CN108067407A - 一种抗菌不粘材料及其制备方法和抗菌不粘锅具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗菌不粘锅具领域，公开了一种抗菌不粘材料及其制备方法和抗菌不粘锅具。该方法包括：(1)在基材的表面上用氧化铝粉末进行热喷涂以形成氧化铝层；(2)将不粘涂料a在所述氧化铝层上形成底涂层；(3)将抗菌涂料在所述底层上形成抗菌面层，得到抗菌不粘铝材；其中，所述抗菌涂料为含有抗菌材料和不粘涂料b的组合物，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌涂料的重量为基准，所述抗菌涂料中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。该抗菌不粘材料具有硬度高、附着力强、耐磨、耐腐蚀、抗菌率高的特点，可以满足抗菌不粘锅具制备的需求。

Description

一种抗菌不粘材料及其制备方法和抗菌不粘锅具
技术领域
本发明涉及抗菌不粘锅具领域，具体地，涉及一种抗菌不粘材料及其制备方法和抗菌不粘锅具。
背景技术
现今社会，随着人们生活水平的不断提高，厨具制品，尤其是锅具中具有单一功能的不粘涂层已很难满足消费者对产品功能多样化的要求。
而现有技术中，不粘涂层与基材的附着力不够、耐磨性差、寿命较短等问题一直困扰着消费者和生产厂家。尤其是在电饭煲出现预约功能以后，在预约的这段时间里，食物在水分的作用下，会为细菌的生长提供有利环境。
因此需要克服现有技术的锅具存在问题，提供抗菌性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术锅具的不粘涂层功能单一、使用效果差，不具备抗菌性能等缺陷，提供了一种抗菌不粘材料及其制备方法和抗菌不粘锅具。
为了实现上述目的，本发明提供一种抗菌不粘材料的制备方法，该方法包括：(1)将氧化铝粉末通过热喷涂在基材的表面上形成氧化铝层；(2)将不粘涂料a通过第一喷涂在所述氧化铝层上形成底涂层；(3)将抗菌涂料通过第二喷涂在所述底层上形成抗菌面层，得到抗菌不粘材料；其中，所述抗菌涂料为含有抗菌材料和不粘涂料b的组合物，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌涂料的重量为基准，所述抗菌涂料中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
本发明还提供了一种由本发明的制备方法制得的抗菌不粘材料，该抗菌不粘材料包括：基材4和在基材4的表面上依次形成的氧化铝层3、底涂层2和抗菌面层1；所述抗菌面层含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌面层的重量为基准，所述抗菌面层中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
本发明还提供了一种抗菌不粘锅具，其中，该抗菌不粘锅具包括：基材4和在基材4的内表面上依次形成的氧化铝层3、底涂层2和抗菌面层1；抗菌面层1含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以抗菌面层1的重量为基准，抗菌面层1中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；优选地，基材4厚度为0.8～3mm，氧化铝层3厚度为20～35μm，底涂层2厚度为10～15μm，抗菌面层1厚度为15～80μm；优选地，所述抗菌不粘锅具由本发明的抗菌不粘材料制备而得；优选地，所述抗菌不粘锅具为电饭煲、压力锅或电炖锅的内锅、煎锅或炒锅。
通过上述技术方案，本发明提供的方法可以通过在金属基材、陶瓷基材或碳基材的表面上依次形成氧化铝层、不粘底层和抗菌不粘面层，提供一种抗菌不粘材料，并且形成的层硬度高、附着力强、耐磨、耐腐蚀，可以提供长久不粘、高效抗菌的效果。可以采用该材料制备电饭煲内锅、煎锅或炒锅等锅具，锅具的内表面上形成有上述各层，使得锅具内表面在具有良好的不粘功能的同时，提供抗菌功能，有效防止食物存放时细菌滋生，满足现代生活对厨具制品抗菌的需求。另外，本发明提供的制造方法简单，易于实现大量生产。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的抗菌不粘材料的剖面示意图。
图2是本发明提供的抗菌不粘材料制备的电饭煲内锅的示意图。
附图标记说明
1、抗菌面层 2、底涂层 3、氧化铝层 4、基材
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的第一目的，提供一种抗菌不粘材料的制备方法，该方法包括：(1)将氧化铝粉末通过热喷涂在基材的表面上形成氧化铝层；(2)将不粘涂料a通过第一喷涂在所述氧化铝层上形成底涂层；(3)将抗菌涂料通过第二喷涂在所述底层上形成抗菌面层，得到抗菌不粘材料；其中，所述抗菌涂料为含有抗菌材料和不粘涂料b的组合物，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌涂料的重量为基准，所述抗菌涂料中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
根据本发明，通过在基材的表面上依次层叠形成氧化铝层、底涂层和抗菌面层，可以实现使基材成为能够提供不粘、抗菌、耐磨、附着力强、耐腐蚀、高硬度表面的抗菌不粘材料。此方法可以使用多种基材，金属基材可以为铝基材、铁基材或不锈钢基材；陶瓷基材可以为本领域常用的各种陶瓷基材，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述；碳基材可以为石墨粉、竹炭粉或两者兼有的材料，通过粘结、压制/切削制成内锅形状。所述基材可以为板材结构，也可以成型为各种型材，如各种厨房使用的锅具；可以在所述基材的各个表面形成上述各层，也可以根据实际需要只在所述基材的一侧表面形成上述各层，例如各种厨房使用的锅具，可以只在与食品直接接触、用作烹饪面的锅具的内表面上形成上述各层，提供锅具具有抗菌不粘功能。
根据本发明，如图1所示，首先在所述基材4的表面上形成氧化铝层3。采用所述热喷涂的方法在所述基材4上形成更厚、硬度更高和更好抗腐蚀性的氧化铝层，优选情况下，在步骤(1)中，形成的所述氧化铝层的厚度为20～35μm。而现有技术通常通过阳极氧化方法仅能在基材的表面生成厚度为2～10μm的氧化膜，不能满足实际使用要求。
根据本发明，所述热喷涂可以为等离子喷涂，可以实现更好地得到氧化铝层3，优选情况下，在步骤(1)中，所述热喷涂的工艺条件可以包括：喷涂距离为100～140mm，喷涂功率为10～30kW；喷涂使用气体为氩气和氢气，氩气流量为20～40L/min，氢气流量为4～8L/min；喷枪移动速率为350～450mm/s；喷涂角度为80°～90°。所述热喷涂是使用喷枪将加热的氧化铝粉末熔化、并喷涂在基材4上的过程。其中，喷涂距离是指喷枪与基材4之间的直线距离。喷涂角度是喷枪与基材4之间的夹角。喷涂过程中使用气体属于工作气体，起到保护作用，其中，氩气为主气体，氢气为副气体。控制所述热喷涂的条件，形成氧化铝层3的厚度达到20～35μm。
根据本发明，如图1步骤(2)用于使用所述不粘涂料a在氧化铝层3上形成底涂层2。优选情况下，所述不粘涂料a为水性氟树脂不粘涂料或者陶瓷不粘涂料。所述水性氟树脂涂料可以为含有氟树脂的亲水性乳液，所述氟树脂可以选自丙烯酸氟烷基乙基酯共聚物、丙烯酸N-乙基-N乙酯共聚物、甲基丙烯酸全氟乙基酯共聚物、全氟丙烯共聚物或偏二氟共聚物。所述水性氟树脂涂料为已知物质，可以通过商购获得。所述陶瓷不粘涂料可以为SiO2陶瓷，可以通过商购获得。
根据本发明，优选情况下，在步骤(2)中，形成所述底涂层的过程包括：(A)将步骤(1)得到的具有氧化铝层的基材进行预热至30℃～60℃；(B)使用压力式空气喷枪进行所述第一喷涂；(C)在60～120℃下进行第一干燥3～15min，形成厚度为8～25μm的所述底涂层。如图1中底涂层2。完成所述第一干燥后进行冷却。
进一步地，当所述不粘涂料a为水性氟树脂不粘涂料时，(A-1)将步骤(1)得到的具有氧化铝层的基材进行预热至35℃～60℃；(B-1)在雾化压力为0.15～0.3MPa下使用压力式空气喷枪进行所述第一喷涂；(C-1)在80～90℃下进行第一干燥10～15min，形成厚度为10～15μm的所述底涂层。如图1中底涂层2。
当所述不粘涂料a为陶瓷不粘涂料时，(A-2)将步骤(1)得到的具有氧化铝层的基材进行预热至30℃～60℃；(B-2)在喷枪口径为0.8～1.5mm、喷涂压力为0.15～0.3MPa和喷涂距离为200～300mm的条件下，使用压力式空气喷枪进行所述第一喷涂；(C-2)在50～120℃下进行第一干燥3～15min，形成厚度为8～25μm的所述底涂层。如图1中底涂层2。
根据本发明，如图1所示步骤(3)用于使用所述抗菌涂料在所述底涂层上形成所述抗菌面层。优选情况下，所述不粘涂料b为水性氟树脂不粘涂料、陶瓷不粘涂料或者粉末不粘涂料。其中所述水性氟树脂不粘涂料、陶瓷不粘涂料可以如前所述。所述粉末不粘涂料可以为四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)粉末不粘涂料，又称可熔性聚四氟乙烯，可以通过商购获得。
根据本发明，优选情况下，得到所述抗菌涂料的方法包括：将所述抗菌材料与所述不粘涂料b进行搅拌10～30min得到混合物，其中，所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；然后将所述混合物进行在超声功率为1000W～2000W下进行超声分散20～40min，得到所述抗菌涂料。
根据本发明，所述抗菌材料可以为粉剂，优选地，所述抗菌材料包含载体和负载于所述载体上的银、锌和铜中的至少一种；所述载体选自沸石、硅酸盐、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石、磷酸盐和磷酸复盐中的至少一种；优选地，所述抗菌材料选自磷酸锆载银抗菌剂、磷酸钙载银抗菌剂、羟基磷灰石载银抗菌剂、磷酸复盐载银抗菌剂、硅酸盐载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂和沸石载锌抗菌剂中的至少一种。更优选例如所述抗菌材料为磷酸锆载银抗菌剂，所述磷酸锆载银抗菌剂的平均粒径为30～50nm，比表面积为45m2/g以上，粒子比重可以达到约为3g/cm3，可以耐热温度达到1300℃。平均粒径可以通过扫描电镜方法测定，比表面积可以为BET氮气吸附法测定。所述抗菌材料为已知物质，可以通过商购获得。
根据本发明，优选情况下，在步骤(3)中，形成所述抗菌面层的过程包括：(a)使用压力式空气喷枪将含有所述抗菌涂料和水性氟树脂不粘涂料、或者所述抗菌涂料陶瓷不粘涂料的抗菌涂料进行所述第二喷涂；(b)在60～120℃下进行第二干燥10～15min；(c)再在380℃以上进行高温烧结5～15min，然后快速降温，形成厚度为15～40μm的所述抗菌面层。如图1中的抗菌面层1。
进一步地，当所述不粘涂料b为水性氟树脂不粘涂料时，(a-1)在雾化压力为0.2～0.3MPa下，使用压力式空气喷枪进行所述第二喷涂；(b-1)在60～120℃下进行第二干燥10～15min；(c-1)再在380℃以上进行高温烧结5～15min，然后快速降温，形成厚度为15～40μm的所述抗菌面层。如图1中的抗菌面层1。优选在380℃～420℃下进行所述高温烧结。
当所述不粘涂料b为陶瓷不粘涂料时，(a-2)在雾化压力为0.2～0.35MPa下，使用压力式空气喷枪进行所述第二喷涂，喷枪口径为1.0～1.5mm，距离为200～300mm；(b-2)在60～120℃下进行第二干燥3～15min；(c-2)再在200～280℃下进行高温烧结10～15min，然后快速降温，形成厚度为15～40μm的所述抗菌面层。如图1中的抗菌面层1。
当所述不粘涂料b为粉末不粘涂料时，(i)在电压为20～50kV下，使用静电喷枪将含有所述抗菌材料和粉末不粘涂料的抗菌涂料进行所述第二喷涂，得到厚度为30～80μm的膜；(ii)在380℃以上进行烧结10～20min，然后缓慢降温，形成厚度为30～80μm的所述抗菌面层。如图1中的抗菌面层1。所述缓慢降温，采取方式为风冷降温，可以降低形成的所述抗菌面层的结晶度、减少内应力。
根据本发明，所述基材4的表面可以在形成上述各层前进行脱油脂和喷砂处理，以更有利于本发明的方法的实施。优选情况下，该方法进一步包括：在步骤(1)之前，将所述基材进行脱油脂处理，然后进行喷砂处理，使所述基材的表面粗糙度Ra达到2～4μm。其中表面粗糙度Ra可以采用粗糙度仪测定。
本发明中，所述脱油脂处理可以包括以有机脱脂剂清洗除去铝基材表面的油脂、污物和灰尘。有机脱脂剂为已知物质，可以商购获得。
本发明中，所述基材的表面粗糙度Ra可以通过采用60#～100#的氧化铝砂进行喷砂处理而达到。所述喷砂处理的条件可以包括：喷砂时压缩空气压力为0.6～0.8MPa，喷砂距离为50～150mm。
本发明中涉及压力为表压。
本发明的第二目的，提供了一种由本发明的制备方法制得的抗菌不粘材料，如图1所示，该抗菌不粘材料包括：基材4和在所述基材的表面上依次形成的氧化铝层3、底涂层2和抗菌面层1；所述抗菌面层含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌面层的重量为基准，所述抗菌面层中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
其中，所述底涂层的主要成分为含氟树脂或SiO2陶瓷，所述抗菌面层的主要成分有所述抗菌材料和含氟树脂或SiO2陶瓷。
根据本发明，优选情况下，在基材4的表面上，氧化铝层3厚度为20～35μm，底涂层2厚度为8～25μm，抗菌面层1厚度为15～80μm。优选基材1的厚度为0.8～3mm。提供满足材料应用要求的强度即可。
根据本发明，所述抗菌不粘材料具有良好的性能。优选情况下，所述抗菌面层按照铅笔硬度测试法测试硬度达到HB。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌面层按照百格法测试附着力达到5B。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌面层的耐磨次数为10000次以上。耐磨次数测试方法为：使用5重量％洗涤水(常规日用洗涤液)，用3M百洁布在负重2.5kgf下擦洗所述抗菌面层；一个来回记为1个行程，每250个行程换一块百洁布，并且检查是否裸露基材。以磨露出基材时完成的行程次数作为判断最终的耐磨次数。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌面层的耐腐蚀性大于10周期。耐腐蚀性能测试的方法为：将所述抗菌不粘材料以浓度为5重量％的食盐水进行炖煮，24h为一个周期。以涂层出现起泡、针孔等不良现象时完成的周期数作为判断最终的耐腐蚀周期数。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌面层按照GB/T 21866-2008测试抗菌率达到99.99％。可以提供所述抗菌不粘材料的长久不粘、高效抗菌的效果。抗菌率按照GB/T21866-2008方法检测，所用菌种为大肠杆菌AS1.90和金黄色葡萄球菌AS1.89，接种菌液浓度分别为7.0×105cfu/mL和7.5×105cfu/mL。
本发明的第三个目的，如图2所示，提供一种抗菌不粘锅具，其中，该抗菌不粘锅具包括：基材4和在基材4的内表面上依次形成的氧化铝层3、底涂层2和抗菌面层1；抗菌面层1含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以抗菌面层1的重量为基准，抗菌面层1中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％。所述抗菌面层与食品直接接触，用作烹饪面。
所述抗菌面层含有抗菌材料，所述抗菌材料包含载体和负载于所述载体上的银、锌和铜中的至少一种；所述载体选自沸石、硅酸盐、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石、磷酸盐和磷酸复盐中的至少一种；优选地，所述抗菌材料选自磷酸锆载银抗菌剂、磷酸钙载银抗菌剂、羟基磷灰石载银抗菌剂、磷酸复盐载银抗菌剂、硅酸盐载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂和沸石载锌抗菌剂中的至少一种。以所述抗菌面层的重量为基准，所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
根据本发明，优选情况下，基材4厚度为0.8～3mm，氧化铝层3厚度为20～35μm，底涂层2厚度为8～25μm，抗菌面层1厚度为15～80μm。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌不粘锅具由本发明的抗菌不粘材料制备而得。
根据本发明，优选情况下，所述抗菌不粘锅具为电饭煲内锅、煎锅或炒锅。
所述抗菌不粘锅具使用本发明的抗菌不粘材料时，可以先将基材1加工成型为电饭煲内锅、煎锅或炒锅所需的形状，然后以本发明的制备方法，在上述锅具的内表面上依次制备氧化铝层3、底涂层2和抗菌面层1。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。
以下实施例和对比例中，如无特别说明，各原材料均可通过商购获得，各方法均为本领域的常用方法。
磷酸锆载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂购自日本石塚硝子公司，牌号为IONPURE；
水性氟树脂涂料购自美国华福公司，牌号为T3。
陶瓷不粘涂料购自中山市新希尔贸易有限公司，牌号为SSG-9338M0-1717。
粉末不粘涂料购自大金氟涂料有限公司，牌号为ACX-34。
制备的抗菌不粘锅具，采用铅笔硬度测试法测试硬度；
采用百格法测试附着力；
耐磨性能测试的方法为：使用5重量％洗涤水(常规日用洗涤液)，用3M百洁布在负重2.5kgf下擦洗所述抗菌面层；一个来回记为1个行程，每250个行程换一块百洁布，并且检查是否裸露基材。以磨露出基材时完成的行程次数作为判断最终的耐磨次数；
耐腐蚀性能测试的方法为：将所述抗菌不粘材料以浓度为5重量％的食盐水进行炖煮，24h为一个周期。以涂层出现起泡、针孔等不良现象时完成的周期数作为判断最终的耐腐蚀周期数；
抗菌率按照GB/T 21866-2008方法检测，所用菌种为大肠杆菌AS1.90和金黄色葡萄球菌AS1.89，接种菌液浓度分别为7.0×105cfu/mL和7.5×105cfu/mL。
实施例1
(1)将厚度0.8mm的铝基材冲压成型为电饭煲内锅，然后将电饭煲内锅的内表面进行脱油脂处理，再用60#的氧化铝砂对清洗后的内锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.8MPa，喷砂距离为50mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3μm；
(2)在经过步骤(1)后的内锅的内表面上，将氧化铝粉末热喷涂形成氧化铝层，热喷涂工艺条件为：喷涂距离120mm，喷涂功率20kW，主气为Ar(流量30L/min)，副气为氢气(流量6L/min)，喷枪移动速率为400mm/s，喷涂角度为85°；氧化铝层的厚度为20μm；
(3)将步骤(2)得到的内锅进行预热至40℃；然后在氧化铝层上，将水性氟树脂涂料T3进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，雾化压力为0.2MPa；完成喷涂后，在90℃下放入红外炉中进行第一干燥10min，形成厚度为10μm底涂层；
(4)将磷酸锆载银抗菌剂(IONPURE)与水性氟树脂涂料(T3)，在机械搅拌20min后放入超声分散仪(1500W)中进行超声分散20min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，磷酸锆载银抗菌剂以Ag计的含量为5重量％；
使用压力式空气喷枪在雾化压力为0.3MPa下，将抗菌涂料喷涂在底涂层上，并在120℃下放入红外炉中进行第二干燥12min；然后先在80℃下进行低温烧结8min，再升温至420℃进行高温烧结15min，然后以100℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为25μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的电饭煲内锅。
将电饭煲内锅进行测试：硬度达到3H，附着力达到5B，耐磨次数达到15000次，耐腐蚀周期达到5周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达99.99％。
将电饭煲内锅在120℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果仍然高达99.99％，说明具有抗菌的持久性。
实施例2
(1)将厚度3mm的铝基材加工成型为炒锅，然后将炒锅的内表面进行脱油脂处理，再用80#的氧化铝砂对清洗后的炒锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.7MPa，喷砂距离为100mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3.5μm；
(2)在经过步骤(1)后的炒锅的内表面上，将氧化铝粉末热喷涂形成氧化铝层，热喷涂工艺条件为：喷涂距离120mm，喷涂功率10kW，主气为Ar(流量30L/min)，副气为氢气(流量6L/min)，喷枪移动速率为400mm/s，喷涂角度为80°；氧化铝层的厚度为35μm；
(3)将步骤(2)得到的炒锅进行预热至35℃；然后在氧化铝层上，将水性氟树脂涂料T3进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，雾化压力为0.25MPa；完成喷涂后，在80℃下放入红外炉中进行第一干燥12min，形成厚度为15μm底涂层；
(4)将沸石载银抗菌剂(IONPURE)与水性氟树脂涂料(T3)，在机械搅拌10min后放入超声分散仪(1000W)中进行超声分散30min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，中，沸石载银抗菌剂以Ag计的含量为3重量％；
使用压力式空气喷枪在雾化压力为0.25MPa下，将抗菌涂料喷涂在底涂层上，并在100℃下放入红外炉中进行第二干燥10min；然后先在150℃下进行低温烧结10min，再升温至380℃进行高温烧结5min，然后以50℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为40μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的炒锅。
将炒锅进行测试：硬度达到4H，附着力达到5B，耐磨次数达到20000次，耐腐蚀周期达到5。
将炒锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达99.99％。
将炒锅在100℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率仍为99.99％，说明具有抗菌的持久性。
实施例3
(1)将厚度2mm的铝基材加工成型为煎锅，然后将煎锅的内表面进行脱油脂处理，再用100#的氧化铝砂对清洗后的煎锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.6MPa，喷砂距离为150mm，内表面的表面粗糙度Ra达到2μm；
(2)在经过步骤(1)后的煎锅的内表面上将氧化铝粉末热喷涂形成氧化铝层，热喷涂工艺条件为：喷涂距离120mm，喷涂功率30kW，主气为Ar(流量30L/min)，副气为氢气(流量6L/min)，喷枪移动速率为400mm/s，喷涂角度为90°；氧化铝中间层的厚度为30μm；
(3)将步骤(2)得到的煎锅进行预热至30℃；然后在氧化铝层上，将水性氟树脂涂料T3进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，雾化压力为0.3MPa；完成喷涂后，在85℃下放入红外炉中进行第一干燥15min，形成厚度为25μm底涂层；
(4)将二氧化钛载银抗菌剂(IONPURE)与水性氟树脂涂料(T3)，在机械搅拌10min后放入超声分散仪(2000W)中进行超声分散40min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，二氧化钛载银抗菌剂以Ag计的含量为10重量％；
使用压力式空气喷枪在雾化压力为0.2MPa下，将抗菌涂料喷涂在底涂层上，并在80℃下放入红外炉中进行第二干燥12min；然后先在250℃下进行低温烧结9min，再升温至400℃进行高温烧结8min，然后以70℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为15μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的煎锅。
将煎锅进行测试：硬度达到2H，附着力达到5B，耐磨次数达到20000次，耐腐蚀周期达到5。
将煎锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达到99.99％。
将煎锅在260℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率依然能达到99.99％。
实施例4
(1)将厚度0.8mm的铝基材冲压成型为电饭煲内锅，然后将电饭煲内锅的内表面进行脱油脂处理，再用60#的氧化铝砂对清洗后的内锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.8MPa，喷砂距离为50mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3μm；
(2)在步骤(1)后的内锅的内表面上，将氧化铝粉末热喷涂形成氧化铝层，热喷涂工艺条件为：喷涂距离120mm，喷涂功率20kW，主气为Ar(流量30L/min)，副气为氢气(流量6L/min)，喷枪移动速率为400mm/s，喷涂角度为85°；氧化铝层的厚度为20μm；
(3)将步骤(2)得到的内锅进行预热至40℃；然后在氧化铝层上，将陶瓷不粘涂料(SSG-9338M0-1717)进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，喷枪口径1.2mm，喷涂压力0.15MPa，喷涂距离250mm；完成喷涂后，在90℃下放入红外炉中进行第一干燥10min，形成厚度为20μm底涂层；
(4)将磷酸锆载银抗菌剂(IONPURE)与陶瓷不粘涂料(SSG-9338M0-1717)，在机械搅拌20min后放入超声分散仪(1500W)中进行超声分散20min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，磷酸锆载银抗菌剂以Ag计的含量为5重量％；
使用压力式空气喷枪在喷枪口径1.2mm，喷涂压力0.15MPa，喷涂距离250mm下，将抗菌涂料喷涂在底涂层上，并在120℃下放入红外炉中进行第二干燥12min；然后先在80℃下进行低温烧结8min，再升温至280℃进行高温烧结15min，然后以100℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为25μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的电饭煲内锅。
将电饭煲内锅进行测试：硬度达到9H，附着力达到5B，耐磨次数达到30000次，耐腐蚀周期达到10周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达99.99％。
将电饭煲内锅在120℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果仍然高达99.99％，说明具有抗菌的持久性。
实施例5
(1)将厚度0.8mm的铝基材冲压成型为电饭煲内锅，然后将电饭煲内锅的内表面进行脱油脂处理，再用60#的氧化铝砂对清洗后的内锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.8MPa，喷砂距离为50mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3μm；
(2)在步骤(1)后的内锅的内表面上，将氧化铝粉末热喷涂形成氧化铝层，热喷涂工艺条件为：喷涂距离120mm，喷涂功率20kW，主气为Ar(流量30L/min)，副气为氢气(流量6L/min)，喷枪移动速率为400mm/s，喷涂角度为85°；氧化铝层的厚度为20μm；
(3)将步骤(2)得到的内锅进行预热至40℃；然后在氧化铝层上，将水性氟树脂涂料T3进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，雾化压力为0.2MPa；完成喷涂后，在90℃下放入红外炉中进行第一干燥10min，形成厚度为8μm底涂层；
(4)将磷酸锆载银抗菌剂(IONPURE)与粉末不粘涂料(ACX-34)，在机械搅拌20min后放入超声分散仪(1500W)中进行超声分散20min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，磷酸锆载银抗菌剂以Ag计的含量为5重量％；
使用静电喷枪在电压40kV下将抗菌涂料喷涂在底涂层上，形成厚度为50μm的膜；然后在420℃下进行高温烧结20min，然后以100℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为50μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的电饭煲内锅。
将电饭煲内锅进行测试：硬度达到3H，附着力达到5B，耐磨次数达到30000次，耐腐蚀周期达到10周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达99.99％。
将电饭煲内锅在120℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果仍然高达99.99％，说明具有抗菌的持久性。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，步骤(4)中没有磷酸锆载银抗菌剂。
得到的电饭煲内锅进行测试：硬度达到HB，附着力达到5B，耐磨次数达到3000次，耐腐蚀周期达到2周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率为23％，不具有抗菌功能。
将电饭煲内锅在120℃下高温老化500h后，再依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率为21％。
对比例2
(1)将厚度0.8mm的铝基材冲压成型为电饭煲内锅，然后将电饭煲内锅的内表面进行脱油脂处理，再用60#的氧化铝砂对清洗后的内锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.8MPa，喷砂距离为50mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3μm；
(2)将经过步骤(1)后的内锅进行预热至40℃；然后将陶瓷不粘涂料(SSG-9338M0-1717)进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，喷枪口径1.2mm，喷涂压力0.15MPa，喷涂距离250mm；完成喷涂后，在90℃下放入红外炉中进行第一干燥10min，形成厚度为10μm底涂层；
(3)将磷酸锆载银抗菌剂(IONPURE)与陶瓷不粘涂料(SSG-9338M0-1717)，在机械搅拌20min后放入超声分散仪(1500W)中进行超声分散20min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，磷酸锆载银抗菌剂以Ag计的含量为5重量％；
使用压力式空气喷枪在喷枪口径1.2mm，喷涂压力0.15MPa，喷涂距离250mm下，将抗菌涂料喷涂在底涂层上，并在120℃下放入红外炉中进行第二干燥12min；然后先在80℃下进行低温烧结8min，再升温至280℃进行高温烧结15min，然后以100℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为25μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的电饭煲内锅。
将电饭煲内锅进行测试：硬度达到8H，附着力达到5B，耐磨次数达到6000次，耐腐蚀周期达到2周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达17.35％。
对比例3
(1)将厚度0.8mm的铝基材冲压成型为电饭煲内锅，然后将电饭煲内锅的内表面进行脱油脂处理，再用60#的氧化铝砂对清洗后的内锅的内表面进行喷砂处理，喷砂时压缩空气压力为0.8MPa，喷砂距离为50mm，内表面的表面粗糙度Ra达到3μm；
(2)将步骤(2)得到的内锅进行预热至40℃；然后将水性氟树脂涂料(T3)进行第一喷涂，使用压力式空气喷枪，雾化压力为0.2MPa；完成喷涂后，在90℃下放入红外炉中进行第一干燥10min，形成厚度为10μm底涂层；
(4)将磷酸锆载银抗菌剂(IONPURE)与粉末不粘涂料(ACX-34)，在机械搅拌20min后放入超声分散仪(1500W)中进行超声分散20min，得到抗菌涂料；抗菌涂料中，磷酸锆载银抗菌剂以Ag计的含量为5重量％；
使用静电喷枪在电压40kV下将抗菌涂料喷涂在底涂层上，形成厚度为50μm的膜；然后在420℃下进行高温烧结20min，然后以100℃/h的降温速率快速降温至室温，形成厚度为50μm的抗菌面层；
得到具有抗菌不粘涂层的电饭煲内锅。
将电饭煲内锅进行测试：硬度达到HB，附着力达到5B，耐磨次数达到7000次，耐腐蚀周期达到4周期。
将电饭煲内锅依据GB/T 21866-2008检测抗菌率，结果抗菌率达37.64％。
从以上实施例和对比例的结果可以看出，本发明提供的抗菌不粘材料和抗菌不粘锅具具有优异的抗菌性能，可以满足厨具制品的抗菌要求。并且抗菌不粘材料和抗菌不粘锅具上形成的抗菌面层的硬度、附着力、耐磨性能和耐腐蚀性能更好。

Claims (10)

1.一种抗菌不粘材料的制备方法，该方法包括：
(1)将氧化铝粉末通过热喷涂在基材的表面上形成氧化铝层；
(2)将不粘涂料a通过第一喷涂在所述氧化铝层上形成底涂层；
(3)将抗菌涂料通过第二喷涂在所述底层上形成抗菌面层，得到抗菌不粘材料；
其中，所述抗菌涂料为含有抗菌材料和不粘涂料b的组合物，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌涂料的重量为基准，所述抗菌涂料中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；
所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述抗菌材料包含载体和负载于所述载体上的银、锌和铜中的至少一种；所述载体选自沸石、硅酸盐、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石、磷酸盐和磷酸复盐中的至少一种；优选地，所述抗菌材料选自磷酸锆载银抗菌剂、磷酸钙载银抗菌剂、羟基磷灰石载银抗菌剂、磷酸复盐载银抗菌剂、硅酸盐载银抗菌剂、沸石载银抗菌剂、二氧化钛载银抗菌剂和沸石载锌抗菌剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，得到所述抗菌涂料的方法包括：将所述抗菌材料与所述不粘涂料b进行搅拌10～30min得到混合物，所述混合物中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；然后将所述混合物在超声功率为1000W～2000W下进行超声分散20～40min，得到所述抗菌涂料。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，形成的所述氧化铝层的厚度为20～35μm；所述热喷涂的工艺条件包括：喷涂距离为100～140mm，喷涂功率为10～30kW；喷涂使用气体为氩气和氢气，氩气流量为20～40L/min，氢气流量为4～8L/min；喷枪移动速率为350～450mm/s；喷涂角度为80°～90°。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述不粘涂料a为水性氟树脂不粘涂料或者陶瓷不粘涂料；形成所述底涂层的过程包括：
(A)将步骤(1)得到的具有氧化铝层的基材进行预热至30℃～60℃；
(B)使用压力式空气喷枪进行所述第一喷涂；
(C)在60～120℃下进行第一干燥3～15min，形成厚度为8～25μm的所述底涂层。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，所述不粘涂料b为水性氟树脂不粘涂料、陶瓷不粘涂料或者粉末不粘涂料；形成所述抗菌面层的过程包括：
(a)使用压力式空气喷枪将含有所述抗菌涂料和水性氟树脂不粘涂料、或者所述抗菌涂料陶瓷不粘涂料的抗菌涂料进行所述第二喷涂；
(b)在60～120℃下进行第二干燥10～15min；
(c)再在380℃以上进行高温烧结5～15min，然后快速降温，形成厚度为15～40μm的所述抗菌面层；
或者，
(i)在电压为20～50kV下，使用静电喷枪将含有所述抗菌材料和粉末不粘涂料的抗菌涂料进行所述第二喷涂，形成厚度为30～80μm的膜；
(ii)在380℃以上进行烧结10～20min，然后缓慢降温，形成厚度为30～80μm的所述抗菌面层。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，该方法进一步包括：在步骤(1)之前，将所述基材进行脱油脂处理，然后进行喷砂处理，使所述基材的表面粗糙度Ra达到2～4μm。
8.一种由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得的抗菌不粘材料，该抗菌不粘材料包括：基材(4)和在基材(4)的表面上依次形成的氧化铝层(3)、底涂层(2)和抗菌面层(1)；所述抗菌面层含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以所述抗菌面层的重量为基准，所述抗菌面层中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；所述基材为金属基材、陶瓷基材或碳基材。
9.根据权利要求8所述的抗菌不粘材料，其中，在基材(1)的表面上，氧化铝层(3)厚度为20～35μm，底涂层(2)厚度为8～25μm，抗菌面层(1)厚度为15～80μm；
优选地，所述抗菌面层按照铅笔硬度测试法测试硬度达到HB；
优选地，所述抗菌面层按照百格法测试附着力达到5B；
优选地，所述抗菌面层的耐磨次数为6500次以上；
优选地，所述抗菌面层的耐腐蚀性大于5周期；
优选地，所述抗菌面层按照GB/T 21866-2008测试抗菌率达到99.99％。
10.一种抗菌不粘锅具，其特征在于，该抗菌不粘锅具包括：基材(4)和在基材(4)的内表面上依次形成的氧化铝层(3)、底涂层(2)和抗菌面层(1)；抗菌面层(1)含有抗菌材料，所述抗菌材料选自含银、锌、铜和氧化锌中的至少一种的抗菌剂；以抗菌面层(1)的重量为基准，抗菌面层(1)中所述抗菌材料以Ag、Zn或Cu计的含量为0.8～10重量％；
优选地，基材(4)厚度为0.8～3mm，氧化铝层(3)厚度为20～35μm，底涂层(2)厚度为8～25μm，抗菌面层(1)厚度为15～80μm；
优选地，所述抗菌不粘锅具由权利要求8或9所述的抗菌不粘材料制备而得；
优选地，所述抗菌不粘锅具为电饭煲、压力锅或电炖锅的内锅、煎锅或炒锅。
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