本发明属于金属表面，尤其涉及一种分子铜和一种在涉水金属表面覆膜的方法。
背景技术：
根据相关资料显示，我国是世界上最大的涉水铜制品生产国和出口国之一。铜具有相对优秀的抑菌性能，国内外市场上销售的涉水铜制品均以铜合金作为主要原材料。铜合金主要含有铜元素和锌元素，以外，还含铁、铝、铅、锡、锰、硅、镍、镉等微量元素。铜合金在铸造过程中，通常会通过加入铅来改变铸造加工性能。如果铜合金不添加铅，有可能会出现削切困难、锻造性差等问题，以此为原料制备的涉水铜制品也会因抗应力腐蚀性能差而导致开裂。有的企业为了改善黄铜的切削性能、并降低成本，其使用的黄铜中铅含量达3％～6％。由于铅在黄铜中基本不固溶，在零件表面以微颗粒形式分布存在，水流过时，涉水铜制品内部的铅离子会源源不断析出，最终导致水中“铅超标”。铅及其化合物对人体各组织均有毒性，可导致腹泻、呕吐、头晕、昏迷、贫血、肝肾损害等。当人体摄入一定量的铅时，会引起“铅中毒”，影响人体造血功能、神经系统和肾脏；随着铅的摄入量的增加，还会出现再生机能障碍。另外，铜合金中的锌、镉、镍等微量元素，也有可能在锻造过程中活化，在与水接触时渗出到水中，进而在人体内蓄积富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。可见，现有的涉水铜制品面临着卫生安全问题。为了解决这一问题，厂商使用食品级的不锈钢材料代替铜合金，以达到防止重金属污染的目的。但不锈钢材料成本较高，成型工艺复杂，结构实现不易。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种分子铜，旨在解决现有涉水铜制品含铅、锌等重金属元素，遇水后铅、锌等容易析出，影响涉水铜制品使用卫生、安全的问题。
本发明的另一目的在于提供一种在涉水金属表面覆膜的方法。
本发明是这样实现的，一种分子铜，包括涉水铜、以及覆盖在所述涉水铜表表面的高分子层，所述高分子层由高分子材料制成，且所述高分子材料的杨氏模量≥2200Mpa；重量吸水率≤0.1％每24小时；水汽渗透率≤2.0g.mil/100in2.d，环境条件为37℃/90RH。
以及，一种在涉水金属表面覆膜的方法，包括以下步骤：
提供涉水铜和派瑞林，对所述涉水铜进行表面清洁处理；
将所述涉水铜进行装架；
将装架后的涉水铜置于沉积室，将所述派瑞林置于蒸发室，先对整体系统进行抽真空处理，使真空度≤40Pa，然后对所述蒸发室、裂解室和所述沉积室进行加热处理，使所述派瑞林升华后裂解成单体、交联聚合在所述涉水铜表面，形成高分子层，其中，所述蒸发室的加热温度为100～300℃，所述裂解室的加热温度为500～850℃，所述沉积室的加热温度≤50℃。
本发明提供的分子铜，采用高分子层覆盖在所述涉水铜表面形成，膜厚均匀、膜层致密，且防水性强，能够彻底隔断饮用水与铜制品的接触，达到防止重金属离子析出的目的，使得分子铜满足涉水卫生和安全性要求。此外，本发明提供的分子铜，不易发生性变，且吸水性低，不易滋生细菌，进一步提高了分子铜的稳定性和安全性。
本发明提供的在涉水金属表面覆膜的方法，所用的高分子材料派瑞林为医用材料，满足涉水卫生安全；且涂覆工艺操作简单、工艺成熟、方便生产，膜层致密性好，能彻底隔绝饮用水与涉水金属如涉水铜制品接触，杜绝水体重金属超标，从而解决涉水金属如涉水铜制品可能导致的重金属危害人体健康的卫生安全问题。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例所述涉水制品是指使用过程中会与水接触的制品，所述涉水金属是指使用过程中会与水接触的金属制品，如所述涉水铜是指使用过程中会与水接触的铜制品。
本发明实施例提供了一种分子铜，包括涉水铜、以及覆盖在所述涉水铜表表面的高分子层，所述高分子层由高分子材料制成，且所述高分子材料的杨氏模量≥2200Mpa；重量吸水率≤0.1％每24小时；水汽渗透率≤2.0g.mil/100in2.d，环境条件为37℃/90RH。
本发明实施例中，所述高分子材料的杨氏模量≥2200Mpa，杨氏模量大，形成的膜层不易发生形变；所述高分子材料的重量吸水率≤0.1％每24小时，吸水性差，能够使得形成的膜层较好良好的保持状态，防止细菌滋生；所述高分子材料的水汽渗透率≤2.0g.mil/100in2.d，从而更好地避免水与所述涉水铜的接触。本发明实施例采用高分子层覆盖在所述涉水铜的表面，可以彻底隔断饮用水与铜制品的接触，达到防止重金属离子析出的目的，使得分子铜满足涉水卫生和安全性。
本发明实施例中，所述高分子材料包括但不限于Parylene(派瑞林)、环氧树脂、有机硅树脂、聚丙烯酸酯中的至少一种。优选的所述高分子材料，可通过加热裂解、单体发生交联聚合并沉积在所述涉水铜表面，形成均匀、致密的膜层，从而使得所述高分子层隔水性能更好。更优选的，所述高分子材料为Parylene，所述Parylene为一种二甲苯的二聚体，具有完全显性的高度结晶结构，因此，形成的膜层更为稳定、致密和均匀，从而使得隔水性能更为优异。
进一步的，所述高分子层的厚度优选为10-50μm。该优选的厚度，可以在保证所述高分子层充分发挥效果的前提下，降低生产成本。
本发明实施例提供的分子铜，采用高分子层覆盖在所述涉水铜表面形成，膜厚均匀、膜层致密，且防水性强，能够彻底隔断饮用水与铜制品的接触，达到防止重金属离子析出的目的，使得分子铜满足涉水卫生和安全性要求。此外，本发明实施例提供的分子铜，不易发生性变，且吸水性低，不易滋生细菌，进一步提高了分子铜的稳定性和安全性。
当所述高分子材料为Parylene时，所述分子铜可以按照下述方法制备获得。
本发明实施例还提供了一种在涉水金属表面覆膜的方法，包括以下步骤：
S01.提供涉水铜和Parylene，对所述涉水铜进行表面清洁处理；
本发明实施例中，所述Parylene为完全线性的高度结晶结构的高分子材料，且满足“杨氏模量≥2200Mpa；重量吸水率≤0.1％每24小时；水汽渗透率≤2.0g.mil/100in2.d，环境条件为37℃/90RH”的要求，因此，以其为原料、在涉水铜表面制备高分子层，可以彻底隔断饮用水与铜制品的接触，达到防止重金属离子析出的目的，使得分子铜满足涉水卫生和安全性。
涉水铜制品在加工过程中，经常会残留有油污、切削液、金属碎屑等，另外加工生产时涉水铜制品表面温度较高，容易产生局部的锈迹及氧化膜层，因此需要进行清洁。具体的，对所述涉水铜进行表面清洁处理的方法优选为：将所述涉水铜置于容器中，加入溶剂类金属表面清洗剂进行浸泡处理，浸泡时间为30～40min；取出后用清水冲刷，然后进行干燥处理，所述干燥处理的温度为60～80℃，以避免高温对所述涉水铜的材料及性能造成的不利影响。其中，所述容器不受限制，可以采用水槽，所述溶剂类金属表面清洗剂优选三氯乙烯溶液、碳氢清洗剂溶液、碳化水素溶液，优选的所述溶剂类金属表面清洗剂能够好地去除所述涉水铜表面的物质和残留物。用清水冲刷时，可采用软毛刷子进行洗刷，彻底清除异物。
S02.将所述涉水铜进行装架；
具体的，所述装架的方式可分为悬挂方式与平放方式。采用悬挂方式可减少所述涉水铜与固定托盘的接触面积，但工序较多，拆装不易，生产效率低下、成本较高。本发明实施例更优选采用平放装架方式，将所述涉水铜均匀的平放在托盘上。进一步的，所述托盘为镂空网格状托盘，可以进一步减少所述涉水铜与托盘的接触面积，保证覆膜后产品的完整性；此外，采用平放方式可有效的利用沉积室的空间，在有限的空间内放置更多的涉水铜制品，从而提高生产效率，降低成本。具体的，镂空网格的网格大小、网格线的粗细需根据铜制品的外形及重量来确定。
S03.将装架后的涉水铜置于沉积室，将所述Parylene置于蒸发室，先对整体系统进行抽真空处理，使真空度≤40Pa，然后对所述蒸发室、裂解室和所述沉积室进行加热处理，使所述Parylene升华后裂解成单体、交联聚合在所述涉水铜表面，形成高分子层，其中，所述蒸发室的加热温度为100～300℃，所述裂解室的加热温度为500～850℃，所述沉积室的加热温度≤50℃。
具体的，先将装架后的涉水铜置于沉积室，将涂覆的原材料Parylene放置于蒸发室，然后对整个系统(包括但不限于蒸发室、裂解室、沉积室和冷却管路)进行抽真空，直到真空度≤40pa。该优选的真空度，可以防止空气中的气体在高温下参与反应，污染原料，进而影响膜层性能。
进一步的，对所述蒸发室进行加热，将所述Parylene从固态升华为气态。原料(Parylene)形成气态后，可在真空环境中填充整个空间，同时分子间距变大，为后续裂解反应做好准备。其中，所述蒸发室加热温度保持在100～300℃，更优选为150℃。若温度过低，不能充分地实现所述Parylene的蒸发；若温度过高，也能达到原料蒸发的目的，但将消耗更多的能源，不环保，同时对蒸发设备提出更高的要求，投入更大，成本更高。
蒸发后的气体进入所述裂解室，对所述裂解室进行加热，使所述Parylene裂解成气体单体。其中，所述裂解室的加热温度保持在500～850℃，更优选为650℃。若温度过低，不能充分地实现所述Parylene的裂解；若温度过高，分子团可能发生不可控的裂解，将导致裂解产物发生不可逆变性，不能达到后续沉积的性能要求。
裂解后的气态单体通过管道冷却，进入到沉积室、在所述涉水铜表面进行结晶，生成致密的一层膜。其中，所述沉积的温度≤50℃，更优选为30～50℃，所述沉积的时间为28～36h，更优选为30h。本发明实施例中，将所述气态单体进行冷却，可以使得所述气态单体浸入沉积室后在合适的温度下分子间发生交联、形成新的分子键、从而沉积在所述涉水铜表面形成膜层。若不进行冷却处理，则所述气态单体一直保持单个小分子状态，分子间无法交联，不能成膜。
本发明实施例中，所述蒸发室、裂解室和沉积室可优选同时进行加热处理，以避免裂解室加热不及时影响裂解效果、沉积室加热不及时影响单体之间的交联效果，进而影响所述高分子层的性能，如均匀、致密性。
作为优选实施例，所述高分子层的厚度为10-50μm。
作为具体优选实施例，上述步骤S03中，所述蒸发室的加热温度为150℃，所述裂解室的加热温度为650℃，所述沉积室的加热时间为30h。
本发明实施例S03步骤中，所述Parylene由气态结晶转化为固态单体、且沉积腔为真空环境，从而使得所述单体可以均匀接触所述涉水铜的所有表面、并通过化学交联聚合、进一步沉积，得到膜厚均匀、膜层致密的所述高分子层，能彻底隔断饮用水与铜制品的接触，达到防止重金属离子析出的目的。
本发明实施例中，在沉积结束后，关闭所有加热设备，通过冷阱收集尾气，冷阱的温度为-90～-135℃，尾气将变成固态，待反应仪器冷却至室温，从所述蒸发室充入空气，取出样品，清理仪器。
上述各方法实施例中，可以采用铜以外的其他涉水金属代替涉水铜，得到相应的涉水金属制品。
本发明实施例提供的在涉水金属表面覆膜的方法，所用的高分子材料Parylene为医用材料，满足涉水卫生安全；且涂覆工艺操作简单、工艺成熟、方便生产，膜层致密性好，能彻底隔绝饮用水与涉水金属如涉水铜制品接触，杜绝水体重金属超标，从而解决涉水金属如涉水铜制品可能导致的重金属危害人体健康的卫生安全问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。