一种聚硅氧烷防锈液及其制备方法和应用 【技术领域】
本发明属于金属防腐领域，特别涉及一种聚硅氧烷防锈液及其制备方法和应用。
背景技术
根据国家标准GB/T 13521-1992，金属瓶盖的材质为电镀锡(或铬)薄钢板。镀锡铁俗称“马口铁”，英文缩写为SPTE，是一次冷轧电镀锡薄钢板；镀铬铁，英文缩写为TFS，是一次冷轧化学铬表面处理的薄钢板，两者的优缺点如下：
瓶盖表面的电镀层和油漆起到防锈的作用，为方便起见简称为防锈层。在制造瓶盖时冲压成型所形成的横截面即为切边(如附图说明图1所示的A)。目前国内外瓶盖厂很少对此部位进行防锈处理。
目前，市场上已出现多种防锈剂，有防锈液、防锈油、除锈防锈液等，这些产品对一些金属制品都有一定的防锈效果，但市面上的这些防锈剂都含有铬等重金属或亚硝酸盐等对环境和人体有害的物质，能引起严重的环境污染；有些防锈剂制作、涂覆工艺复杂，经济成本过高。
【发明内容】
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚硅氧烷防锈液。
本发明的另一目的在于提供上述聚硅氧烷防锈液的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述聚硅氧烷防锈液在制备金属瓶盖切边防锈膜的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种聚硅氧烷防锈液，由以下按重量百分比计的组分组成：聚硅氧烷5～60％、交联剂0.01～10％、催化剂0.01～10％和溶剂45～90％。
上聚硅氧烷防锈液，优选由以下按重量百分比计的组分组成：聚硅氧烷10～50％、交联剂0.1～5％、催化剂0.1～5％和溶剂60～90％。
所述聚硅氧烷为二甲基硅油、高含氢硅油、氨基硅油、羟基硅油、水性硅油、聚醚改性硅油、乳化硅油、含氢硅油乳液、羟基硅油乳液和有机硅树脂中的一种或一种以上。
所述聚硅氧烷的粘度为10～200000mPa·S。
所述有机硅树脂为以下型号有机硅树脂：TSR116、TSR117、TSR144、TSR145、TSR160、TSR175、TSR180、TSR187、TSR194，优选TSR117、TSR144、TSR145、TSR180。
所述交联剂为正硅酸乙酯或硅酸钠；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡或硅酸钠；所述溶剂为酒精、乙醚、丙酮、石油醚、无味煤油、乙酸乙酯和三乙醇胺一种或一种以上。
所述溶剂优选无味煤油、乙酸乙酯或石油醚。
上述聚硅氧烷防锈液的制备方法，按以下操作步骤：将聚硅氧烷、交联剂、催化剂和溶剂混合搅拌均匀，调节pH值至5～11，得到防锈液；所述调节pH值优选6～10。
所述调节pH值是采用有机碱或无机碱进行调节，所述有机碱为长链脂肪酸盐或季铵碱类；所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氨基钠或氨水。所使用的pH调节剂能较好的溶解于防锈液中。
所述长链脂肪酸盐为硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、油酸钾、亚油酸钠或亚油酸钾；所述季铵碱类为四丁基季胺碱。
上述的聚硅氧烷防锈液应用于制备金属瓶盖切边防锈膜；将聚硅氧烷防锈液采用涂布的方式涂在金属瓶盖切边上，于60～140℃烘干，得到金属瓶盖切边防锈膜。
本发明的原理是：聚硅氧烷是以Si-O键为主链的聚合物，硅-氧键键能高达460.5kJ/mol，大大高于有机聚合物典型的碳-碳主链的键能358.0kJ/mol，这意味着需要更强的活化能才能破坏聚硅氧烷聚合物，正是高键能使聚硅氧烷具有突出的化学惰性、耐热性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力。因此水、普通的酸、碱、盐、氧化剂无法破坏聚硅氧烷的化学惰性，也就使得聚硅氧烷有优异的防腐性能。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)本发明聚硅氧烷防锈液无色无味无毒，符合食品行业规定，且成本低，操作简单，既解决了防锈液制作、涂覆工艺复杂、含有有害物质、不环保、经济成本过高的问题，又弥补了国内金属瓶盖切边防锈的空白，适用于各种饮料的金属瓶盖；(2)施用本发明的金属瓶盖切边聚硅氧烷防锈液后，能在金属瓶盖切边形成疏水性吸附膜，隔绝外部环境的水分，达到防腐的效果。
【附图说明】
图1为瓶盖的俯视图。
图2为瓶盖的正视图，其中1为瓶盖切边。
【具体实施方式】
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将15g二甲基硅油(10mPa·S)置于容器中，加入0.1g正硅酸乙酯、0.1g二月桂酸二丁基锡和84.8g无味煤油混合搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH值至6，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例2
将10g高含氢硅油置于容器中，加入1g正硅酸乙酯和89g无味煤油混合搅拌均匀，用氢氧化钾调节pH值至8，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例3
将40g氨基硅油置于容器中，加入5g二月桂酸二丁基锡和55g石油醚混合搅拌均匀，用氢氧化钙调节pH值至6.5，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例4
将50g羟基硅油置于容器中，加入2g硅酸钠和48g石油醚混合搅拌均匀，用氨基钠调节pH值至9，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例5
将15g水性硅油置于容器中，加入2g正硅酸乙酯、4g硅酸钠和79g无味煤油混合搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH值至8.5，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例6
将20g聚醚改性硅油置于容器中，加入1.5g硅酸钠、1g二月桂酸二丁基锡和77.5g无味煤油混合搅拌均匀，用氢氧化钾调节pH值至9.5，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例7
将25g乳化硅油置于容器中，加入75g无味煤油混合搅拌均匀，用氢氧化钙调节pH值至10，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例8
将18g含氢硅油乳液置于容器中，加入2g硅酸钠和80g石油醚混合搅拌均匀，用硬脂酸钠调节pH值至7.5，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例9
将15g羟基硅油乳液置于容器中，加入2.5g正硅酸乙酯、2.5g二月桂酸二丁基锡和80g无味煤油混合搅拌均匀，用氨水调节pH值至9，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例10
将28g甲基三乙酰氧基硅烷置于容器中，加入5g硅酸钠和67g无味煤油混合搅拌均匀，用油酸钾调节pH值至7，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
实施例11
将20g有机硅树脂置于容器中，加入2g正硅酸乙酯、3g二月桂酸二丁基锡和75g乙酸乙酯混合搅拌均匀，用四丁基季胺碱调节pH值至6，得到聚硅氧烷防锈液。物料配比关系见表1。
表1本发明聚硅氧烷防锈液实施例1～11的物料配比
实施例12
聚硅氧烷防锈液1：将15g普通硅油(100mPa·S)1g(10wt％)、硅酸钠0.5g(5wt％)和无味煤油8.5g(85wt％)混合搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH值至5，得到聚硅氧烷防锈液1。
聚硅氧烷防锈液2：将高含氢硅油、正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡按比例85∶5∶10取10g，再加入白矿油90g(90wt％)，混合搅拌均匀，用氢氧化钾调节溶液pH至9，得到聚硅氧烷防锈液2。
聚硅氧烷防锈液3：将氨基硅油、正硅酸乙酯和二月桂酸二丁基锡按比例80∶10∶10取50g，再加入无味煤油50g(50wt％)，混合搅拌均匀，用氨水调节溶液pH至6.5，得到聚硅氧烷防锈液3。
聚硅氧烷防锈液4：将有机硅树脂TSR180#7g(35wt％)、正硅酸乙酯1g(5wt％)、二月桂酸二丁基锡2g(10wt％)和乙酸乙酯10g(50wt％)混合搅拌均匀，用氨基钠调节溶液pH至8，得到聚硅氧烷防锈液4。
在金属瓶盖切边上采用上述聚硅氧烷防锈液1～4进行实验：
(1)涂布：采用手工涂布的方式，沿瓶盖切边涂上聚硅氧烷防锈液。
(2)固化：将涂好防锈液的瓶盖放入烘箱中烘烤并保持一定的时间(温度、时间为：温度60℃～140℃、时间15～90min)。
(3)检验：采用以下两种方法：
a.根据国家标准GB/T 13521-1992，将瓶盖(如图1和2所示)置于用20g分析纯硫酸铜、10ml质量百分数35％的分析纯盐酸和70ml蒸馏水配置的溶液中浸泡300s后取出，并用水冲洗干净，观察切边的锈斑情况。
b.将每个瓶盖分别置于自来水中独立浸泡24小时和48小时后，取出并观察切边的锈斑情况。
实验结果见下表：
表1.自来水浸泡检验结果
由表1可见：(1)一个瓶盖有21个裙齿(见图1)，每个裙齿上只要有锈斑就算一个锈蚀点，故每个瓶盖最多有21个锈蚀点。
(2)每5个瓶盖为一组，算锈蚀点的平均值，只有当平均值＜1时，该防锈液才合格。
(3)防锈液为无色、无味、无毒液体，符合食品工艺要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它地任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。