CN105731973A - 一种高吸波性能易清洁涂料、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高吸波性能易清洁涂料、制备方法及其应用。高吸波性能易清洁涂料包括吸波材料粘结剂、吸波材料、亲水型易清洁材料和助剂；按质量百分数计，所述吸波材料粘结剂为10％～40％，吸波材料为5％～10％，亲水型易清洁材料为50％～80％，助剂为1％～2％。制备时，按配比将各原料混合在一起。本发明所述的高吸波性能易清洁涂料可以广泛应用于厨电产品中，具有涂层薄、微波吸收性能高且易清洁等性能。

Description

一种高吸波性能易清洁涂料、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种高吸波性能易清洁涂料、制备方法及其应用。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高以及对于食物健康要求的迅速提高，越来越多的家庭通过使用微波炉或微波烤箱配合烤盘烘焙披萨、鸡翅、饼干等食物。因此，烤盘的性能将会直接影响到烘焙、烧烤食物的效果、味道与口感。

现有的微波炉或微波烤箱的烤盘采用的吸波材料大都是将吸波粉料混合分散在树脂中，通过高温固化在金属或者陶瓷盘表面，形成2毫米左右的吸波层，从而达到烤盘吸收微波能量实现对于食物烘焙、烧烤的目的。但此方法制成的微波烤盘存在以下缺点：

1.使用大量的树脂材料，高温条件下容易产生有害物质，不符合现代人们追求健康生活的目的；

2.微波烤盘吸波材料层过厚(由于受到材料的限制，一般为2毫米左右)，不利于产品外观的设计，而且使用大量的树脂材料，影响热量的传导，从而影响食物的烹饪效果与口感；

3.需要将吸波粉料分散在树脂基材料中，才能够实现吸波材料的粘附，使得吸波材料不能够实现片状、层状连接，导致吸波性能下降，单位时间内吸收微波能量少，导致烹饪食物时间长，不能满足现代人的快节奏生活；

4.多使用铁氧体作为吸波材料，绝大多数情况下，此材料的吸波性能在微波环境下都不尽人意；

5.不具有易清洁功能，使用者烘焙后大量油污存在表面，难以清洁。

目前，微波炉或者微波烤箱用烤盘还鲜见使用无树脂(或者低树脂)添加薄涂层、高微波吸收性能且具有易清洁性能涂料的报道。微波炉或微波烤箱用烤盘的吸波材料还都仅仅局限在使用树脂基高厚度(2毫米左右)、低吸波性能材料(铁氧体等)、无易清洁性能材料。在较高温度下使用易产生有害物质、导热慢、吸波性能差、影响美观等问题，在很大程度上影响了烤盘类吸波材料产品在微波炉以及微波烤箱上的应用。

所以，制备一种高吸波性能、易清洁烤盘用涂料势在必行，也是十分必要的！

发明内容

鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种高吸波性能易清洁涂料，是一种可以制得无树脂添加薄涂层、高微波吸收性能且具有易清洁性能的涂料，将会全面解决目前烤盘以及其他产品中吸波材料存在的问题，解决消费者使用烤盘及其他产品的痛点，给烤盘及其他产品使用者带来更好的产品体验，使越来越多的消费者愿意使用烤盘及其他产品自制烘焙、烧烤等食物。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种高吸波性能易清洁涂料，包括吸波材料粘结剂、吸波材料、亲水型易清洁材料和助剂；按质量百分数计，所述吸波材料粘结剂为涂料的10％～40％，吸波材料为涂料的5％～10％，亲水型易清洁材料为涂料的50％～80％，助剂为涂料的1％～2％。

所述吸波材料为在微波环境下可高效吸收微波能量的材料，可以将吸收的微波炉或者微波烤箱的能量传递给烤盘等器件上；所述吸波材料粘结剂用于溶解吸波材料，使吸波材料在涂料中很好的分散；所述亲水型易清洁材料具有较好的亲水性能，在使用水清洁时，可以迅速与水接触，达到易清洁的目的；所述助剂具有提高各组分分散、润湿、偶联等效果的作用，使制得的涂料性质易清洁性和吸波性能更好。

发明人在研究的过程中意外的发现，利用上述原料以及配比制成的涂料，可以同时兼具自清洁性能和快速吸热与传热的性能，制备的涂层的厚度为微米级别时就可以达到很高的温度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的一种或几种的混合。优选地，发明人在研究中意外的发现，所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物时，吸波效果会更好。

采用上述进一步方案的有益效果是：

1、可以很好分散在吸波材料粘结剂中，在微波环境下高效吸收微波能量的材料；

2、上述吸波材料的主要作用为吸收微波炉或者微波烤箱的能量，并将其转化为热量传递给烤盘等器件上，达到快速吸热与传热的目的；只需少量的吸波材料就可以达到很高的温度，从而制得的涂层很薄，可以达到微米级别；

3、采用具有高吸波性能的纳米碳化硅、纳米石墨、氮化硅混合添加在吸波材料粘结剂(例如：硅溶胶)中，在高温情况下不会产生有害物质，从而有利于使用者的身体健康；

4、采用纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的混合物作为吸波材料，较铁氧体类吸波材料的吸波性能有大幅度提升，从而解决烤盘吸波性能差等问题。

本发明也可以采用其他与纳米碳化硅、纳米石墨、氮化硅功能相似的材料。

进一步，所述吸波材料为纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的混合，纳米碳化硅与纳米石墨的质量比为1∶3至3∶1，纳米石墨与氮化硅的质量比为1∶3至6∶1。

采用上述进一步方案的有益效果是∶通过上述比例的设置，可以进一步提高吸波性能，进一步减少涂层厚度。

进一步，所述纳米碳化硅的粒径为40-80nm；所述纳米石墨的粒径为40-60nm；所述氮化硅的粒径为1-2μm。

采用上述进一步方案的有益效果是：上述粒径条件下的纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅具有比表面积大、表面活性高等优点，有利于进一步提高吸波性能。

进一步，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶。

硅溶胶吸波材料粘结剂的作用主要有：

1、可以使吸波材料很好的分散其中，并粘附在烤盘基材表面；

2、具有较好的耐温性能，使烤盘在高温环境下使用不会产生不健康物质；

3、具有一定的易清洁性能；

当采用具有高吸波性能的纳米碳化硅、纳米石墨、氮化硅混合添加在硅溶胶中，可以在使用少量吸波材料的情况下(大大降低吸波材料的厚度)单位时间内吸收大量微波能量，达到烤盘迅速升温的效果。

利用上述原料以及配比，解决了吸波材料脱离树脂基难以粘附的问题，使与吸波材料以及烤盘材料具有良好结合性能，并且具有高温不易分解的耐温性能。

优选地，在该吸波材料粘结剂中，平均粒径为8-20nm，8.0≤pH≤11.5，进一步优选pH范围为9.0≤pH≤10.5；所述硅溶胶的参数还可以为：SiO₂的质量百分数为20％-35％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水。

本发明也可以选择与硅溶胶性能相似的具有耐高温与粘结性能的材料。

进一步，所述亲水型易清洁材料为硅溶胶、钛溶胶和碱金属硅酸盐溶液的混合液。

采用上述进一步方案的有益效果是：硅溶胶、钛溶胶和碱金属硅酸盐溶液的混合液具有较好的亲水性能，在使用水清洁烤盘等器具时，可以迅速与水接触，从而达到厨房电器等产品表面易清洁的目的。

在解决烤盘材料不具有易清洁性能的缺点上，本发明将亲水型易清洁材料与上述吸波材料复合，可以利用其较强的亲水性能达到烤盘的易清洁性能。

优选地，所述硅溶胶与钛溶胶的质量比为1∶6至1∶1，所述钛溶胶与碱金属硅酸盐溶液的质量比为1∶3.5至1.65∶1。在此条件下，与其他原料组合后制成的涂料的清洁效果更好。

进一步，所述亲水型易清洁材料中的硅溶胶中，平均粒径为8-20nm，8.0≤pH≤11.5，进一步优选pH范围为9.0≤pH≤10.5；所述硅溶胶的参数还可以为：SiO₂的质量百分数为20％-35％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水；

所述钛溶胶中，平均粒径为5-15nm，5≤pH≤8，优选pH范围为6≤pH≤7；所述钛溶胶的参数还可以为：TiO₂的质量百分数为20％-30％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水；

所述碱金属硅酸盐溶液为碱金属硅酸盐水溶液，平均粒径为8-20nm，10.5≤pH≤12.5，优选pH范围为11≤pH≤12；其参数还可以为：质量浓度为20％，粘度25Pa.S，溶剂为水，10.5≤pH≤12.5；

所述碱金属硅酸盐可以为Li₂SiO₃、Na₂SiO₃、K₂SiO₃中的一种或几种混合使用。

采用上述进一步方案的有益效果是：有利于进一步提高清洁效果。

本发明还可以选择与上述硅溶胶、钛溶胶和碱金属硅酸盐溶液功能相似的溶胶和硅酸盐溶液。

进一步，所述助剂包括分散剂、偶联剂和润湿剂，按质量百分数计，分散剂、偶联剂和润湿剂的质量和为涂料总量的1％～2％。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过分散剂、偶联剂和润湿剂等助剂：可以使各组分材料很好相容混合，并且使制得的涂料与烤盘材料很好附着等功能的试剂。

分散剂主要作用为提高各组分分散性能；偶联剂主要作用为提高涂料的界面性能；润湿剂主要作用为提高固体物料被液体浸润的能力。通过上述助剂使制得的涂料中各组分混合均匀，涂料性能优异。

可以适当的选择具有上述功能的助剂，例如分散剂为SN5040，偶联剂为KH553或KH560，润湿剂为PE-100。

优选地，在助剂中，均按质量百分数计，所述分散剂为涂料总量的0.1％-0.5％，所述偶联剂为涂料总量的0.4％-1％，所述润湿剂为涂料的总量的0.4％-1％，在上述范围内还要保证分散剂、偶联剂和润湿剂的质量和为涂料总量的1％～2％。

采用上述进一步方案的有益效果是：有利于进一步增强各组分的混匀效果，提高涂料的性能。

本发明还可以选择与上述助剂功能类似的其他助剂。

本发明还提供一种高吸波性能易清洁涂料的制备方法，包括以下步骤：按照上述各原料的质量百分比称取各原料，再将各原料混合。

进一步，所述助剂包括分散剂、偶联剂和润湿剂；具体通过以下步骤制备高吸波性能易清洁涂料：

1)按上述配比，将吸波材料加入到吸波材料粘结剂中，并加入润湿剂，混合均匀，得到混合液I；

2)将亲水型易清洁材料与分散剂混匀，得到混合液II；

3)将步骤1)得到的混合液I、步骤2)得到的混合液II与偶联剂混合均匀，得到高吸波性能易清洁涂料。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用纳米吸波材料分散加入到吸波材料粘结剂的制备方法，使得吸波材料可以很好的分散在吸波材料粘结剂中，达到吸波材料脱离树脂基也可以很好粘附的效果。亲水型易清洁材料与分散剂混合均匀后再与步骤1)制得的混合液I混合，有利于混合均匀，从而提高制备涂料的性能。

进一步，在上述步骤中，均按质量百分数计，所述分散剂为涂料总量的0.1％-0.5％，所述偶联剂为涂料总量的0.4％-1％，所述润湿剂为涂料的总量的0.4％-1％，在上述范围内还要保证分散剂、偶联剂和润湿剂的质量和为涂料总量的1％～2％。

采用上述进一步方案的有益效果是：有利于进一步增强各组分的混匀效果，提高涂料的性能。

对于上述步骤可以适当调整工艺步骤以及参数，只要不影响制备的涂料的性能即可。

上述的高吸波性能易清洁涂料可以制成涂层广泛应用于各种领域，尤其适合在厨电产品中进行应用，例如：作为微波炉、烤箱等等的涂层。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明高吸波性能易清洁涂料，包括：包括吸波材料粘结剂、吸波材料、亲水型易清洁材料和助剂；按质量百分数计，所述吸波材料粘结剂为10％～40％，吸波材料为5％～10％，亲水型易清洁材料为50％～80％，助剂为1％～2％。

上述配方中，

吸波材料为纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的混合，纳米碳化硅与纳米石墨的质量比为1∶3至3∶1，纳米石墨与氮化硅的质量比为1∶3至6∶1；所述纳米碳化硅的粒径为40-80nm；所述纳米石墨的粒径为40-60nm；所述氮化硅的粒径为1-2μm。

所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；在该吸波材料粘结剂中，硅溶胶的具体参数为：平均粒径8-20nm，SiO₂的质量百分数为20％-35％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水，8.0≤pH≤11.5，优选范围9.0≤pH≤10.5。

所述亲水型易清洁材料为硅溶胶、钛溶胶和碱金属硅酸盐溶液的混合液；所述硅溶胶与钛溶胶的质量比为1∶6至1∶1，所述钛溶胶与碱金属硅酸盐溶液的质量比为1∶3.5至1.65∶1。硅溶胶的具体参数为：平均粒径8-20nm，SiO₂的质量百分数为20％-35％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水，8.0≤pH≤11.5，优选范围9.0≤pH≤10.5。钛溶胶优选地具体参数为：平均粒径为5-15nm，TiO₂的质量百分数为20％-30％，粘度为20-30Pa.S，溶剂为水，5≤pH≤8，优选地，优选范围6≤pH≤7。碱金属硅酸盐水溶液的优选地具体参数为：平均粒径为8-20nm、质量浓度为20％，粘度25Pa.S，溶剂为水，10.5≤pH≤12.5，优选范围11≤pH≤12。所述碱金属硅酸盐水溶液为Li₂SiO₃溶液、Na₂SiO₃溶液、K₂SiO₃溶液中的一种或几种的混合。

所述助剂包括分散剂、偶联剂和润湿剂；均按质量百分数计，分散剂、偶联剂和润湿剂的质量和为涂料总量的1％～2％，所述分散剂为涂料总量的0.1％-0.5％，所述偶联剂为涂料总量的0.4％-1％，所述润湿剂为涂料的总量的0.4％-1％。

上述原料均可以通过常规方法制备或者市购获得。

根据上述的配方，本发明高吸波性能易清洁涂料的制备方法具体包括以下步骤：

1)吸波涂料组分的制备：

将纳米β-SiC、纳米石墨、Si₃N₄按照配比加入到二氧化硅溶胶中，并加入配比量的润湿剂，机械搅拌至吸波粉料全部浸润在二氧化硅中并且混合均匀，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将配比量的硅溶胶、钛溶胶与碱金属硅酸盐溶液混合，并加入配比量的分散剂机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能、易清洁涂料的制备：

将步骤1)和2)制得的混合液混合，加入配比量的偶联剂，机械搅拌至各组分混合均匀即可得到本发明具有高吸波性能、易清洁涂料。

各实施例中，纳米碳化硅(β-SiC)购自山东金蒙新材料股份有限公司；纳米石墨购自南京吉仓纳米科技有限公司；氮化硅(Si₃N₄)购自德盛特种陶瓷有限公司；硅溶胶购自广东惠和硅制品有限公司；钛溶胶购自宣城晶瑞新材料有限公司；碱金属硅酸盐溶液购自纳谷新材料(杭州)有限公司；分散剂SN5040购自广州市沣凌贸易有限公司；偶联剂KH553购自杭州杰西卡化工有限公司，为水性偶联剂；偶联剂KH560购自南京全希化工有限公司，为硅烷偶联剂；润湿剂PE-100为台湾中亚润湿剂SNWETPE-100。

实施例1

一种高吸波性能易清洁涂料，各组分均按质量百分数计，吸波材料粘结剂为28％，吸波材料为10％，亲水型易清洁材料为60％，助剂为2％。

其中，吸波材料粘结剂为硅溶胶；吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH553；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶和Li₂SiO₃溶液。

具体制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将4g纳米碳化硅(β-SiC)、4g纳米石墨、2gSi₃N₄加入到28g吸波材料粘结剂中，并加入1g润湿剂PE-100，900r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为10min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将15g硅溶胶、25g钛溶胶与20gLi₂SiO₃溶液混合，并加入0.5g分散剂SN5040，500r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.5g偶联剂KH553，1000r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明所述具有高吸波性能易清洁性能的涂料100g。

实施例2

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各组分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为20％，吸波材料为8％，亲水型易清洁材料为70％，助剂为2％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Li₂SiO₃溶液和K₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH560。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将2g纳米碳化硅(β-SiC)、3g纳米石墨、3gSi₃N₄加入到20g吸波材料粘结剂中，并加入0.8g润湿剂PE-100，800r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为10min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将20g硅溶胶、20g钛溶胶与20gLi₂SiO₃溶液、10gK₂SiO₃溶液混合，并加入0.5g分散剂SN5040，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.7g偶联剂KH560，900r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例3

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为15％，吸波材料为6％，亲水型易清洁材料为77％，助剂为2％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Li₂SiO₃溶液和Na₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH560。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将2g纳米碳化硅(β-SiC)、2g纳米石墨、2gSi₃N₄加入到15g吸波材料粘结剂中，并加入0.9g润湿剂PE-100，1000r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为15min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将13g硅溶胶、35g钛溶胶与20gLi₂SiO₃溶液、9gNa₂SiO₃溶液混合，并加入0.3g分散剂SN5040，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.8g偶联剂KH560，1200r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例4

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为10％，吸波材料为9％，亲水型易清洁材料为80％，助剂为1％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Li₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH553。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将2g纳米碳化硅(β-SiC)、6g纳米石墨、1gSi₃N₄加入到10g吸波材料粘结剂中，并加入0.8g润湿剂PE-100，1300r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为25min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将20g硅溶胶、20g钛溶胶与40gLi₂SiO₃溶液混合，并加入0.1g分散剂SN5040，500r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.1g偶联剂KH553，1500r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例5

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各组分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为32％，吸波材料为7％，亲水型易清洁材料为59％，助剂为2％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Na₂SiO₃溶液和K₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH553。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将3g纳米碳化硅(β-SiC)、1g纳米石墨、3gSi₃N₄加入到32g吸波材料粘结剂中，并加入0.5g润湿剂PE-100，800r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为10min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将6g硅溶胶、33g钛溶胶与10gNa₂SiO₃溶液、10gK₂SiO₃溶液混合，并加入0.5g分散剂SN5040，500r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入1g偶联剂KH553，500r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例6

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各组分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为40％，吸波材料为5％，亲水型易清洁材料为54％，助剂为1％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Li₂SiO₃溶液和K₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH560。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将2g纳米碳化硅(β-SiC)、2g纳米石墨、1g氮化硅(Si₃N₄)加入到40g吸波材料粘结剂中，并加入0.4g润湿剂PE-100，700r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为15min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将2g硅溶胶、12g钛溶胶与25gLi₂SiO₃溶液、15gK₂SiO₃溶液混合，并加入0.2g分散剂SN5040，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.4g偶联剂KH560，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例7

一种高吸波性能易清洁涂料，该涂料各组分按质量百分数计，吸波材料粘结剂为40％，吸波材料为8.5％，亲水型易清洁材料为50％，助剂为1.5％。

其中，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶；所述吸波材料为纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨和氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述亲水型易清洁材料包括硅溶胶、钛溶胶、Li₂SiO₃溶液和K₂SiO₃溶液；所述助剂包括润湿剂PE-100、分散剂SN5040和偶联剂KH560。

制备方法如下：

1)吸波涂料组分的制备：

将2g纳米碳化硅(β-SiC)、3g纳米石墨、3.5g氮化硅(Si₃N₄)加入到40g吸波材料粘结剂中，并加入0.5g润湿剂PE-100，700r/min机械搅拌至吸波粉料全部浸润在吸波材料粘结剂中并且混合均匀，搅拌时间为15min，得到混合液I；

2)亲水型易清洁材料的制备：

将2g硅溶胶、12g钛溶胶与25gLi₂SiO₃溶液、11gK₂SiO₃溶液混合，并加入0.5g分散剂SN5040，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，得到混合液II；

3)高吸波性能易清洁涂料的制备：

将步骤1)制得的混合液I和步骤2)制得的混合液II混合，加入0.5g偶联剂KH560，600r/min机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到本发明具有高吸波性能易清洁涂料100g。

实施例8

将实施例1中的吸波材料设置为10g铁氧体，其余原料配比以及制备方法均与实施例1相同。

实施例9

将实施例1中的吸波材料设置为10g纳米碳化硅，其余原料配比以及制备方法均与实施例1相同。

实施例10

将实施例1中的吸波材料设置为10g纳米石墨，其余原料配比以及制备方法均与实施例1相同。

实施例11

将实施例1中的吸波材料设置为10g氮化硅(Si₃N₄)，其余原料配比以及制备方法均与实施例1相同。

实施例12

将实施例1中的配方调整为，按质量百分数计，吸波材料粘结剂2％，吸波材料2％，亲水型易清洁材料95％，助剂1％。

配方中，吸波材料粘结剂为2g硅溶胶。吸波材料为1g纳米碳化硅(β-SiC)、0.5g纳米石墨和0.5g氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述助剂包括0.2g润湿剂PE-100、0.3g分散剂SN5040和0.5g偶联剂KH553；所述亲水型易清洁材料包括35g硅溶胶、35g钛溶胶和25gLi₂SiO₃溶液。

制备方法同实施例1，最终制得100g涂料。

实施例13

将实施例1中的配方调整为，按质量百分数计，吸波材料粘结剂5％，吸波材料4％，亲水型易清洁材料90％，助剂1％。

配方中，吸波材料粘结剂为5g硅溶胶。吸波材料为1g纳米碳化硅(β-SiC)、1.5g纳米石墨和1.5g氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述助剂包括0.2g润湿剂PE-100、0.3g分散剂SN5040和0.5g偶联剂KH553；所述亲水型易清洁材料包括35g硅溶胶、35g钛溶胶和20gLi₂SiO₃溶液。

制备方法同实施例1，最终制得100g涂料。

实施例14

将实施例1中的配方调整为，按质量百分数计，吸波材料粘结剂45％，吸波材料15％，亲水型易清洁材料35％，助剂5％。

配方中，吸波材料粘结剂为45g硅溶胶。吸波材料为5g纳米碳化硅(β-SiC)、5g纳米石墨和5g氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述助剂包括1g润湿剂PE-100、2g分散剂SN5040和2g偶联剂KH553；所述亲水型易清洁材料包括15g硅溶胶、10g钛溶胶和10gLi₂SiO₃溶液。

制备方法同实施例1，最终制得100g涂料。

实施例15

将实施例1中的配方调整为，按质量百分数计，吸波材料粘结剂50％，吸波材料20％，亲水型易清洁材料28％，助剂2％。

配方中，吸波材料粘结剂为50g硅溶胶。吸波材料为10g纳米碳化硅(β-SiC)、5g纳米石墨和5g氮化硅(Si₃N₄)的混合物；所述助剂包括1g润湿剂PE-100、0.5g分散剂SN5040和0.5g偶联剂KH553；所述亲水型易清洁材料包括8g硅溶胶、10g钛溶胶和10gLi₂SiO₃溶液。

制作方法同实施例1，最终制得100g涂料。

实验效果例1

分别将实施例1-15制备的涂料涂布在不锈钢基板，涂布的厚度均可以达到15微米。而现有的树脂吸波材料制成的涂层由于材料自身性能的限制，厚度在2mm左右，涂层较厚。

实验效果例2微波性能实验和水接触角实验

1、微波性能实验

将实施例1-15制备的涂料涂布在烤盘上，在相同时间条件(2分钟)、相同材质与尺寸烤盘、相同微波炉100％火力时，记录烤盘的最高温度。

同时以现有技术中常用的树脂吸波材料为对照组，将树脂吸波材料涂布在烤盘上。

该树脂吸波材料中，经过灰分测试得到，吸波材料(该吸波材料为铁氧体)加量在15％至35％(质量分数)，其余加量可以全部视为树脂，即树脂加量65％至85％(质量分数)。

2、水接触角实验

将实施例1-15制得的涂料分别涂在相同的烤盘上，成膜厚度分别为15μm和2mm。固化后在其表面进行水接触角测试。

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。若θ＜90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其接触角越小，表示亲水性能越好；若θ＞90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。

同时以现有技术中常用的树脂吸波材料为对照组，将树脂吸波材料按照上述方法涂布在烤盘上并固化。该树脂吸波材料中，经过灰分测试得到吸波材料(该吸波材料为铁氧体)加量在15％至35％(质量分数)，其余加量可以全部视为树脂，即树脂加量65％至85％(质量分数)。该对照组的成膜厚度为2mm(因为受材料自身性质的限制，成膜厚度最小为2mm，所以无法设置15μm成膜厚度)。

微波性能实验和水接触角实验的实验结果见表1。

表1微波性能实验和水接触角实验的实验结果

根据公知常识，成膜厚度越厚，温度越高。本发明实施例1-7在成膜厚度为15μm的条件下检测的温度已经高于现有树脂吸波材料在成膜厚度为2mm的条件下检测的温度，具有高吸波性能。将实施例1-7制备的涂料制成成膜厚度为2mm的涂层后，温度将进一步升高，远远高于对照组。由于在实际应用中，实施例1-7制备的涂料制成成膜厚度为2mm的涂层已经远远超过家庭烘焙温度的范围，所以，本发明所述的涂料在具体应用时，选择15μm的成膜厚度即可，大大减少了涂层的厚度。

发明人在研究的过程中，意外的发现本发明所述的技术方案选择的原料、配比及制作方法具有意料不到的高吸波性能和易清洁性能。

根据表1中的数据，实施例1-7的材料制成的涂层的温度均高于对照组，实施例1-7的材料制成的涂层的亲水性能也明显的优于对照组。实施例1-7的材料制备的涂层温度也高于实施例8-13的涂料制备的涂层的温度，实施例14和实施例15材料制备的涂层虽然吸波性能较好，但是亲水性能没有实施例1-7的材料制成的涂层的亲水性能好。

实施例1-7与实施例9-11对比，可以看出，吸波材料为纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的微波性能显著优于其中某一种吸波材料单独使用的微波性能。

实验效果例3清洁实验

将实施例1-15制备的涂料分别喷涂在1.5mm厚的不锈钢基板上，并在200℃下固化15分钟，形成涂层，涂层的厚度为15μm和2mm，分别得到表面涂覆有涂层的不锈钢基板，并以现有树脂吸波材料烤盘(2mm)作为对照，树脂吸波材料的参数同实验效果例1和实验效果例2，进行如下实验。

将食用油(福临门一级大豆油)、酱油(中粮集团爱味鲜特级酱油)、料酒(六必居精制料酒)、醋(陈世家五年五粮老陈醋)、食用盐(中盐绿色碘盐)按2∶4∶1∶2∶1混合均匀，分别在滴在上述的涂覆有涂层的不锈钢基板，每个表面滴5mL，200℃下将表面的调味料全部烘干后，25℃下冷却30分钟，浸入清水中5分钟后，用家常用纯棉抹布使用10N的力擦拭上述涂层的表面，然后观察表面的污渍情况，结果见表2。

表2清洁性的实验结果

通过表2中的实验结果，可以看出本发明制备的涂料具有良好的易清洁的效果。

综上所述，本发明所述的技术方案具有以下方面的优点：

1、解决了使用大量的树脂材料，高温条件下容易产生有害物质的问题，本发明采用具有高吸波性能的纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨配合氮化硅(Si3N4)混合添加在硅溶胶中，在高温情况下不会产生有害物质影响使用者健康。

2、解决了微波烤盘吸波材料层过厚(2毫米左右)，影响外观与热传导的问题。本发明采用具有高吸波性能的纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨配合氮化硅(Si3N4)混合添加在硅溶胶中，可以在使用少量吸波材料的情况下(大大降低吸波材料的厚度)单位时间内吸收大量微波能量，达到烤盘迅速升温的效果。

3、解决了材料的吸波性能在微波环境下差的问题。本发明采用纳米碳化硅(β-SiC)、纳米石墨、氮化硅(Si3N4)混合作为吸波材料，较铁氧体类吸波材料的吸波性能有大幅度提升，从而解决烤盘吸波性能差的缺点。

4、解决了制得的涂层不易清洁的问题。本发明通过选择合适的原料以及配比具有良好的亲水性，水接触角在7°至11°之间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，包括如下质量百分比的原料：吸波材料为5％～10％，吸波材料粘结剂为10％～40％，亲水型易清洁材料为50％～80％，助剂为1％～2％。

2.根据权利要求1所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，吸波材料为纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的一种或几种的混合。

3.根据权利要求2所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述吸波材料为纳米碳化硅、纳米石墨和氮化硅的混合，纳米碳化硅与纳米石墨的质量比为1∶3至3∶1，纳米石墨与氮化硅的质量比为1∶3至6∶1。

4.根据权利要求2或3所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述纳米碳化硅的粒径为40-80nm；所述纳米石墨的粒径为40-60nm；所述氮化硅的粒径为1-2μm。

5.根据权利要求1所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述吸波材料粘结剂为硅溶胶，平均粒径为8-20nm，8.0≤pH≤11.5。

6.根据权利要求1所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述亲水型易清洁材料为硅溶胶、钛溶胶和碱金属硅酸盐溶液的混合液；所述硅溶胶与钛溶胶的质量比为1∶6至1∶1，所述钛溶胶与碱金属硅酸盐溶液的质量比为1∶3.5至1.65∶1。

7.根据权利要求6所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述亲水型易清洁材料中的硅溶胶，平均粒径为8-20nm，8.0≤pH≤11.5；所述钛溶胶，平均粒径为5-15nm，5≤pH≤8；所述碱金属硅酸盐溶液为碱金属硅酸盐水溶液，平均粒径为8-20nm，10.5≤pH≤12.5。

8.根据权利要求1至7任一项所述一种高吸波性能易清洁涂料，其特征在于，所述助剂包括分散剂、偶联剂和润湿剂；所述分散剂为涂料总量的O.1％-O.5％，所述偶联剂为涂料总量的O.4％-1％，所述润湿剂为涂料的总量的O.4％-1％。

9.一种高吸波性能易清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照权利要求1-7任一项所述的高吸波性能易清洁涂料的质量百分比称取各原料，再将各原料混合。

10.根据权利要求9所述一种高吸波性能易清洁涂料的制备方法，其特征在于，所述助剂包括分散剂、偶联剂和润湿剂；具体通过以下步骤制备高吸波性能易清洁涂料：

1)按配比将吸波材料加入到吸波材料粘结剂中，并加入润湿剂，混合均匀，得到混合液I；

2)将亲水型易清洁材料与分散剂混匀，得到混合液II；

3)将步骤1)得到的混合液I、步骤2)得到的混合液II与偶联剂混合均匀，得到高吸波性能易清洁涂料。

11.根据权利要求10所述一种高吸波性能易清洁涂料的制备方法，其特征在于，按质量百分数计，所述分散剂为涂料总量的0.1％-0.5％，所述偶联剂为涂料总量的O.4％-1％，所述润湿剂为涂料的总量的O.4％-1％。

12.一种如权利要求1-8任一项所述的高吸波性能易清洁涂料在厨电产品中的应用。