CN106854399B - 一种高导热水基防粘涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，公开了一种高导热水基防粘涂料及其制备方法和应用。所述高导热水基防粘涂料由以下重量份的组分组成：聚四氟乙烯水基树脂40～80份，导热填料20～50份，耐高温颜料10～20份，功能添加剂1～5份，表面活性剂1～5份。本发明采用负载导热金属的白炭黑作为导热填料，一方面白炭黑可作为填料提升涂料的硬度和耐磨性；另一方面填料在涂料基体中均匀分散，而将导热金属负载于填料上之后，使得填料的导热性能得到极大的改善，所得涂料涂层温度分散均匀，改善了现有不粘涂料导热性能不佳的缺陷。

Description

一种高导热水基防粘涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高导热水基防粘涂料及其制备方法和应用。
背景技术
防粘涂料是一种表面不易被其它粘性物质所粘附或粘着后易被除去的特种涂料。这种涂料由于表面能极低、摩擦系数小、易滑动等特点，所以具有不粘性。目前具有代表性的防粘涂料主要有以下几类：有机硅防粘涂料、氟碳防粘涂料和无机陶瓷防粘涂料。
有机硅防粘涂料一般由有机硅树脂、环氧树脂、颜料、填料及功能添加剂组成。有机硅防粘涂料虽然疏水几防粘效果好，但是其涂膜硬度及导热性能较低。专利CN201610035117.2公开了一种高导热高耐磨有机硅不粘涂料，其由有机硅改性聚酯树脂、陶瓷树脂、耐高温颜填料、导热助剂和溶剂组成，其导热助剂选自石墨烯、碳纳米管、金刚石、石墨、铝粉、银粉中的一种或几种。专利CN201510856346.6公开了一种高导热不粘锅涂料，主要由石墨烯、氧化硅溶胶、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基三甲氧基硅烷、氟硅油、钛白粉颜料、氧化铝耐磨粉、膨润土、去离子水和乙二醇丁醚组成。上述涂料成膜后具有优异的机械强度和较高的导热率。专利CN 201610479135.X公开了一种耐磨耐腐蚀不粘涂料的制备方法，其主要通过对硅藻土进行高温活化，酸改性，再将其负载碳化硅，提高其硬度，再将其与聚丁二烯混合包裹固定，随后将其与易溶于常用溶剂的醇酸树脂混合，通过与油溶性硅蜡、石蜡等混合反应，最后通过马来酸酐改性反应，提高耐腐蚀性，从而制得耐磨耐腐蚀不粘涂料。
氟碳防粘涂料的基本成分是氟树脂，目前使用的主要是聚四氟乙烯(PTFE)，它能在260℃以下长期连续使用，它不溶解或溶胀于任何已知的溶剂，即使在高温下，油水对它也不起作用。优异的自润滑和疏水疏油双疏性能，使得氟碳漆膜非常“不粘”，极易清洗，广泛用于炊具内壁不粘涂层等领域。但氟碳防粘涂料仍需要添加各种助剂以提高其涂层的硬度、强度以及热分散性。如在专利CN201510804120.1中即公开了一种炒锅用高强度不粘锅涂料，其以聚四氟乙烯作为基体，以氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶和氧化钛溶胶作为辅助剂，使得外加剂能够与基体完美结合，从而形成高硬度的涂层；以钨酸、硅酸、氧化锌、氮化硼、氮化钛和碳化硅制成外加剂，不仅提高了涂层的硬度和强度，而且，也使得涂层的耐高温性得到了提高。专利CN200810052517.X公开了一种水性氟树脂不粘涂料及其制备方法，其主要有改性聚四氟乙烯(PTFE)水基树脂、耐高温颜料、氟树脂添加剂、表面活性剂、耐磨填料组成。该发明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。
陶瓷防粘涂料是一种水性的无机涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并以水为分散液，涂装后通过加热的方式固化，形成性能和陶瓷相识的涂膜。陶瓷防粘涂料具有良好的硬度及抗划伤性能。专利CN201510344989.2公开了一种陶瓷涂料及其应用及不粘餐具及该不粘餐具的制备方法，其由甲基三甲氧基硅烷、硅溶胶、异丙醇、蒸馏水、色粉组成，能够达到良好的高温防粘性能。但目前陶瓷防粘涂料仍存在导热性能不足且制备方法复杂的缺点。
发明内容
为了解决现有以上技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高导热水基防粘涂料。
本发明的另一目的在于提供上述高导热水基防粘涂料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述高导热水基防粘涂料在不粘锅涂层中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种高导热水基防粘涂料，由以下重量份的组分组成：
所述聚四氟乙烯水基树脂包括未改性的聚四氟乙烯乳液或水分散液，或丙烯酸水基树脂改性的聚四氟乙烯乳液或水分散液。
优选地，所述聚四氟乙烯水基树脂的固含量为35％～65％。
所述导热填料是指负载导热金属的白炭黑。
所述的导热金属优选银、锌、铝、镁、铁或铜。
优选地，所述负载导热金属的白炭黑通过如下方法制备得到：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至70～100℃，在搅拌条件下混合反应，得到二氧化硅溶胶液，然后加入导热金属的可溶性盐溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载导热金属的白炭黑。
所述耐高温颜料包括炭黑、石墨、铬铁黑、铝粉或锌粉。
所述功能添加剂包括偶联剂、抗磨剂或流平剂。
所述表面活性剂优选聚氧乙烯醚或聚醚改性聚硅氧烷非离子表面活性剂。
上述高导热水基防粘涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
将导热填料、耐高温颜料和表面活性剂搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂和功能添加剂搅拌混合均匀，调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
上述高导热水基防粘涂料在不粘锅涂层中的应用。
相对于现有技术本发明具有如下优点及有益效果：
本发明采用负载导热金属的白炭黑作为导热填料，一方面白炭黑可作为填料提升涂料的硬度和耐磨性；另一方面填料在涂料基体中均匀分散，而将导热金属负载于填料上之后，使得填料的导热性能得到极大的改善，所得涂料涂层温度分散均匀，改善了现有不粘涂料导热性能不佳的缺陷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将导热填料负载银的白炭黑300g、耐高温颜料炭黑150g和20g表面活性剂XIAMETER OFX-5043搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂700g(PTFE美国杜邦TE3893乳液，固含量60％)和功能添加剂十七氟癸基三乙氧基硅烷20g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载银的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至90℃，在500r/min条件下搅拌反应30min，然后在300r/min条件下搅拌反应1h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入硝酸银溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载银的白炭黑。
实施例2
将导热填料负载铜的白炭黑200g、耐高温颜料石墨200g和30g表面活性剂脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂600g(PTFE美国杜邦TE3893乳液，固含量60％)和流平剂(道康宁DC-27)20g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载铜的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至80℃，在400r/min条件下搅拌反应30min，然后在200r/min条件下搅拌反应1h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入硫酸铜溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载铜的白炭黑。
实施例3
将导热填料负载锌的白炭黑500g、耐高温颜料铝粉100g和50g表面活性剂OFX-0193聚醚改性硅油搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂800g(PTFE美国杜邦TE3893乳液，固含量60％)和抗磨剂(道康宁DC-51超高分子量聚二甲硅氧烷分散液)50g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载锌的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至90℃，在400r/min条件下搅拌反应30min，然后在200r/min条件下搅拌反应1.5h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入硫酸锌溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载锌的白炭黑。
实施例4
将导热填料负载铁的白炭黑400g、耐高温颜料铬铁黑150g和10g表面活性剂聚乙二醇单甲醚搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂500g(PTFE美国杜邦TE3893乳液，固含量60％)和抗磨剂(道康宁DC-51超高分子量聚二甲硅氧烷分散液)50g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载铁的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至90℃，在400r/min条件下搅拌反应30min，然后在200r/min条件下搅拌反应1.5h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入氯化铁溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载铁的白炭黑。
实施例5
将导热填料负载银的白炭黑300g、耐高温颜料锌粉200g和20g表面活性剂XIAMETER OFX-5043搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂800g(PTFE美国杜邦DISP35乳液，固含量35％)和功能添加剂十七氟癸基三乙氧基硅烷20g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载银的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至90℃，在500r/min条件下搅拌反应30min，然后在300r/min条件下搅拌反应1h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入硝酸银溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载银的白炭黑。
实施例6
将导热填料负载银的白炭黑400g、耐高温颜料锌粉200g和30g表面活性剂月桂酸聚氧乙烯醚搅拌混合均匀，然后加入丙烯酸水基树脂改性的聚四氟乙烯水基树脂700g(固含量50％，参考专利CN200810052517.X制备)和功能添加剂十七氟癸基三乙氧基硅烷20g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
本实施例所用负载银的白炭黑通过如下方法制备：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至90℃，在500r/min条件下搅拌反应30min，然后在300r/min条件下搅拌反应1h，得到二氧化硅溶胶液，然后加入硝酸银溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载银的白炭黑。
对比例
将耐磨填料滑石粉300g，耐高温颜料炭黑150g和20g表面活性剂XIAMETER OFX-5043搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂700g(PTFE美国杜邦TE3893乳液，固含量60％)和功能添加剂十七氟癸基三乙氧基硅烷20g搅拌混合均匀，加入适量水调节粘度，得到本对比例的水基防粘涂料。
对以上实施例所得高导热水基防粘涂料进行附着力、硬度、耐磨性及导热性能测试。附着力采用划格实验进行测定；硬度采用铅笔法测定；耐磨性参照GB1768-79(89)测定；热导率采用光热反射法测定。测试结果如表1所示。
表1
附着力 硬度 耐磨次数 热导率(W/m·K)
实施例1 0级 4H 1150 1450
实施例2 0级 4H 1125 1180
实施例3 0级 4H 1050 1000
实施例4 0级 4H 1060 990
实施例5 0级 4H 990 1320
实施例6 0级 4H 1080 1000
对比例 1级 4H 880 490
由表1结果可以看出，本发明采用负载导热金属的白炭黑作为导热填料，所得水基防粘涂料的热导率得到了显著提升。且涂料附着力及耐磨性能也得到了一定程度的提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高导热水基防粘涂料，其特征在于所述高导热水基防粘涂料由以下重量份的组分组成：
所述导热填料是指负载导热金属的白炭黑，其通过如下方法制备得到：
将水玻璃与碳酸氢钠溶液分别预热至70～100℃，在搅拌条件下混合反应，得到二氧化硅溶胶液，然后加入导热金属的可溶性盐溶液进行离子交换反应，反应完成后洗涤干燥，得到所述负载导热金属的白炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种高导热水基防粘涂料，其特征在于：所述聚四氟乙烯水基树脂包括未改性的聚四氟乙烯乳液或水分散液，或丙烯酸水基树脂改性的聚四氟乙烯乳液或水分散液。
3.根据权利要求1或2所述的一种高导热水基防粘涂料，其特征在于：所述聚四氟乙烯水基树脂的固含量为35％～65％。
4.根据权利要求1所述的一种高导热水基防粘涂料，其特征在于：所述的导热金属是指银、锌、铝、镁、铁或铜。
5.根据权利要求1所述的一种高导热水基防粘涂料，其特征在于：所述耐高温颜料包括炭黑、石墨、铬铁黑、铝粉或锌粉；所述功能添加剂包括偶联剂、抗磨剂或流平剂；所述表面活性剂包括聚氧乙烯醚或聚醚改性聚硅氧烷非离子表面活性剂。
6.权利要求1～5任一项所述的一种高导热水基防粘涂料的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
将导热填料、耐高温颜料和表面活性剂搅拌混合均匀，然后加入聚四氟乙烯水基树脂和功能添加剂搅拌混合均匀，调节粘度，得到所述高导热水基防粘涂料。
7.权利要求1～5任一项所述的一种高导热水基防粘涂料在不粘锅涂层中的应用。
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