CN106752828B - 一种金属用不粘涂料及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属用不粘涂料及其施工工艺，属于化工涂料技术领域。本发明中金属用不粘涂料的原料包括聚四氟乙烯、聚氨酯清漆、环氧树脂和二甲基甲酰胺；其中：聚四氟乙烯粒度大小为0.5～30μm，在原料中所占质量百分比为10～40％；聚氨酯清漆在原料中所占质量百分比为10～35％；环氧树脂在原料中所占质量百分比为5～30％；二甲基甲酰胺在原料中所占质量百分比为10～50％。本发明的金属用不粘涂料主要用途是喷涂在各种金属表面，如各类电器表面、机械设备表面、冶金行业中的换热器、输气管道内外面，起到防腐、耐热、易洁、不粘的作用。

Description

一种金属用不粘涂料及其施工工艺

技术领域

本发明属于化工涂料技术领域，更具体地说，涉及一种喷涂在金属表面的耐腐蚀耐高温不粘涂料及其施工工艺，主要应用于石油化工、钢铁冶金、热电厂等领域，具体用在换热器表面、反应釜表面、冷却器表面以及蒸发器表面等。

背景技术

耐热不粘涂料最早用于炊具，迄今已有三十多年的历史，这是因为不粘涂料具有低表面能和化学性质稳定等优点，现在主要还用于电器、机械等产品表面，起到装鉓、耐热、保护、易洁、不粘等作用。科技人员开发了多种不粘层涂料，而且其主要成分都含有聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有极优良的耐侯性、抗污性、耐热性、耐化学药品性、耐水耐油性等，在耐高温树脂中占有至关重要的地位。

聚四氟乙烯短时间使用温度可达到300℃，长期使用温度可在180～250℃之间，同时往往需要选用附着力强、耐热性能优异、硬度高、机械性能好的改性树脂对聚四氟乙烯进行改性。但是聚四氟乙烯原料成本价格昂贵，同时，改性处理需要控制改性树脂的温度、粒度、PH值等参数，要求较高，而且涂料在实际使用时，存在基材处理要求严格、可加工性能差、热固化温度高和不溶于常用溶剂等缺点，从而限制了聚四氟乙烯涂料的应用。

现有技术中关于不粘涂料已有大量相关技术方案公开，例如专利公开号：CN101245209 A，公开日：2008年08月20日，发明创造名称为：水性氟树脂不粘涂料及其制备方法，该申请案涉及一种水性氟树脂不粘涂料，它是由改性聚四氟乙烯(PTFE)水基树脂40～70份，耐高温颜料10～30份，氟树脂添加剂1～5份，表面活性剂1～5份，耐磨填料20～40份组成。该申请案通过合成的丙烯酸水基树脂对聚四氟乙烯“PTFE”水基树脂进行改性，在改性过程中，采用了丙烯酸脂二次聚合的方法，不使用对人体有害助剂全氟辛酸盐化合物，改性后的树脂形成镶嵌和互穿网络结构，具有很好的温度分散区域，解决了与底材的附着性及烘烤开裂问题，提高了不粘涂料的硬度。该申请案的水性氟树脂不粘涂料，可涂于微波炉、电饭锅、不粘锅和电磁锅等表面。但该申请案的不足之处在于：其涂料配方需要的聚四氟乙烯量大，生产成本高，同时原料配方复杂、施工工艺复杂。

又如，专利公开号：CN 101845277 A，公开日：2010年09月29日，发明创造名称为：聚四氟乙烯改性乙烯基地坪涂料，该申请案公开了聚四氟乙烯改性乙烯基地坪涂料的配方组分，配制工艺等内容，该涂料是由甲、乙、丙三组分组成，其中甲组分由乙烯基树脂、聚四氟乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、阴离子羧酸聚合物分散剂等9种物质配制而成，乙组分为过氧化甲乙酮，丙组分为环烷酸钴，使用时按甲组分∶乙组分∶丙组分＝100∶1.5～4∶1.5～4的重量比配制成聚四氟乙烯改性乙烯基地坪涂料，该涂料具有优异的耐化学介质腐蚀性、耐侯性、耐油性、耐水性及良好的力学机械性能和施工性能等特点，防开裂性能好，可作为混凝土地面、墙面等基体表层的保护材料。但该申请案的不足之处在于：其涂料原料配方复杂，施工工艺繁琐，且不具有耐高温、不易粘结的特性。

综上所述，如何开发一种聚四氟乙烯用量少，原料配方及施工工艺简单的金属用不粘涂料，是现有技术中急需解决的技术难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有不粘涂料聚四氟乙烯用量大、原料配方及施工工艺复杂的不足，提供了一种金属用不粘涂料及其施工工艺，巧妙地运用聚氨酯清漆、环氧树脂、少量的聚四氟乙烯和二甲基甲酰胺四种原料，即可制备一种聚四氟乙烯用量少，原料配方及施工工艺简单的金属用不粘涂料。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的金属用不粘涂料，所述金属用不粘涂料的原料包括聚四氟乙烯、聚氨酯清漆、环氧树脂。

进一步的，所述金属用不粘涂料的原料还包括二甲基甲酰胺。

进一步的，所述聚四氟乙烯粒度大小为0.5～30μm，在原料中所占质量百分比为10～40％。

进一步的，所述聚氨酯清漆在原料中所占质量百分比为10～35％。

进一步的，所述环氧树脂在原料中所占质量百分比为5～30％。

进一步的，所述二甲基甲酰胺在原料中所占质量百分比为10～50％。

本发明的金属用不粘涂料的施工工艺，包括以下步骤：

步骤A：配料；

步骤B：研磨；

步骤C：稀释；

步骤D：过滤；

步骤E：基材表面处理；

步骤F：基材预热；

步骤G：喷涂；

步骤H：烧结；

步骤I：冷却。

进一步的，

步骤A中，按照所述金属用不粘涂料的原料成分进行配料；

步骤B中，将步骤A中配好料的原料进行研磨；

步骤C中，将步骤B中研磨后的原料用无水二甲苯进行稀释；

步骤D中，将步骤C中稀释后的原料用100目的筛子过滤出喷涂涂料；

步骤E中，对基材表面进行打磨处理；

步骤F中，将步骤E中打磨后的基材预热到80～120℃；

步骤G中，通过压缩空气将所述喷涂涂料喷涂到步骤F中预热后基材的表面；

步骤H中，将步骤G中喷涂后的基材加热，使得基材表面的喷涂涂料得到烧结；

步骤I中，将步骤H中烧结后的基材空冷后得到需要的涂层。

进一步的，步骤A中，所述聚氨酯清漆与相应的固化剂配合使用，聚氨酯清漆与相应的固化剂质量配比为1:1；所述环氧树脂与相应的固化剂配合使用，环氧树脂与相应的固化剂质量配比为3:1。

进一步的，步骤C中，原料被无水二甲苯稀释至质量分数为15～30％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明中，原料仅仅为聚四氟乙烯、聚氨酯清漆、环氧树脂以及二甲基甲酰胺四种，配方简单，容易实施，且其中聚四氟乙烯的用量少，制备成本相对降低；通过四种原料的混合：充分利用了聚四氟乙烯低表面能和化学性质稳定的性能，使制备的涂层具有防腐、耐热、易洁、不粘的特点；有效地利用了聚氨酯清漆本身含有的助剂成分和耐湿、坚硬耐磨、漆膜外观平整光滑的特点，使制备的涂层表面具有平整光滑致密的特点；有效地利用了环氧树脂粘附力强的优点，使制备的涂层能很好地附着在基材表面。

(2)本发明中金属用不粘涂料的关键在于原料中包含二甲基甲酰胺，在未加入二甲基甲酰胺之前，采用聚四氟乙烯、聚氨酯清漆和环氧树脂制备的金属用不粘涂料显著存在的一个技术问题就是涂料在喷涂时容易成团喷出，使得基材表面的涂层厚度不均，基材在高温环境使用后，其表面容易出现裂纹及针孔，针对该技术问题，发明人分析可能是涂料的流动性不足，并尝试添加不同的溶剂进行改善，然而即使改善了涂料的流动性，喷出的涂料中其起主要作用的聚四氟乙烯颗粒仍旧容易聚合成团，效果甚微；发明人无意间将二甲基甲酰胺加入其中，却惊喜地发现上述技术问题得到显著改善，具体为二甲基甲酰胺添加后，不仅改善了涂料的流动性，其关键效果在于使得聚四氟乙烯颗粒在涂料中均匀分散，从而大大避免了基材在高温环境使用后表面易出现裂纹及针孔的问题。

(3)本发明中的金属用不粘涂料，根据涂料良好的耐腐蚀耐高温不粘性能，可以广泛应用于各种金属表面，如各类电器表面、机械设备表面、冶金行业中的输气管道内外面，起到防腐、耐热、易洁、不粘的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1的金属用不粘涂料的施工工艺的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

参考图1，本实施例的金属用不粘涂料的施工工艺，包括以下步骤：按质量百分比，金属用不粘涂料由以下组分组成：聚四氟乙烯18％，聚氨酯清漆34％(与相应的固化剂配合后)，环氧树脂6％(与相应的固化剂配合后)，二甲基甲酰胺42％，其中聚四氟乙烯的粒度大小平均为10μm。需要说明的是，聚氨酯清漆与相应的固化剂配合使用，聚氨酯清漆与相应的固化剂的质量配比为1:1，环氧树脂与相应的固化剂配合使用，环氧树脂与相应的固化剂的质量配比为3:1。

将上述组分组成加入容器，用润磨机混合润磨3～5小时(还可以采用传统研磨、球磨或棒磨等方式，实现原料颗粒细化，混合均匀，最终形成均一稳定的涂料)，然后用无水二甲苯稀释到可喷浓度，具体为原料被无水二甲苯稀释至质量分数为15～30％，再用100目的筛子过滤出喷涂涂料，以防止喷涂涂料在喷涂过程中堵枪。基材表面采用砂纸打磨或用喷砂枪进行喷砂打磨，然后将基材预热到100℃左右，通过压缩空气将喷涂涂料喷涂到基材上，把喷涂后的基材放入温度为360℃的恒温炉中烧结45分钟，最后取出有涂料的基材空冷后得到需要的涂层，本实施例的金属用不粘涂料可以通过一次喷涂、一次加热，即形成固化涂层，使用方便，施工工艺简单。

本实施例中，原料仅仅为聚四氟乙烯、聚氨酯清漆、环氧树脂以及二甲基甲酰胺四种，配方简单，容易实施，且其中聚四氟乙烯的用量少，制备成本相对降低；通过四种原料的混合：充分利用了聚四氟乙烯低表面能和化学性质稳定的性能，使制备的涂层具有防腐、耐热、易洁、不粘的特点；有效地利用了聚氨酯清漆本身含有的助剂成分和耐湿、坚硬耐磨、漆膜外观平整光滑的特点，使制备的涂层表面具有平整光滑致密的特点；有效地利用了环氧树脂粘附力强的优点，使制备的涂层能很好地附着在基材表面。

需要说明的是，本实施例中金属用不粘涂料的关键在于原料中包含二甲基甲酰胺，在未加入二甲基甲酰胺之前，采用聚四氟乙烯、聚氨酯清漆和环氧树脂制备的金属用不粘涂料显著存在的一个技术问题就是涂料在喷涂时容易成团喷出，使得基材表面的涂层厚度不均，基材在高温环境使用后，其表面容易出现裂纹及针孔，针对该技术问题，发明人分析可能是涂料的流动性不足，并尝试添加不同的溶剂进行改善，然而即使改善了涂料的流动性，喷出的涂料中其起主要作用的聚四氟乙烯颗粒仍旧容易聚合成团，效果甚微；发明人无意间将二甲基甲酰胺加入其中，却惊喜地发现上述技术问题得到显著改善，具体为二甲基甲酰胺添加后，不仅改善了涂料的流动性，其关键效果在于使得聚四氟乙烯颗粒在涂料中均匀分散，从而大大避免了基材在高温环境使用后表面易出现裂纹及针孔的问题。目前，关于二甲基甲酰胺对于聚四氟乙烯颗粒的分散机理尚未明确知晓，本发明主要的设计思路为研制一种聚四氟乙烯用量少，原料配方及施工工艺简单的金属用不粘涂料，并提出采用聚四氟乙烯、聚氨酯清漆和环氧树脂作为原料来制备金属用不粘涂料的初步思路，并在初步思路遇到难以克服的技术问题后创造性地发现了解决方案，进而提出本发明创造。

本实施例中的金属用不粘涂料，根据涂料良好的耐腐蚀耐高温不粘性能，可以广泛应用于各种金属表面，如各类电器表面、机械设备表面、冶金行业中的输气管道内外面，起到防腐、耐热、易洁、不粘的作用。

实施例2

本实施例的金属用不粘涂料的施工工艺，其步骤与实施例1基本相同，其不同之处在于：按重量百分比，金属用不粘涂料由以下组分组成：聚四氟乙烯20％，聚氨酯清漆22％，环氧树脂8％，二甲基甲酰胺50％，其中聚四氟乙烯的粒度大小平均为15μm。

实施例3

本实施例的金属用不粘涂料的施工工艺，其步骤与实施例1基本相同，其不同之处在于：按重量百分比，金属用不粘涂料由以下组分组成：聚四氟乙烯22％，聚氨酯清漆24％，环氧树脂10％，二甲基甲酰胺44％，其中聚四氟乙烯的粒度大小平均为20μm。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种金属用不粘涂料，其特征在于：所述金属用不粘涂料的原料包括聚四氟乙烯、聚氨酯清漆、环氧树脂；

所述金属用不粘涂料的原料还包括二甲基甲酰胺；

所述聚四氟乙烯粒度大小为0.5～30μm，在原料中所占质量百分比为10～40％；

所述聚氨酯清漆在原料中所占质量百分比为10～35％；

所述环氧树脂在原料中所占质量百分比为5～30％；所述二甲基甲酰胺在原料中所占质量百分比为10～50％。

2.一种如权利要求1所述的金属用不粘涂料的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A中，按照所述金属用不粘涂料的原料成分进行配料；

步骤B中，将步骤A中配好料的原料进行研磨；

步骤C中，将步骤B中研磨后的原料用无水二甲苯进行稀释；

步骤D中，将步骤C中稀释后的原料用100目的筛子过滤出喷涂涂料；

步骤E中，对基材表面进行打磨处理；

步骤F中，将步骤E中打磨后的基材预热到80～120℃；

步骤G中，通过压缩空气将所述喷涂涂料喷涂到步骤F中预热后基材的表面；

步骤H中，将步骤G中喷涂后的基材加热，使得基材表面的喷涂涂料得到烧结；

步骤I中，将步骤H中烧结后的基材空冷后得到需要的涂层；

步骤A中，所述聚氨酯清漆与相应的固化剂配合使用，聚氨酯清漆与相应的固化剂质量配比为1:1；所述环氧树脂与相应的固化剂配合使用，环氧树脂与相应的固化剂质量配比为3:1。

3.根据权利要求2所述的金属用不粘涂料的施工工艺，其特征在于：步骤C中，原料被无水二甲苯稀释至质量分数为15～30％。