脱掉彩色金银纪念币、章表面的彩色油墨的缺陷，提供一种可用于彩色金银币、章表面的彩色图案无损的有机硅聚合物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种有机硅聚合物，其由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油    20～70；

有机硅      20～80；

催化剂      0～8；

溶剂        0～40。

优选地，所述聚合物由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油    35～60；

有机硅      30～70；

催化剂      2～5；

溶剂        5～25；

其中所述有机硅的化学通式为RSiR’₃。

优选地，所述R＝CH₃或(CH₂)₃NH₂，R’＝OCH₃或OCH₂CH₃。

优选地，所述有机硅包括甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选地，所述甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量份数比范围为1∶4～3∶2。

优选地，所述溶剂包括二甲苯和/或溶剂油；所述催化剂包括二丁基二月桂酸锡。

优选地，所述的聚合物由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油                 45；

甲基三甲氧基硅烷         10；

γ-氨丙基三乙氧基硅烷    25；

二丁基二月桂酸锡         3；

二甲苯                   7；

溶剂油                   10。

本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，构造一种有机硅聚合物在金属表面成膜的方法，包括：

(a)将20～70份重量份数的羟基硅油、20～80份重量份数的有机硅、0～8份重量份数的催化剂、0～40份重量份数的溶剂混合搅拌均匀；

(b)将获得的聚合物与固化水混合并搅拌均匀形成保护液，其中所述聚合物与固化水的重量份数比范围为5∶1～6∶1；

(c)将所述保护液均匀分散在金属表面，并干燥以使得保护液在金属表面形成均匀的薄层。

优选地，所述步骤(c)包括将表面均匀分散所述保护液的金属在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度为70～120℃，烘干时间为30～50分钟。

优选地，所述金属表面为金银纪念币或章的彩色表面。

实施本发明的一种有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法，具有以下有益效果：可以对彩色金属表面进行无损保护，特别适用于一些彩色金银纪念币章、金银纪念币章及相关产品的表面保护，使经过表面保护的纪念币章及相关产品的耐磨耐腐蚀性能有较大的提高，满足广大钱币爱好者的愿望。

此外本发明的有机硅聚合物可在金属表面形成透明的保护膜，该保护膜的性能优良、稳定、耐候性好，经久耐用。并且本发明的有机硅聚合物的生产设备简单，生产成本低，并且其在金属表面成膜的施工工艺简单，生产效率高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的一种有机硅聚合物在金属表面成膜的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的有机硅聚合物，其原理是在没有外电流作用的情况下，依靠其配方中各种物质间或金属与配方中的各种物质间的反应，在金属表面形成与基体牢固结合的有机硅保护层。

在其应用中，本发明的有机硅聚合物，跟固化水混合，可在金属表面形成一种主链由硅氧交替组成的类似石英结构的高稳定性有机高分子，其具有一些独特的化学与物理性能：耐热、耐酸、耐碱、耐低温、耐气候、耐臭氧、耐老化、介电性好、成膜性能好、表面张力小、具有生物惰性，不受物理作用和化学试剂的侵蚀。在本发明中，除特别说明外，所有的百分比均是指重量份数。

本发明的一种有机硅聚合物，一般包括羟基硅油、有机硅、催化剂、溶剂等。其中，有机硅试剂、催化剂的选择及溶剂的搭配问题是获得高性能有机硅保护液的关键所在。

本发明的聚合物中，羟基硅油的含量约为20～70％，优选35～60％。如果羟基硅油的含量太低，则制得的保护膜较脆，易开裂，如果羟基硅油的含量高于70％，则制得的保护膜过软。

有机硅可选用RSiR’₃，其中R＝CH₃、(CH₂)₃NH₂，R’＝OCH₃、OCH₂CH₃。本发明优选使用甲基三甲氧基硅烷与γ-氨丙基三乙氧基硅烷。其中，甲基三甲氧基硅烷的含量约为10～40％，优选10～30％；γ-氨丙基三乙氧基硅烷的含量约为10～40％，优选20～40％。

适用的催化剂有二丁基二月桂酸锡，其含量约为0～8％，优选2～5％。如果二丁基二月桂酸锡的含量太低，反应速率太慢而不实用，如果含量高于8％，因反应速率并无明显增加而在经济上是不利的。在本发明的其他实施例，也可采用其他的催化剂，如二丁基二醋酸锡、N，N，N′，N′-四甲基胍盐、或其他可起到催化硅醇缩合反应的物质。

适用的溶剂有二甲苯和200#溶剂油，其中，该溶剂可只包括二甲苯或只包括溶剂油，也可同时包括二甲苯和溶剂油。其中溶剂占整个聚合物重量的0～40％，优选5～25％，其中二甲苯和溶剂油可以按任意比例配比，优选按约1∶1配制。如果溶剂含量太低，保护液粘度增加，不利于操作，如果含量高于40％，则在金属表面形成的保护膜太薄而导致性能变差。

在本发明的其他实施例中，还根据需要可加入其他助剂，如增溶剂、紫外光吸收剂、绝缘剂等。本领域技术人员了解这些助剂的种类和其用法，并能够根据其需要按量选用。

如图1所示，本发明还公开了一种有机硅聚合物在金属表面成膜的方法，包括：

(a)将20～70份重量份数的羟基硅油、20～80份重量份数的有机硅、0～8份重量份数的催化剂、0～40份重量份数的溶剂混合搅拌均匀；

(b)将获得的聚合物与固化水混合并搅拌均匀形成保护液，其中所述聚合物与固化水的重量份数比范围为5∶1～6∶1；

(c)将所述保护液均匀分散在金属表面，并干燥以使得保护液在金属表面形成均匀的薄层。

在步骤(a)和(b)中，本领域技术人员可根据原料配比控制搅拌时间和温度，以尽快达到搅拌均匀的目的为佳。

在步骤(c)中，本领域技术人员可以采用任何合适的方法，如喷涂、涂敷、浸涂或其他常规方法将保护液均匀分散在金属表面。

下面结合实施例对本发明的有机硅聚合物以及其在金属表面成膜的方法作出进一步的说明。

实施例1

将45％的羟基硅油，10％的甲基三甲氧基硅烷、25％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3％的二丁基二月桂酸锡加入7％二甲苯和10％的200#溶剂油中，室温搅拌反应30～50分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照5∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干幻彩三面观音金质纪念章置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该纪念章的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的幻彩三面观音金质纪念章。

实施例2

将35％的羟基硅油，10％的甲基三甲氧基硅烷、10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和5％的二丁基二月桂酸锡(或二丁基二醋酸锡、N，N，N′，N′-四甲基胍盐)加入20％二甲苯和20％的200#溶剂油中，室温搅拌反应30～50分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干幻彩三面观音金质纪念章置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再使用喷雾装置在该纪念章的表面均匀喷涂上保护液，喷涂时间30～50秒，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的幻彩三面观音金质纪念章。

实施例3

将70％的羟基硅油，10％的甲基三甲氧基硅烷、10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和2％的二丁基二月桂酸锡加入8％的二甲苯中，室温搅拌反应30～50分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干幻彩三面观音金质纪念章置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再使用涂敷装置在该纪念章的表面均匀涂敷上保护液，涂敷时间30～50秒，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置干燥，待其自然风干。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的幻彩三面观音金质纪念章。

实施例4

将20％的羟基硅油，14％的甲基三甲氧基硅烷、56％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和5％的二丁基二月桂酸锡加入2.5％二甲苯和2.5％的200#溶剂油中，室温搅拌反应50分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干幻彩三面观音金质纪念章置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该纪念章的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的幻彩三面观音金质纪念章。

实施例5

将55％的羟基硅油，18％的甲基三甲氧基硅烷、12％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和5％的二丁基二月桂酸锡加入到10％的200#溶剂油(也可以是其他类型的溶剂油)中，室温搅拌反应30分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干彩色金质纪念币置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该纪念章的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的彩色金质纪念币。

实施例6

将60％的羟基硅油，10％的甲基三甲氧基硅烷、10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和8％的二丁基二月桂酸锡加入12％的二甲苯中，室温搅拌反应25分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将若干彩色金质纪念币置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该纪念章的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的彩色金质纪念币。

实施例7

将22％的羟基硅油，28％的甲基三甲氧基硅烷、22％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷和3％的二丁基二月桂酸锡加入12％的200#溶剂油和13％的二甲苯中，室温搅拌反应25分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将彩色纪念币置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该纪念章的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的彩色纪念币。

实施例8

在本发明的简化实施例中，可以不采用催化剂和溶剂，直接将20％的羟基硅油，40％的甲基三甲氧基硅烷、40％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷在室温搅拌反应25分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照6∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将待保护的金属片或金属块置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该金属片或金属块的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的金属片或金属块。

实施例9

在本发明的又一简化实施例中，可以不采用催化剂和溶剂，直接将70％的羟基硅油，15％的甲基三甲氧基硅烷、15％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷在室温搅拌反应25分钟，制成本发明的有机硅聚合物。接着将该有机硅聚合物与固化水按照5∶1的比例混合，搅拌均匀即可获得所需的保护液。

随后将待保护的彩色金属片或金属块置于挂具上，用有机试剂(如无水乙醇)清洗表面1分钟，热风吹干，再浸入配制好的保护液中，均匀摆动，使该金属片或金属块的表面均匀蘸上该保护液，浸涂时间30～50秒。取出挂具，摇晃，流掉多余的保护液，使保护液在金属表面上形成均匀的薄层。在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度控制在75～80℃，烘干时间为30～50分钟。从挂具上取下该纪念章，即得到有机硅透明保护层保护的彩色金属片或金属块。

采用本发明的有机硅的聚合物在金属表面形成的保护膜高度透明、清晰美丽、光滑、致密、成膜性能好、稳定、耐候性好，且具有较高的水接触角、较低表面能与粘附功等表面性能，对纪念币能起到良好的保护功能。并能很好地保留原纪念币上的图案与层次，保护层高度透明、清晰美丽，不影响原有的外观。用肉眼观察样品，看不到表面保护层的存在。如果用手触摸，可以感觉到有机硅透明树脂保护层的存在，而且无色无味、高度透明、爽滑舒服、性能稳定、耐候性好、经久耐用、弹性与屈挠性好等。对本发明的保护膜进行结构表征和性能测试。其涂覆均匀，膜厚度18～50μm，硬度达到1H-4H，漆膜附着力为1级。

虽然本发明在举例说明时，均是以彩色金银钱币表面进行说明的，但是本领域技术人员可以理解，本发明的有机硅聚合物及其在金属表面成膜的方法还可在其他金属表面使用，并且也不限于彩色金属表面。此外虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (8)

1.一种有机硅聚合物，其特征在于，由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油    20～70；

有机硅      20～80；

催化剂      0～8；

溶剂        0～40；

其中所述有机硅的化学通式为RSiR’₃，所述R＝CH₃或(CH₂)₃NH₂，R’＝OCH₃或OCH₂CH₃，所述催化剂包括二丁基二月桂酸锡，所述溶剂包括二甲苯和/或溶剂油。

2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油    35～60；

有机硅      30～70；

催化剂      2～5；

溶剂        5～25。

3.根据权利要求2所述的聚合物，其特征在于，所述有机硅包括甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

4.根据权利要求3所述的聚合物，其特征在于，所述甲基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量份数比范围为1∶4～3∶2。

5.根据权利要求4所述的聚合物，其特征在于，由以下重量份数的原料配制成：

羟基硅油                45；

甲基三甲氧基硅烷        10；

γ-氨丙基三乙氧基硅烷   25；

二丁基二月桂酸锡        3；

二甲苯                  7；

溶剂油                  10。 

6.一种有机硅聚合物在金属表面成膜的方法，其特征在于，包括：

(a)将20～70份重量份数的羟基硅油、20～80份重量份数的有机硅、0～8份重量份数的催化剂、0～40份重量份数的溶剂混合搅拌均匀；

(b)将获得的聚合物与固化水混合并搅拌均匀形成保护液，其中所述聚合物与固化水的重量份数比范围为5∶1～6∶1；

(c)将所述保护液均匀分散在金属表面，并干燥以使得保护液在金属表面形成均匀的薄层；

其中所述有机硅的化学通式为RSiR’₃，所述R＝CH₃或(CH₂)₃NH₂，R’＝OCH₃或OCH₂CH₃，所述催化剂包括二丁基二月桂酸锡，所述溶剂包括二甲苯和/或溶剂油。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述步骤(c)包括将表面均匀分散所述保护液的金属在空气中静置1～2小时，再热风烘干，烘干温度为70～120℃，烘干时间为30～50分钟。

8.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述金属表面为金银纪念币或章的彩色表面。 

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