CN102643607A - 一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料，由A组分和B组分按重量比7：3混合组成；其中，A组分由包括氧化硅溶胶30-35份，氧化铝溶胶25-30份，氧化铈粉末5-10份，磷酸锌粉7-13份，氧化铁黑1-4份，异丙醇5-10份，去离子水15-20份，羧甲基醋酸丁酸纤维素1-3份，聚乙烯醇0.5-2份；B组分包括甲基三乙氧基硅烷45-50份，正硅酸乙酯15-20份，正钛酸丁酯15-20份，异丙醇5-10份，乙醇5-10份。本发明的耐高温非氟涂料具有不粘效果，而且硬度高、耐温性好，长时间工作在高温下也不会分解产生有毒气体，提高了炊具的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料，尤其涉及一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对炊具表面涂层的性能要求也越来越高，它们不仅工作在强腐蚀的环境中，还承受着不同程度的磨损，同时还需具有不粘的特性。目前市场上主要是有机硅涂料和氟碳涂料这两种传统的不粘涂料，但由于它们都含有害物质，长期在高温下使用会分解出有毒成分，混到食物中，严重损害人们的身体健康。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料及其制备方法，该涂料在无机陶瓷涂料的基础上，通过选取含有不同官能团和取代基的烷氧基硅烷，以调整R/Si值，使涂层在固化反应时生成一种具有厌油性的油状共聚物，从而使涂层具有不粘效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料，由A组分和B组分按重量比7∶3混合组成；其中，所述的A组分由以下成分按以下的重量份制备而成：氧化硅溶胶30-35份，氧化铝溶胶25-30份，氧化铈粉末5-10份，磷酸锌粉7-13份，氧化铁黑1-4份，异丙醇5-10份，去离子水15-20份，羧甲基醋酸丁酸纤维素1-3份，聚乙烯醇0.5-2份；所述的B组分由以下成分按以下的重量份制备而成：甲基三乙氧基硅烷45-50份，正硅酸乙酯15-20份，正钛酸丁酯15-20份，异丙醇5-10份，乙醇5-10份。
进一步，所述氧化铈粉末的平均粒径为10-100nm。
一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按涂料A组分配比，向密闭性反应釜中加入氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化铈粉末、聚乙烯醇，在800-1000rpm的高速下搅拌3-4小时，使配料均匀分散，得到晶种化的溶胶；
2)按涂料A组分配比将羧甲基醋酸丁酸纤维素预先溶解到异丙醇和去离子水的混合溶液中，加入步骤1)中的晶种化的溶胶，再按配比依次加入磷酸锌粉、氧化铁黑，在800-1000rpm的高速下搅拌均匀，经研磨机研磨6小时，至颗粒细度≤10um，最后加酸性溶液调整pH＝3.5-4.5，再次搅拌均匀得到涂料的A组分；
3)按涂料B组分配比，把甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正钛酸丁酯、异丙醇、乙醇混合并在200-300rpm的低速下搅拌分散均匀制成涂料B组分；
4)将A组分和B组分按7∶3的重量比混合，在35℃、1000-1200rpm的条件下密封搅拌熟化4小时，然后用冰水淋洒在涂料反应桶表面，使温度急速降温至25℃，在600-800rpm的条件下继续搅拌10小时后，在5-10℃下冷却30-60分钟，得到性能优越的不粘陶瓷涂料。
优选的，所述步骤2中的酸性溶液为磷酸。
本发明的有益效果是：本发明的耐高温非氟涂料在无机陶瓷涂料的基础上，通过选取含有不同官能团和取代基的烷氧基硅烷，以调整R/Si值，涂料在固化反应时生成一种具有厌油性的油状共聚物，具体反应为A、B组分混合后，B组分中的烷氧基硅烷发生水解，并与A组分中的物质进行缩聚反应，及自身的缩聚反应，得到性能优越的不粘陶瓷涂料，反应式如下：
上述反应得到的陶瓷涂料是一种具有厌油性的油状共聚物，从而使涂料具有不粘效果，采用该方法制成的涂料硬度高、耐温性好，长时间工作在高温下也不会分解产生有毒气体，大大提高了炊具的使用安全性；该涂料只需在220-230℃即可固化，采用常规的施工方法施工可得较厚涂料，生产工艺比较简单，有效降低产品的生产成本；同时本发明在制备过程中将金属氧化物溶胶晶种化，提高了涂层的致密度和光滑度，有效解决了现有水性涂料的厚膜容易龟裂和微缺陷等问题。
具体实施方式
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)取氧化硅溶胶30份、氧化铝溶胶25份、氧化铈粉末5份、聚乙烯醇0.5份放置在密封性的反应釜中，然后用800rpm的转速对反应釜中的混合物进行搅拌3小时，使配料均匀分散，得到晶种化的溶胶；
2)将5份异丙醇和15份去离子水的混合，并加入1份羧甲基醋酸丁酸纤维素配成溶液，然后将步骤1)得到的晶种化的溶胶加入到溶液中，再依次加入7份磷酸锌粉、1份氧化铁黑，再用800rmp的转速对溶液进行搅拌，使其分散均匀后，再将分散均匀的溶液放置球型研磨机上研磨6小时，使得其细度≤10μm，加入一定量的磷酸调整其的pH值为3.5，最后搅拌均匀，得到涂料的A组分；
3)把甲基三乙氧基硅烷45份、正硅酸乙酯15份、正钛酸丁酯15份、异丙醇5份、乙醇5份混合加入到反应釜中，然后再在200rpm的转速下搅拌分散均匀后，得到涂料的B组分；
4)将步骤2)得到的A组分和步骤3)得到的B组分按照7∶3的重量比加入到密闭式反应釜中，然后保持反应釜中的温度为35℃，用1000rpm的转速对反应釜中的混合物进行密封搅拌熟化4小时，然后用冰水淋洒在涂料反应桶表面，使温度急速降温至25℃，在600rpm的转速状态下继续搅拌10小时，后在5℃状态下冷却30分钟，B组分中的烷氧基硅烷发生水解，并与A组分中的物质进行缩聚反应，及自身的缩聚反应，得到性能优越的不粘陶瓷涂料。
实施例2
1)取氧化硅溶胶33份、氧化铝溶胶28份、氧化铈粉末8份、聚乙烯醇1.3份放置在密封性的反应釜中，然后用900rpm的转速对反应釜中的混合物进行搅拌3.5小时，使配料均匀分散，得到晶种化的溶胶；
2)将8份异丙醇和18份去离子水的混合，并加入2份羧甲基醋酸丁酸纤维素配成溶液，然后将步骤1)得到的晶种化的溶胶加入到溶液中，再依次加入10份磷酸锌粉、3份氧化铁黑，再用900rmp的转速对溶液进行搅拌，使其分散均匀后，再将分散均匀的溶液放置球型研磨机上研磨6小时，使得其细度≤10μm，加入一定量的磷酸调整其的pH值为4，最后搅拌均匀，得到涂料的A组分；
3)把甲基三乙氧基硅烷48份、正硅酸乙酯18份、正钛酸丁酯18份、异丙醇8份、乙醇8份混合加入到反应釜中，然后再在250rpm的转速下搅拌分散均匀后，得到涂料的B组分；
4)将步骤2)得到的A组分和步骤3)得到的B组分按照7∶3的重量比加入到密闭式反应釜中，然后保持反应釜中的温度为35℃，用1000rpm的转速对反应釜中的混合物进行密封搅拌熟化4小时，然后用冰水淋洒在涂料反应桶表面，使温度急速降温至25℃，在700rpm的转速状态下继续搅拌10小时，后在8℃状态下冷却45分钟，B组分中的烷氧基硅烷发生水解，并与A组分中的物质进行缩聚反应，及自身的缩聚反应，得到性能优越的不粘陶瓷涂料。
实施例3
1)取氧化硅溶胶35份、氧化铝溶胶30份、氧化铈粉末10份、聚乙烯醇2份放置在密封性的反应釜中，然后用1000rpm的转速对反应釜中的混合物进行搅拌4小时，使配料均匀分散，得到晶种化的溶胶；
2)将10份异丙醇和20份去离子水的混合，并加入3份羧甲基醋丁酸纤维素配成溶液，然后将步骤1)得到的晶种化的溶胶加入到溶液中，再依次加入13份磷酸锌粉、4份氧化铁黑，再用1000rmp的转速对溶液进行搅拌，使其分散均匀后，再将分散均匀的溶液放置球型研磨机上研磨6小时，使得其细度≤10μm，加入一定量的磷酸调整其的pH值为4.5，最后搅拌均匀，得到涂料的A组分；
3)把甲基三乙氧基硅烷50份、正硅酸乙酯20份、正钛酸丁酯20份、异丙醇10份、乙醇10份混合加入到反应釜中，然后再在300rpm的转速下搅拌分散均匀后，得到涂料的B组分；
4)将步骤2)得到的A组分和步骤3)得到的B组分按照7∶3的重量比加入到密闭式反应釜中，然后保持反应釜中的温度为35℃，用1000rpm的转速对反应釜中的混合物进行密封搅拌熟化4小时，然后用冰水淋洒在涂料反应桶表面，使温度急速降温至25℃，在800rpm的转速状态下继续搅拌10小时，后在10℃状态下冷却60分钟，B组分中的烷氧基硅烷发生水解，并与A组分中的物质进行缩聚反应，及自身的缩聚反应，得到性能优越的不粘陶瓷涂料。
上述三个实施例中的用于不粘炊具的耐高温非氟涂料，是在无机陶瓷涂料的基础上，选取甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正钛酸丁酯三种不同的取代基和不同的官能团数目的烷氧基硅烷，调整R/Si＞2时，烷氧基硅烷水解后，与A组分中的物质进行缩聚反应，会生成一种相对分子质量较低的油状共聚物，具有厌油性的陶瓷保护层，从而使涂层具有不粘效果；含钛聚碳硅烷与金属氧化物溶胶进行缩聚反应后，并加入适量的无机填料制成的涂层，其耐热性、硬度、致密性均能得到提高，长时间工作在高温下也不会分解产生有毒气体，大大提高了炊具的使用安全性；该涂料只需在220-230℃即可固化，采用常规的施工方法施工可得较厚涂料，生产工艺比较简单，有效降低产品的生产成本；同时本发明在制备过程中将金属氧化物溶胶晶种化，提高了涂层的致密度和光滑度，有效解决了现有水性涂料的厚膜容易龟裂和微缺陷等问题。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料，其特征在于，由A组分和B组分按重量比7：3混合组成；其中，
所述的A组分由以下成分按以下的重量份制备而成： 氧化硅溶胶30-35份，氧化铝溶胶25-30份，氧化铈粉末5-10份，磷酸锌粉7-13份，氧化铁黑1-4份，异丙醇5-10份，去离子水15-20份，羧甲基醋酸丁酸纤维素1-3份，聚乙烯醇0.5-2份；
所述的B组分由以下成分按以下的重量份制备而成：甲基三乙氧基硅烷45-50份，正硅酸乙酯15-20份，正钛酸丁酯15-20份，异丙醇5-10份，乙醇5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料，其特征在于：所述氧化铈粉末的平均粒径为10-100nm。
3.根据权利要求1至2任一所述的一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、按涂料A组分配比，向密闭性反应釜中加入氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化铈粉末、聚乙烯醇，在800-1000rpm的高速下搅拌3-4小时，使配料均匀分散，得到晶种化的溶胶；
2）、按涂料A组分配比将羧甲基醋酸丁酸纤维素预先溶解到异丙醇和去离子水的混合溶液中，加入步骤1）中的晶种化的溶胶，再按配比依次加入磷酸锌粉、氧化铁黑，在800-1000rpm的高速下搅拌均匀，经研磨机研磨6小时，至颗粒细度≤10um，最后加酸性溶液调整pH=3.5-4.5，再次搅拌均匀得到涂料的A组分；
3）、按涂料B组分配比，把甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正钛酸丁酯、异丙醇、乙醇混合并在200-300rpm的低速下搅拌分散均匀制成涂料B组分；
4）、将A组分和B组分按7：3的重量比混合，在35℃、1000-1200rpm的条件下密封搅拌熟化4小时，然后用冰水淋洒在涂料反应桶表面，使温度急速降温至25℃，在600-800rpm的条件下继续搅拌10小时后，在5-10℃下冷却30-60分钟，得到性能优越的不粘陶瓷涂料。
4.根据权利要求3所述的一种用于不粘炊具的耐高温非氟涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的酸性溶液为磷酸。
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| CN101481554A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-15 | 广州化工研究设计院 | 一种高硬度耐高温非氟水性不粘涂料 |
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| CN101760057A (zh) * | 2009-12-28 | 2010-06-30 | 上海金力泰化工股份有限公司 | 陶瓷涂料、其制备方法、以及防止陶瓷涂膜开裂的方法 |
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2012
- 2012-04-28 CN CN201210132133.5A patent/CN102643607B/zh active Active
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