CN104119722A

CN104119722A - 纳米金不粘涂层组合物

Info

Publication number: CN104119722A
Application number: CN201410213418.0A
Authority: CN
Inventors: 关建安; 史航; 王锡铭; 倪国杰; 付水龙
Original assignee: ZHEJIANG PFLUON TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG PFLUON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明属于对表面涂布液体或其它流体的工艺技术领域，涉及一种不粘涂层组合物，具体地说是一种具有净化一氧化碳作用的纳米金不粘涂层组合物。本发明的纳米金不粘涂层组合物分为三类，分别为纳米金氟树脂不粘涂层组合物、纳米金陶瓷不粘涂层组合物和纳米金硅树脂不粘涂层组合物。纳米金不粘涂层组合物在材料表面涂覆后形成纳米金不粘涂层。本发明的纳米金不粘涂层可以是水性涂层，也可以是油性涂层；可以是单层涂层，也可以是双层或多层涂层。不粘涂层粘结剂为聚醚砜（PES）、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮（PEEK）和有机硅树脂等耐温高分子树脂。

Description

纳米金不粘涂层组合物

技术领域

本发明属于对表面涂布液体或其它流体的工艺技术领域，涉及一种不粘涂层组合物，具体地说是一种具有净化一氧化碳作用的纳米金不粘涂层组合物。

背景技术

不粘涂层在炊具应用已有半个世纪，其良好的不粘性能为人们的生活提供了便捷。不粘涂层根据其成膜物质分类主要有氟树脂不粘涂层、陶瓷不粘涂层、硅树脂不粘涂层三类，主要应用在炊具、小家电等领域。目前，很多不粘涂层研究者在涂层的性能上做了很多工作，使得不粘涂层在耐温性、环保型、不粘性、耐磨性、使用寿命等方面有了很大的提升。如本发明人在申请号：201310014337.3、申请日：2013-01-15的中国发明中公开了一种有机改性陶瓷不粘涂层及其涂覆方法。

因为不粘涂层在使用过程中，由于燃气不完全燃烧而产生大量一氧化碳，再者一般厨房空间相对狭小，一氧化碳不易排出，长时间集结浓度较高，对人体的危害很大。室内环境专家曾对厨房空气中的一氧化碳浓度进行检测，发现大部分家庭厨房中的一氧化碳超标，最严重的甚至超标19.5倍。而医学专家认为，厨房中，吸入过量的一氧化碳会对人的心肺功能造成不利影响，会导致肺部病变，出现哮喘、气管炎、肺气肿等疾患，甚至导致肺纤维化。空气中一氧化碳含量一旦超越800ppm，便会使人痉挛。所以对正常人来讲，室内一氧化碳浓度800ppm是一个重要界限值，超越此值，即成为有中毒风险的环境。通常需求，厨房通风体系室内一氧化碳含量不大于24ppm。为了改善现状，本发明针对一氧化碳的吸收进行了广泛研究，开发了新型的不粘涂层。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷提供一种具有净化一氧化碳作用的纳米金不粘涂层组合物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的纳米金不粘涂层组合物分为三类，分别为纳米金氟树脂不粘涂层组合物、纳米金陶瓷不粘涂层组合物和纳米金硅树脂不粘涂层组合物。纳米金不粘涂层组合物在材料表面涂覆后形成纳米金不粘涂层。本发明的纳米金不粘涂层可以是水性涂层，也可以是油性涂层；可以是单层涂层，也可以是双层或多层涂层。不粘涂层粘结剂为聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和有机硅树脂等耐温高分子树脂。

一种纳米金陶瓷不粘涂层组合物，包含醇溶性丙烯酸树脂、不粘助剂和不粘涂层粘结剂，该组合物中还含有占不粘涂层组合物总质量0.001～0.2％的纳米金。本发明中的纳米金即指金的微小颗粒，其直径在1～100nm。进一步的，从成本和效果方面综合考虑，所述纳米金的含量优选为0.01～0.1％。经本发明人多次验证，纳米金的含量在0.01～0.1％时，制得的不粘涂料对一氧化碳的效率达到90以上，当含量为0.1％时已经接近100％。

进一步的，本发明提供一种优选的方案是，纳米金陶瓷不粘涂层组合物包含：

A组分：按质量分数计的硅溶胶50～100％、耐温颜料0～50％、体质填料0～20％、分散助剂0～2％和流平助剂0～2％；

B组分：按质量分数计的0.2～1.5％乙酸和余量为至少一种硅烷；

C组分：按质量分数计的醇溶性丙烯酸树脂1～10％、不粘助剂0～30％和纳米金0.05～1％，余量为异丙醇；

A、B、C三组分按重量比2：0.5～2：0.1～2混合。

作为优选，A组分中，所述的硅溶胶的pH为2～11，粒径为5～50nm，二氧化硅含量为20～50％。本发明是基于申请号201310014337.3的中国发明的进一步改进，一些组分的选择已经详细记载在该专利中，本发明主要讨论纳米金的加入量。

一种所述纳米金陶瓷不粘涂层组合物的制备方法，包括如下步骤：

a、原料制备：

A组分：将各原料分散后研磨2小时以上；

B组分：将乙酸和硅烷混合；

C组分：将醇溶性丙烯酸树脂、不粘助剂和纳米金分散溶解在异丙醇中得到C组分，

b、原料混合：将所述的A、B组分按重量比混合搅拌或滚动3～15小时，进行水解缩合反应，然后加入C组分混合均匀，得到纳米金陶瓷不粘涂层组合物。

一种所述的纳米金陶瓷不粘涂层组合物的涂覆方法，该方法包括以下步骤：

a，前处理：将金属基材喷砂使其表面粗糙，以增加涂层的密着性；

b，涂料混合：将所述的A、B组分按重量比混合搅拌或滚动3～15小时，进行水解缩合反应，然后加入C组分混合均匀；

c，涂料喷涂：将经a步骤处理后的基材预热到40～80℃，将涂料通过压缩空气喷涂在预热的基材上；

d，烧结固化：将c步骤得到的基材在55～80℃温度下流平烘干10～15min，再逐渐升温到280℃～300℃，烧结10～15min后冷却即可。

一种所述纳米金陶瓷不粘涂层组合物涂覆后得到的不粘涂层。

一种纳米金氟树脂不粘涂层组合物，包含氟树脂、助剂和不粘涂层粘结剂，该组合物中还含有占不粘涂层组合物总质量0.001～0.1％的纳米金。所述的氟树脂为聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，氟树脂形态为乳液或微粉。一种纳米金氟树脂不粘涂层，其中纳米金的质量百分比为0.001～0.2％，助剂质量百分比为0.5～5％，颜填料质量百分比为0～15％，余量为溶剂或水。

一种纳米金硅树脂不粘涂层组合物，其中纳米金的质量百分比为0.001～0.1％，硅树脂质量百分比为20～45％，颜填料质量百分比为0～25％，助剂质量百分比为0.5～5％，余量为溶剂或水。

耐温颜料

在本发明中，耐温颜料作为着色剂使用。本发明中的耐温颜料为无毒的耐温200℃以上的有机颜料和/或无机颜料，可以通过ROHS检测，包括但不限于：金红石钛白、钛黄、氧化铁黑、氧化铁红、钴黑、钴蓝、钴绿、炭黑、珠光和铝银粉等。

体质填料

在本发明中，体质填料作为填料加入，帮助不粘涂层提高固体含量，提高不粘涂层操作性，另外还可以提高不粘涂层的强度。

本发明中的体质填料是耐温无毒，粒径小于100μm的粉末填料,选自晶须类、纤维类、陶瓷颗粒等无机材料物质，包括但不限于：石英粉、硅晶须、钛酸钾晶须、氧化铝、硅藻土、碳化硅和金刚石等。

本发明中所述的颜填料为耐温颜料和体质填料的总称。

助剂

本发明中的助剂包括可以帮助颜料和填料分散的涂料分散助剂，可以帮助涂料润湿流平的涂料流平助剂，可以帮助控制涂料粘度的流变助剂。分散助剂和流平助剂的选择为本领域常规技术手段，遵循不粘涂层制备的常规选择。不粘助剂属于助剂的一种。

不粘涂层粘结剂

不粘涂层粘结剂为聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)和有机硅树脂等耐温高分子树脂。

纳米金

一般形态存在的金元素是惰性的，但呈纳米形态时就会表现出独特的催化活性。纳米金原子簇团负载在氧化物上所产生的新的多相催化行为，尤其纳米金催化剂优异的低温活性，对于制备常温环境净化材料将会有突出的贡献。纳米金催化剂在环境温度和湿度下催化一氧化碳(CO)，可完全转化，因此使其成为军事和民事生命保障系统中净化CO的一个完美选择。

CO在室温下不能自行氧化为CO₂，使用Pt金属需在80℃以上催化CO，有科学家实验表明，1克纳米金在室温下每分钟可将5公升浓度为10000ppm的CO完全氧化为CO₂。由于成本原因，纳米金的添加质量百分比小于0.1％。

纳米金催化机理：

本发明的有益效果是：本发明人从不粘涂层的使用环境出发，研究出一种用于制备纳米金不粘涂层的纳米金不粘涂层组合物，使得涂层具有净化一氧化碳作用，有利人体健康。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

为了测试方便，本发明实施例中耐温颜料选用杜邦公司钛白R-900，体质填料选用5微米粒径的氧化铝，硅溶胶选用日产公司SNOWTEX-0，氟树脂不粘涂层采用的粘结剂选用聚醚砜树脂或硅树脂。

实施例1-8：

一种纳米金陶瓷不粘涂层组合物，其各组分配比见表1。

A组分：将各原料分散后研磨2小时以上；

B组分：将乙酸和硅烷混合；

将所述的A、B组分按重量比混合搅拌或滚动3～15小时，进行水解缩合反应，然后加入C组分混合均匀，得到纳米金陶瓷不粘涂层组合物。

表1(单位：g)

本发明纳米金陶瓷不粘涂层的涂覆方法具体如下：

b，涂料混合：将表1中的A、B组分按重量比混合搅拌或滚动3～15小时(根据气温不同熟化时间不同)，进行水解缩合反应，然后加入C组分混合均匀；

c，涂料喷涂：将经a步骤处理后的基材预热到40～80℃(可根据实际情况确定预热温度)，将涂料通过压缩空气喷涂在预热的基材上；

d，烧结固化：将c步骤得到的基材在55～80℃温度下流平烘干10min，再逐渐升温到280℃～300℃，烧结10min后冷却即可。

对上述得到的产品进行检测，检测结果见表2。

表2

表2中的试验方法具体为：

不粘性：170±10℃煎鸡蛋，BS7069:1988；

CO转化率：制作20×20cm的纳米金涂层样板，放置在温度为25℃，容量10公升含CO为800ppm的空气中，30分钟后测试CO的含量计算转化率。

从上述实施例可以清楚的看出，纳米金在很小的添加量的情况下具有催化CO的作用，可以达到净化CO的目的。

实施例9-16

表3(单位：g)氟树脂不粘涂层

本发明纳米金氟树脂不粘涂层组合物的涂覆方法如下：

b，涂料喷涂：将涂料通过压缩空气喷涂在经前处理的基材上；

d，烧结固化：将b步骤得到的基材在100～150℃温度下流平烘干10min，再逐渐升温到380℃～400℃，烧结10min后冷却即可。

对上述得到的产品进行检测，检测结果见表4。

表4

实施例17-24：

表5(单位：g)硅树脂不粘涂层

本发明纳米金硅树脂不粘涂层组合物的涂覆方法如下：

d，烧结固化：将b步骤得到的基材在100～150℃温度下流平烘干10min，再逐渐升温到280℃～300℃，烧结10min后冷却即可。检测结果见表6。

表6

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种纳米金陶瓷不粘涂层组合物，包含醇溶性丙烯酸树脂、不粘助剂和不粘涂层粘结剂，其特征在于：该组合物中还含有占不粘涂层组合物总质量0.001～0.2%的纳米金。

2.根据权利要求1所述的纳米金陶瓷不粘涂层组合物，其特征在于：所述纳米金的含量为0.01～0.1%。

3.根据权利要求1所述的纳米金陶瓷不粘涂层组合物，其特征在于包含：

A组分：按质量分数计的硅溶胶50～100%、耐温颜料0～50%、体质填料0～20%、分散助剂0～2%和流平助剂0～2%；

B组分：按质量分数计的0.2～1.5%乙酸和余量为至少一种硅烷；

C组分：按质量分数计的醇溶性丙烯酸树脂1～10%、不粘助剂0～30%和纳米金0.05～1%，余量为异丙醇；

A、B、C三组分按重量比2：0.5～2：0.1～2混合。

4.根据权利要求1或2或3所述的纳米金陶瓷不粘涂层组合物，其特征在于：A组分中，所述的硅溶胶的 pH为2～11，粒径为5～50nm，二氧化硅含量为20～50%。

5.一种权利要求3所述纳米金陶瓷不粘涂层组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a、原料制备：

A组分：将各原料分散后研磨2小时以上；

B组分：将乙酸和硅烷混合；

6.一种权利要求3所述的纳米金陶瓷不粘涂层组合物的涂覆方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

7.一种权利要求1所述纳米金陶瓷不粘涂层组合物涂覆后得到的不粘涂层。

8.一种纳米金氟树脂不粘涂层组合物，包含氟树脂、助剂和不粘涂层粘结剂，其特征在于：该组合物中还含有占不粘涂层组合物总质量0.001～0.1%的纳米金。

9.根据权利要求8所述的纳米金氟树脂不粘涂层组合物，其特征在于：所述的氟树脂为聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)，氟树脂形态为乳液或微粉。

10.一种纳米金硅树脂不粘涂层组合物，其特征在于：其中纳米金的质量百分比为0.001～0.1%，硅树脂质量百分比为20～45%，颜填料质量百分比为0～25%，助剂质量百分比为0.5～5%，余量为溶剂或水。