CN106009807B - 一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法 - Google Patents

一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法。亲水型抗菌吸波材料包括：吸波材料无机粘结剂、吸波材料、抗菌材料和助剂；按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％～97％，吸波材料为2％～8％，抗菌材料为0.5～1％，助剂为0.5％～1.5％；所述吸波材料无机粘结剂为亲水型无机材料。制备时，将各组分混合均匀。本发明所述亲水型抗菌吸波材料可以应用于厨电产品上，具有容易清洗、不存在健康隐患、耐温性能好、生产工艺简单、省时省料、抗菌性能好和吸波性能好等优点。

Description

一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法。
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.因为吸波层为树脂基，易导致油污与食物残渣粘附，不易清洗，长时间使用有健康隐患。
2.树脂耐温不够，在280℃左右即有产生有害物质的风险。
3.现有吸波材料的生产工艺复杂，耗时费料，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、亲水易洁、吸波性能涂料的报道；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)、传统吸波性能材料(铁氧体等)、无易清洁性能材料。
4.不具有抗菌性能。
在较高温度下使用易产生有害物质、清洁困难、易产生细菌等问题，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。
若可以解决上述清洁与健康安全问题，将会很大程度改善现有吸波烤盘的用户使用体验与健康品质。
因此，制备具有亲水型、吸波性能的微波烤盘类涂料是十分必要的。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该亲水型抗菌吸波材料可以应用于厨电产品上，具有容易清洗、不存在健康隐患、耐温性能好、生产工艺简单、省时省料、抗菌性能好和吸波性能好等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种亲水型抗菌吸波材料，包括：吸波材料无机粘结剂、吸波材料、抗菌材料和助剂；按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％～97％，吸波材料为2％～8％，抗菌材料为0.5～1％，助剂为0.5％～1.5％；所述吸波材料无机粘结剂为亲水型无机材料。
本发明的有益效果是：
本发明通过选择了合适组分并设置了合适的配比，制得的材料同时具有容易清洗、不存在健康隐患、耐温性能好、生产工艺简单、省时省料、抗菌性能好和吸波性能好等优点。
1)本发明采用具有亲水性能的无机材料作为吸波材料的粘结剂载体，因具有亲水性能，使得涂料表面与水的亲和性强，达到容易清洁与降低健康隐患的目的，解决了吸波层为树脂基，易导致油污与食物残渣粘附，不易清洗，长时间使用有健康隐患的缺点。
2)本发明摒弃传统烤盘吸波材料大量使用有机树脂的制备方法，采用具有亲水性能的无机材料作为吸波材料的粘结剂，耐温性能可以达到800℃以上，完全可以保证在使用环境中不会因高温产生影响健康的物质，消除健康隐患；解决了树脂耐温不够，在280℃左右即有产生有害物质的风险的缺点上。
3)本发明通过向亲水型吸波材料体系中添加适合原料组成的抗菌材料，在不影响亲水性能与吸波性能的基础上，增加了抗菌功能，使制备的材料具有合适的抗菌性能。解决了现有技术吸波材料不具有抗菌性能的问题。
4)本发明通过添加合适比例的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。
5)本发明添加合适比例的吸波材料无机粘结剂，吸波材料无机粘结剂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,使吸波材料很好的分散其中，并粘附在烤盘基材表面,使烤盘在高温环境下使用不会产生不健康物质；选择亲水型无机材料可以提高制得材料的亲水性能，使得涂料表面与水的亲和性强，达到容易清洁与降低健康隐患的目的。
6)本发明添加合适比例的吸波材料，吸波材料可以很好分散在吸波材料无机粘结剂中，在微波环境下高效吸收微波能量，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性能，使制得材料仅需较薄的涂层就可以达到很高的加热温度。
7)本发明制备的吸波材料只需要简单的基材前处理，就可以将其喷涂在工件表面，涂层厚度只有50μm左右，相比较现有传统吸波材料，厚度只有其1/20～1/40；在解决生产工艺复杂，耗时费料的缺点。
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，所述吸波材料无机粘结剂为硅酸盐水溶液，模数小于3。
模数指摩尔数的比值。例如:化学式为R2O〃nSiO2，n为SiO2与R2O摩尔数的比值，称为R2O〃nSiO2的模数。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用模数小于3的组分，主要利用其碱性特征对油污乳化，此组分不会与其他组分反应，如果模数大于等于3，容易出现碱性不足，乳化效果差，导致亲水性与易清洁性能下降问题。
进一步，所述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数为22％～28％。
采用上述进一步方案的有益效果是：发明人在研究中意外地发现硅酸盐的质量分数在22％～28％之间比较合适，其中低于22％会增加涂料的固化时间，对工业生产不利，高于28％涂料均匀性不好，碱性过强。
进一步，所述硅酸盐水溶液的pH为7.5～12.5。
采用上述进一步方案的有益效果是：
发明人在研究中意外地发现硅酸盐水溶液的pH为7.5～12.5比较合适；如果pH低于7.5碱性太弱，不利于油污的乳化，易清洁性能差；pH大于12.5，碱性太强，对生产与使用安全不利。
进一步，所述硅酸盐水溶液中的硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂中的两种或三种的混合。
采用上述进一步方案的有益效果是：
发明人在研究中意外地发现，当硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂中的两种或三种的混合时，制得材料的分散性性能、耐温性能进一步提高，耐温性能可以达到800℃以上，完全可以保证在使用环境中不会因高温产生影响健康的物质，消除健康隐患，水分蒸发时胶体粒子可以牢固地附着在物体表面，粘结性能强，同时还具备很好的亲水性能，便于使用后清洗。
优选地，在其他组分相同的情况下，当硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂三种混合时，硅酸钾和硅酸钠质量比为(1:5)～(5:1)，硅酸钾和硅酸锂的质量比为(1:5)～(5:1)，涂料的性能会进一步提高。
进一步，所述吸波材料选自碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物中的一种或几种的混合。
石墨烯类材料包括石墨烯以及石墨烯的衍生物。
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。目前，主要用于半导体领域，作为晶体管使用。
单层石墨烯(Graphene)：指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene)：指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
多层石墨烯(Few-layer or multi-layer graphene)：指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。
石墨烯的衍生物是指以石墨烯为原料经过反应制备，所述反应可以为加氢、氟化、氧化、与聚合物共价复合和/或非共价复合等等，或者其他反应。
本发明中，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，并有良好的导热性能。
使用碳化硅晶须、石墨烯类材料、稀土氧化物作为吸波粉料，可以在满足与亲水无机材料良好混合的前提下，达到优良的吸波性能。
进一步，所述吸波材料为碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物的混合物，所述碳化硅晶须、石墨烯类材料的质量比为4:1～2:1，稀土氧化物占亲水型抗菌吸波材料的质量百分数小于1％。
采用上述进一步方案的有益效果是：
发明人在研究中意外的发现，采用上述比例的各组分有利于进一步提高吸波性能。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性能。
进一步，所述石墨烯类材料为氧化石墨烯，所述稀土氧化物选自氧化铈和/或氧化镨。
采用上述进一步方案的有益效果是：
采用氧化石墨烯，可以保证优异的吸波性能的前提下，而且成本比较低，适于工业化的生产和应用。
氧化铈和/或氧化镨的选择可以在满足与亲水无机材料良好混合的前提下，达到优良的吸波性能。
进一步，所述吸波材料的粒径小于100μm。
采用上述进一步方案的有益效果是：
如果粒径过大，容易出现涂料的表面平整度不好，并且与吸波材料粘结剂的相容性不好的问题。
进一步，所述助剂选自偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂一种或几种的混合。
采用上述进一步方案的有益效果是：使涂料各组分混合均匀，涂料性能优异。偶联剂的主要作用为增加吸波材料与粘结剂结合、涂料与基材的附着；流平剂主要作用为提高涂层光滑平整度；悬浮增稠剂主要作用提高涂料的稠度，从而提高粉料的悬浮均匀性能。
进一步，所述抗菌材料选自银-磷酸盐、壳聚糖、纳米二氧化钛、纳米银和含铜抗菌剂中任意一种或几种的混合。
采取上述技术方案的有益效果：使制备的材料具有很好的抗菌性能。
进一步，所述抗菌材料为银-磷酸盐、壳聚糖和纳米二氧化钛的混合物，银-磷酸盐和壳聚糖的质量比为1:2至1:3，银-磷酸盐和纳米二氧化钛的质量比为1:2至1:6。
采取上述技术方案的有益效果：合适比例的银-磷酸盐、壳聚糖和纳米二氧化钛有利于进一步提高抗菌性能。
进一步，所述银-磷酸盐的粒径小于60μm，纳米二氧化钛的粒径小于60μm。
采取上述技术方案的有益效果：如果粒径过大，容易导致涂层外观不佳、涂层附着不好和涂料均一性不好等问题。
本发明还提供一种上述亲水型抗菌吸波材料的制备方法，包括以下步骤：按配比将各组分混合到一起制成亲水型抗菌吸波材料。
采用上述方案的有益效果为：本发明所述的制备具有生产工艺简单的优点，制备的涂料，具有亲水性能好、抗菌性能好、容易清洁、消除健康隐患、耐温性能好以及涂层厚度薄等优点。
进一步，所述助剂包括偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂，制备时包括以下具体步骤：
1)将吸波材料无机粘结剂与偶联剂混合均匀后，再加入抗菌材料，混合均匀，制得混合物；
2)向步骤1)制得的混合物中加入吸波材料、流平剂和悬浮增稠剂，混合均匀，制得亲水型抗菌吸波材料。
采取上述方案的有益效果为：采用上述的制备方法，有利于抗菌材料与其他组分更好的分散混合，避免因分布不均影响制得亲水型抗菌吸波材料的性能。
本发明所述的亲水型吸波材料可以用于一切以微波性能为原理的厨电产品。例如：微波炉、微波烤箱及其附件等产品。
本发明提供一种厨电产品，包括基材和设置在基材表面的涂层，所述涂层由上述的亲水型抗菌吸波材料制成。
在具体使用时，也可以根据具体的情况，在厨电产品中设置除了本发明所述亲水型抗菌吸波材料制成的涂层的以外的涂层。
本发明所述的厨电产品解决了目前微波烤盘类产品吸波层为树脂基、易导致油污与食物残渣粘附、不易清洗、长时间使用有健康隐患、树脂耐温不够、在280℃左右即有产生有害物质的风险、生产工艺复杂、耗时费料的问题，实现了厨电产品(例如：微波烤盘)的吸波易清洁及抗菌性能。同时可以达到良好的烧烤烘焙效果。
本发明还提供一种厨电产品的制备方法，将上述的亲水型抗菌吸波材料喷涂在厨电产品的基材的表面，之后固化，使亲水型抗菌吸波材料形成涂层。
在喷涂前，厨电产品的基材的表面可以经过前处理过程，进一步提高涂料与基材的结合效果。
本发明以亲水型抗菌吸波材料制备的厨电产品的涂层厚度只有50μm左右，相比较现有传统吸波材料，厚度只有其1/20～1/40。
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。
本发明中所述的各原料若无特别说明均可以通过市售获得本领域的常规方法制备。
一种亲水型抗菌吸波材料，包括：吸波材料无机粘结剂、吸波材料、抗菌材料和助剂；按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％～97％，吸波材料为2％～8％，抗菌材料为0.5～1％，助剂为0.5％～1.5％；所述吸波材料无机粘结剂为亲水型无机材料。
所述吸波材料无机粘结剂为硅酸盐水溶液，模数小于3。
所述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数为22％～28％，所述硅酸盐水溶液的pH为7.5～12.5。当所述硅酸盐水溶液中的硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂中的两种或三种的混合时，性能会进一步提高。
优选地，在其他组分相同的情况下，当硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂三种混合时，硅酸钾和硅酸钠质量比为(1:5)～(5:1)，硅酸钾和硅酸锂的质量比为(1:5)～(5:1)，涂料的性能会进一步提高。
所述吸波材料选自碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物中的一种或几种的混合。当所述吸波材料为碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物的混合物时，所述碳化硅晶须、石墨烯类材料的质量比为4:1～2:1，稀土氧化物占亲水型吸波材料的质量百分数小于1％。实施例中，所述吸波材料的粒径小于100μm。所述石墨烯类材料为氧化石墨烯，所述稀土氧化物选自氧化铈和/或氧化镨。
所述助剂选自偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂一种或几种的混合。在实施例中，同时选择偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂作为助剂；偶联剂为偶联剂DN-8311W、流平剂为流平剂BYK-333、悬浮增稠剂为黄原胶。
所述抗菌材料选自银-磷酸盐、壳聚糖、纳米二氧化钛、纳米银和含铜抗菌剂中任意一种或几种的混合。发明人在研究中意外地发现，当所述抗菌材料为银-磷酸盐、壳聚糖和纳米二氧化钛的混合物，银-磷酸盐和壳聚糖的质量比为1:2至1:3，银-磷酸盐和纳米二氧化钛的质量比为1:2至1:6时，抗菌效果会进一步提高。
所述银-磷酸盐的粒径小于60μm，纳米二氧化钛的粒径小于60μm。
银-磷酸盐也可以写作“银磷酸盐”，指在传统单独银离子抗菌的基础上，对于银离子进行合理修饰与改性，得到的一种新型抗菌材料，修饰与改性的方法可以采用本领域常规的技术手段。例如：可以通过离子交换法、熔融法和吸附法等各种方法,将磷酸盐与银相结合,制得抗菌剂。也可以通过市购获得，实施例中使用的银-磷酸盐来自中科院化学所。
上述亲水型抗菌吸波材料在制备时，包括以下步骤：按配比将各组分混合到一起制成亲水型抗菌吸波材料。
当助剂包括偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂时，可以按照以下的步骤进行：
1)将配比将吸波材料无机粘结剂与偶联剂经机械搅拌混合均匀后，再加入抗菌材料，继续机械搅拌至混合均匀，制得混合物；
2)向步骤1)制得的混合物中加入吸波材料、流平剂和悬浮增稠剂，机械搅拌至混合均匀，制得亲水型抗菌吸波材料。
一种厨电产品，包括基材和设置在基材表面的涂层，所述涂层由上述的亲水型抗菌吸波材料制成。
一种厨电产品的制备方法，将上述的亲水型抗菌吸波材料喷涂在厨电产品的基材的表面，之后固化，使亲水型抗菌吸波材料形成涂层。固化时，可以采用高温烘烤的方式进行固化。
下面通过一些具体的实施例进行介绍。
实施例1
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％，吸波材料为7.7％，抗菌材料为0.8％，助剂为1.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将50千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.7千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.5千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入5.9千克碳化硅晶须、1.5千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.4千克流平剂BYK-333和0.4千克悬浮增稠剂黄原胶，900r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.5。
实施例2
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为92％，吸波材料为5.8％，抗菌材料为1％，助剂为1.2％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将33千克硅酸钾水溶液、51千克硅酸钠水溶液、8千克硅酸锂水溶液与0.6千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.3千克壳聚糖和0.6千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入4.5千克碳化硅晶须、1.2千克氧化石墨烯、0.1千克氧化镨、0.3千克流平剂BYK-333和0.3千克悬浮增稠剂黄原胶，800r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为22％，所述硅酸盐水溶液的pH为7.5。
实施例3
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为94％，吸波材料为4.2％，抗菌材料为0.9％，助剂为0.9％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将48千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、16千克硅酸锂水溶液与0.4千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.3千克壳聚糖和0.5千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系加入3.2千克碳化硅晶须、0.9千克氧化石墨烯、0.1千克氧化铈、0.2千克流平剂BYK-333和0.3千克悬浮增稠剂黄原胶，700r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为28％，所述硅酸盐水溶液的pH为12.5。
实施例4
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为96％，吸波材料为2.8％，抗菌材料为0.6％，助剂为0.6％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将69千克硅酸钾水溶液、27千克硅酸锂水溶液与0.3千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.3千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入2千克碳化硅晶须、0.6千克氧化石墨烯、0.1千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.1千克流平剂BYK-333和0.2千克悬浮增稠剂黄原胶，600r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为27％，所述硅酸盐水溶液的pH为12.2。
实施例5
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为97％，吸波材料为2％，抗菌材料为0.5％，助剂为0.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将41千克硅酸钾水溶液、27千克硅酸钠水溶液、29千克硅酸锂水溶液与0.2千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.2千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入1.2千克碳化硅晶须、0.6千克氧化石墨烯、0.1千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.1千克流平剂BYK-333和0.2千克悬浮增稠剂黄原胶，600r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为26％，所述硅酸盐水溶液的pH为12。
实施例6
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％，吸波材料为8％，抗菌材料为0.5％，助剂为1.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将50千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.7千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.2千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入6千克碳化硅晶须、1.6千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.2千克氧化镨、0.5千克流平剂BYK-333和0.3千克悬浮增稠剂黄原胶，600r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为12.1。
实施例7
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90.4％，吸波材料为8％，抗菌材料为0.1％，助剂为1.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将50.4千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.7千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐，继续搅拌至均匀混合，得到抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入6千克碳化硅晶须、1.6千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.2千克氧化镨、0.5千克流平剂BYK-333和0.3千克悬浮增稠剂黄原胶，600r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为23％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.8。
对比实施例1
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为88.8％，吸波材料为8.5％，抗菌材料为1.2％，助剂为1.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将48.8千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.7千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.5千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.5千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入6.7千克碳化硅晶须、1.5千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.4千克流平剂BYK-333和0.4千克悬浮增稠剂黄原胶，900r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.5。
对比实施例2
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为89.3％，吸波材料为8.2％，抗菌材料为1.0％，助剂为1.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将49.3千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.7千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.3千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.5千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入6.4千克碳化硅晶须、1.5千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.4千克流平剂BYK-333和0.4千克悬浮增稠剂黄原胶，900r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.5。
对比实施例3
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为98％，吸波材料为1％，抗菌材料为0.5％，助剂为0.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将58千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.1千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.1千克银-磷酸盐、0.2千克壳聚糖和0.2千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入0.2千克碳化硅晶须、0.5千克氧化石墨烯、0.2千克氧化铈、0.1千克氧化镨、0.2千克流平剂BYK-333和0.2千克悬浮增稠剂黄原胶，900r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.5。
对比实施例4
一种亲水型抗菌吸波材料及其制备方法，该涂料各组成部分按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为99％，吸波材料为0.3％，抗菌材料为0.2％，助剂为0.5％。
制备方法如下：
1)抗菌-粘结剂混合体系的制备：
将59千克硅酸钾水溶液、30千克硅酸钠水溶液、10千克硅酸锂水溶液与0.1千克偶联剂DN-8311W混合，400r/min速度机械搅拌5min后加入0.05千克银-磷酸盐、0.05千克壳聚糖和0.1千克纳米二氧化钛，继续搅拌至均匀混合，制得抗菌-粘结剂混合体系；
2)亲水型抗菌吸波材料的制备：
向步骤1)制得的抗菌-粘结剂混合体系中加入0.1千克碳化硅晶须、0.1千克氧化石墨烯、0.05千克氧化铈、0.05千克氧化镨、0.2千克流平剂BYK-333和0.2千克悬浮增稠剂黄原胶，900r/min速度机械搅拌至各组分混合均匀，即可得到亲水型抗菌吸波材料。
上述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数均为25％，所述硅酸盐水溶液的pH为11.5。
将实施例1～7制备的亲水型吸波材料以及对比实施例1～4制备的材料分别喷涂在经预处理的烤盘的基材的表面，之后烘烤，使亲水型吸波材料形成涂层，制得具有涂层的烤盘。
性能测试及数据
1、微波性能强弱测试
采用相同时间(2分钟)、相同材质与尺寸烤盘、相同微波炉100％火力时烤盘最高温度表征(其中本发明涂层厚度为30μm，现有树脂吸波材料厚度2mm)。具体测试数据见表1。
2、易清洁性能
采用将酱油(生抽)：陈醋：砂糖：食用盐：食用油＝3:1:1:1:2比例(质量比)混合均匀，取50mL滴加到待测样品表面，烤箱220℃烘烤20min。冷却后用10N力湿百洁布擦拭样品表面，以表面无污渍为优。具体测试数据见表1。
3、接触角测试
利用水接触角测试仪分别对实验组和对照组进行水接触角检测，实验结果见表1。
实验组采用具有本发明实施例1至实施例7的材料制备的涂层的烤盘，涂层厚度为30μm；
对比实施例1～4的材料制备的涂层的烤盘的厚度为30μm。
另采用现具有树脂吸波材料制备的涂层的烤盘，涂层的厚度为2mm作为对照组。
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。
根据表1的实验结果可以看出，本发明实施例1至实施例7制作的烤盘的水接触角均小于90度，具有很好的亲水性能。
4、抗菌性能测试
杀菌率性能采用大肠杆菌与金黄色葡萄球菌“0”接触时间试样上的菌落数与24小时培养后试样上的菌落数比值。具体操作步骤，参照中华人民共和国卫生部《消毒技术规范》2002年版-2.1.5.3。具体测试数据见表1。
表1测试数据
数据分析：
实施例1至实施例7的配比均在本发明的技术方案的配比范围内，即“吸波材料无机粘结剂为90％～97％，吸波材料为2％～8％，抗菌材料为0.5～1％，助剂为0.5％～1.5％”，从表1的数据可以看出，实施例1至实施例7同时具有优异的微波性能、抗菌性能、易清洁性能和亲水性能，其各项性能均优于现有树脂吸波材料烤盘的性能。
对比实施例1至对比实施例4配比均不在本发明的配比范围内。根据表1的数据可以看出过多添加吸波材料或者抗菌材料将会导致温升速度过快与抗菌率提升，但是相对应的成本增加严重，并在一定程度影响易清洁性能。而吸波材料和抗菌材料过少加入，将会导致性能达不到预期。
实施例中采用的是氧化石墨烯，在研究过程中发明人还采用了其他种类的石墨烯材料，也能得到与上述一致的结论。
发明人在研究过程中还尝试了以碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物中的一种或两种的混合做为吸波材料，实验结果表明，制得的涂料的性能优于树脂吸波材料制备的涂料的性能。
发明人在研究过程中还尝试了以银-磷酸盐、壳聚糖和纳米二氧化钛中的任意两种的混合作为抗菌材料，实验结果表明制备的涂料也具备抗菌性能。
发明人在研究过程中还尝试了硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂三种混合比例的实验，意外地发现，当硅酸钾和硅酸钠质量比为(1:5)～(5:1)，硅酸钾和硅酸锂的质量比为(1:5)～(5:1)，涂料的性能会进一步提高。
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 (13)

1.一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，包括：吸波材料无机粘结剂、吸波材料、抗菌材料和助剂；按质量百分数计，吸波材料无机粘结剂为90％～97％，吸波材料为2％～8％，抗菌材料为0.5％～1％，助剂为0.5％～1.5％；所述吸波材料无机粘结剂为硅酸盐水溶液，模数小于3；所述吸波材料为碳化硅晶须、石墨烯类材料和稀土氧化物的混合物，所述碳化硅晶须、石墨烯类材料的质量比为4:1至2:1，稀土氧化物占亲水型抗菌吸波材料的质量百分数小于1％。
2.根据权利要求1所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述硅酸盐水溶液中硅酸盐的质量分数为22％～28％，所述硅酸盐水溶液的pH为7.5～12.5。
3.根据权利要求1所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述硅酸盐水溶液中的硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠和硅酸锂中的两种或三种的混合。
4.根据权利要求1所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述石墨烯类材料为氧化石墨烯，所述稀土氧化物选自氧化铈和/或氧化镨。
5.根据权利要求1～4任一项所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述吸波材料的粒径小于100μm。
6.根据权利要求1至4任一项所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述助剂选自偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂一种或几种的混合。
7.根据权利要求1至4任一项所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述抗菌材料选自银-磷酸盐、壳聚糖、纳米二氧化钛、纳米银和含铜抗菌剂中任意一种或几种的混合。
8.根据权利要求7所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述抗菌材料为银-磷酸盐、壳聚糖和纳米二氧化钛的混合物，银-磷酸盐和壳聚糖的质量比为1:2至1:3；银-磷酸盐和纳米二氧化钛的质量比为1:2至1:6。
9.根据权利要求7所述一种亲水型抗菌吸波材料，其特征在于，所述银-磷酸盐的粒径小于60μm，纳米二氧化钛的粒径小于60μm。
10.一种权利要求1至9任一项所述亲水型抗菌吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比将各组分混合到一起制成亲水型抗菌吸波材料。
11.根据权利要求10所述亲水型抗菌吸波材料的制备方法，其特征在于，所述助剂包括偶联剂、流平剂和悬浮增稠剂，制备时包括以下具体步骤：
1)将吸波材料无机粘结剂与偶联剂混合均匀后，再加入抗菌材料，混合均匀，制得混合物；
2)向步骤1)制得的混合物中加入吸波材料、流平剂和悬浮增稠剂，混合均匀，制得亲水型抗菌吸波材料。
12.一种厨电产品，包括基材和设置在基材表面的涂层，其特征在于，所述涂层由权利要求1～9任一项所述的亲水型抗菌吸波材料制成。
13.一种厨电产品的制备方法，其特征在于，将权利要求1～9任一项所述的亲水型抗菌吸波材料喷涂在厨电产品的基材的表面，之后固化，使亲水型抗菌吸波材料形成涂层。
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