CN106189562B - 一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法，该不粘涂料包括如下重量份的组分制备而成：含氟乳液20‑50份、粘结树脂10‑40份、红外辐射材料5‑20份、耐磨填料5‑20份、耐高温颜料5‑20份、pH调节剂1‑5份、有机溶剂0‑10份、助剂1‑5份、水10‑30份。本发明不粘涂料通过添加具有高红外辐射率的散热填料，使不粘涂层的热辐射效率大大增强，从而有效的将底部产生的热量以红外辐射的形式散发出去，起到提高涂层的散热性能，快速的将热量传递出去的作用。

Description

一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能高分子材料的制备及应用技术领域，更具体地说，涉及一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法。
背景技术
随着电磁炉等无明火安全灶具的普及，铁质不粘锅的需求量正在不断上升。然而，不沾涂料应用到铁质炊具上存在一大问题，铁质不粘锅在电磁炉上使用时，铁锅底部涂层有黄变的现象产生，而这正是因为电磁炉独特的加热方式所导致的。电磁炉主要是利用电磁感应原理，当交变电流通过线圈产生交变磁场，炉面上的铁质锅具感应到磁场，从而形成涡流并产生大量的热能使锅体迅速发热，达到加热食物的目的。这种方式虽然大大提高了热效率，但因为铁质锅具的导热性较差(铸铁锅的导热系数为42-90W/mK，而铸铝锅的导热系数为138-147W/mK)，同时，现有的不粘涂层的热传递性能较差，导致涡流产生的热量无法及时传导至整个锅体及被加热的物质上，从而在涡流最多的区域出现聚热现象，使涂覆在该区域的不粘涂料因聚热而黄变或损坏，极大的限制了不粘涂料在铁质炊具上的推广。
在不粘锅领域，目前针对可在电磁炉上使用的铁质不粘锅表面的不粘涂层相关的专利基本没有，目前公开的两篇专利CN105602418A、CN105585911A为在提高涂层导热率方面相关专利。而提高热辐射加强散热方面的专利在这一领域还未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法，该不粘涂料具有红外辐射散热效果，主要解决电磁炉上使用的铁质不粘锅容易出现聚热而导致涂层损坏的问题，通过添加具有高红外辐射率的散热填料，使不粘涂层的热辐射效率大大增强，从而有效的将底部产生的热量以红外辐射的形式散发出去，起到提高涂层的散热性能，快速的将热量传递出去的作用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，包括如下重量份的组分制备而成：
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述含氟乳液选自聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟碳树脂(FEVE)、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物(PFA)乳液中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述粘结树脂选自聚醚砜树脂(PES)、聚酰胺亚胺树脂(PAI)、聚酰胺树脂(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述红外辐射材料选自Fe2O3-MnO体系、ZrO2体系、Co2O3体系、Cr2O3体系、SiO2体系、SiC体系中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述耐磨填料选自碳化硅、氧化铝、钛酸钾晶须、硅溶胶中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述耐高温颜料选自无机耐高温颜料或者有机耐高温颜料。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述pH调节剂选自AMP-95、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、氨水、三乙醇胺中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。
本发明所述的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其中，所述有机溶剂选自NMP、DMAc、DMF、NEP、丁酮中的一种或几种；所述水选自蒸馏水、超纯水、去离子水中的一种。
本发明还提供一种如上所述红外辐射散热水性耐磨不粘涂料的制备方法，包括如下步骤：
先将组成成分中的耐高温颜料、耐磨填料、红外辐射材料在水和有机溶剂中研磨到各物料粒径≤10um，随后加入剩余组分，搅拌均匀得到目标产物。
实施本发明的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料及其制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明的目的在于提高涂层的热传递并快速的将锅底热量传递至被加热物上，使底部热量无法集聚。热传递的方式有热传导、对流扩散、热辐射三种方式。本发明的不粘涂料通过添加具有高红外辐射率的散热填料，使不粘涂层的热辐射效率大大增强，从而有效的将底部产生的热量以红外辐射的形式散发出去，起到提高涂层的散热性能，快速的将热量传递出去的作用；
(2)另外，本发明的不粘涂料成膜后具有优异的机械强度，较高的红外辐射率、良好的散热性、耐磨性，同时还具有VOC排放低、环保无毒的特点；
(3)本发明不粘涂料的原料易得，价格便宜，效果稳定，可以生产不同颜色的涂料，相比于添加石墨烯，碳纳米管等填料的高导热不沾涂料颜色更加丰富多彩，具有极高的性价比。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
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。
一种红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，包括如下重量份的组分制备而成：
其中，所述含氟乳液选自聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟碳树脂(FEVE)、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物(PFA)乳液中的一种或几种。
所述粘结树脂选自聚醚砜树脂(PES)、聚酰胺亚胺树脂(PAI)、聚酰胺树脂(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)中的一种或几种。
高效红外福射材料是指在相应的使用温度及较宽范围内具有较高发射率的红外福射材料，其发射率大部分集中在波长15um以内的波段，主要适用于加热节能、医疗保健、环境净化、食品加工和保鲜、LED散热等领域。本发明的红外辐射材料选自Fe2O3-MnO体系、ZrO2体系、Co2O3体系、Cr2O3体系、SiO2体系、SiC体系中的一种或几种。
所述耐磨填料选自碳化硅、氧化铝、钛酸钾晶须、硅溶胶中的一种或几种。
所述耐高温颜料选自碳黑、铁红等无机耐高温颜料或者选自酞青蓝等有机耐高温颜料。
所述pH调节剂选自AMP-95、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、氨水、三乙醇胺中的一种或几种。
所述助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。所述分散剂为商品名为BYK-192的分散剂，流平剂为美国气体化工产品商品名为消烦恼440的流平剂，消泡剂为美国气体化工产品商品名为消烦恼104E的消泡剂，增稠剂为罗门哈斯生产的商品名为ASE-60的增稠剂、亚跨龙生产的商品名为250HBR羟乙基纤维素的增稠剂、亚跨龙生产的商品名为250HHBR的增稠剂中的一种。
所述有机溶剂选自NMP、DMAc、DMF、NEP、丁酮中的一种或几种；所述水选自蒸馏水、超纯水、去离子水中的一种。
本发明还提供一种如上所述红外辐射散热水性耐磨不粘涂料的制备方法，包括如下步骤：
先将组成成分中的耐高温颜料、耐磨填料、红外辐射材料在水和有机溶剂中研磨到各物料粒径≤10um，随后加入剩余组分，搅拌均匀得到目标产物。
实施例1-4及对比实施例
按照下述表1所示的不粘涂料的配方，根据本发明的制备方法制得不粘涂料：
表1实施例1-4及对比实施例不粘涂料的配方
下面，对实施例1-4以及未添加红外辐射填料的对比实施例其制备得到的不粘涂料的散热效果进行验证，结果见表2，采用红外光谱发射率对涂层热辐射性能进行评价，目前国际上采用法向发射率来衡量产品的远红外性能，远红外发射率采用傅里叶红外光谱仪测定。其值介于0-1之间。
表2为对比实施例与实施例1-4不粘涂料的散热效果
红外辐射率(％)
对比实施例 35％
实施例1 92％
实施例2 89％
实施例3 90％
实施例4 85％
从表2数据可见，本发明制备的红外辐射散热不粘涂料在添加红外填料后的涂层红外辐射率要＞80％，相比对比实施例而言，涂层的热辐射效率大大增强，热传递效率高。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，包括如下重量份的组分制备而成：
所述红外辐射材料为Fe2O3-MnO体系、Co2O3体系和Cr2O3体系的组合、SiO2体系和ZrO2体系的组合或SiO2体系和SiC体系的组合；
所述红外辐射散热水性耐磨不粘涂料的制备方法包括如下步骤：
先将组成成分中的耐高温颜料、耐磨填料、红外辐射材料在水和有机溶剂中研磨到各物料粒径≤10μm，随后加入剩余组分，搅拌均匀得到目标产物。
2.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述含氟乳液选自聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、氟碳树脂、四氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物乳液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述粘结树脂选自聚醚砜树脂、聚酰胺亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述耐磨填料选自碳化硅、氧化铝、钛酸钾晶须、硅溶胶中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述耐高温颜料选自无机耐高温颜料或者有机耐高温颜料。
6.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述pH调节剂选自AMP-95、三乙胺、N, N-二甲基乙醇胺、氨水、三乙醇胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述助剂选自分散剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述用于不粘锅的红外辐射散热水性耐磨不粘涂料，其特征在于，所述有机溶剂选自NMP、DMAc、DMF、NEP、丁酮中的一种或几种；所述水选自蒸馏水、超纯水、去离子水中的一种。
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