CN108165055A - 三组分钻石耐磨陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

三组分钻石耐磨陶瓷涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其中，所述色浆组分包括按重量百分数计的如下原料：硅溶胶：35～50％；钻石粉：0.5～1％；碱液：5～10％；颜料：10～25％；填料：10～25％；余量为去离子水。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、陶瓷涂层不粘持久性大幅提高；2、涂层致密性提高，耐腐蚀性增强，涂层不易脱落，炊具寿命延长；3、涂层耐磨性提高明显。

Description

三组分钻石耐磨陶瓷涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料及其制备方法，属于陶瓷涂料技术领域。
背景技术
陶瓷涂层的炊具以其健康、安全、环保、色彩典雅等特性深受消费者喜爱，然而其不粘持久性与氟涂层相比差距较大，一般陶瓷涂层炊具使用3～6个月后不粘性消失，而目前最好的氟涂层炊具可使用1年到1年半的时间，两者不粘持久性的巨大差距造成了陶瓷涂层在炊具上使用量的大幅萎缩。另外，陶瓷涂料的炊具在使用过程中，由于盐水、食醋等的腐蚀易造成涂层脱落，会大大影响炊具的使用寿命。这些都是陶瓷涂层炊具面临的技术难题。
不粘持久性的提升主要从两个方面入手：一是提高涂层致密性；二是提高涂层耐磨性。
陶瓷涂层在溶胶-凝胶反应过程中，发生缩聚反应脱掉H2O分子，导致涂层表面有许多小空隙，结构不致密。在炊具使用过程中，盐、醋酸等分子容易渗透到涂层里，导致涂层出现局部脱落，从而影响涂层的不粘性。加入的纳米级钻石粉可以填充在涂层的空隙里，提高涂层的致密性，从而间接的提高陶瓷涂层的不粘持久性。
陶瓷涂层的炊具，不粘性来源于涂层表面的-CH3，-CH3具有极低的表面能。由于-CH3只分布在涂层表面，在使用过程中由于锅铲的不断摩擦、洗涤过程中的不断摩擦，表层带-CH3基团的涂层磨损后，不粘性也就丧失了，所以提高涂层的耐磨性也是提高不粘持久性的可行措施。钻石粉具有很高的硬度，加入少量钻石粉就能大幅度提高涂层的耐磨性，从而提高陶瓷涂层的不粘持久性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其中，所述色浆组分包括包括按重量百分数计的如下原料：
余量为去离子水。
钻石粉含量过低效果不明显，含量过高涂料成本增加太多。
作为优选方案，填料选自沉淀硫酸钡、氧化铝粉、高岭土、晶须硅、云母粉、气相二氧化硅中的至少一种。
作为优选方案，所述色浆组分的制备方法包括如下步骤：
在硅溶胶中加入碱液，调节pH值为10.0～11.0；pH值过高，涂层易开裂，pH值过低，研磨后色浆组分pH值下降严重，导致硅溶胶无法稳定存在；
加入钻石粉、颜料、填料和去离子水，混匀后研磨至浆料的细度不超过20μm，控制pH值为9.0～10.0，过滤后出料，pH值过低，硅溶胶变质而使色浆组分保质期缩短，pH值过高，涂层易发生开裂。
作为优选方案，所述钻石粉的粒径为0.25～1μm。
作为优选方案，所述硅烷组分包括按重量百分数计的如下原料：
硅烷： 80～95％；
溶剂： 5～20％。
硅烷组分的制备方法为：取洁净干燥的容器，加入硅烷和溶剂，充分混合即可。
作为优选方案，所述硅烷为甲基三甲氧基硅烷，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚中的至少一种。甲基三甲氧基硅烷水解速度较快，可缩短反应时间，提高反应效率。
作为优选方案，所述催化剂包括按重量百分数计的如下原料：
酸： 25～80％；
去离子水： 20～75％。
催化剂的制备方法为：取洁净的容器，加入去离子水和酸，充分混合即可。
作为优选方案，所述酸选自甲酸、乙酸、柠檬酸和盐酸中的至少一种。
第二方面，本发明还提供了一种如前述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料的制备方法，其包括如下步骤：
将催化剂加入硅烷组分中，混匀后，加入色浆组分，混匀，在15～35℃下进行反应，调节PH值为3.5～5.0，在5～10℃下保存，备用。
作为优选方案，所述色浆组分、硅烷组分和催化剂的重量之比为(60～80)：(20～40)：(0.5～1)。色浆组分含量高，涂层表面-CH3含量低，表面张力偏高，导致不粘性不好；色浆组分含量低，涂层易开裂；硅烷组分含量高，涂层易开裂；涂层表面-CH3含量低，表面张力偏高，导致不粘性不好；硅烷组分含量低，造成涂层表面-CH3含量偏低，表面张力偏高，导致不粘性下降；催化剂含量低，反应后涂料的pH值过高，涂料可使用时间缩短，易出现凝胶化；催化剂含量高，反应后涂料pH值过低，反应速度加快，涂料可使用时间缩短，导致凝胶化加快。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、陶瓷涂层不粘持久性大幅提高；
2、涂层致密性提高，耐腐蚀性增强，涂层不易脱落，炊具寿命延长；
3、涂层耐磨性提高明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其中，色浆组分包括包括按重量百分数计的如下原料：
色浆组分的制备方法包括如下步骤：
在硅溶胶中加入碱液，调节pH值为10.0～11.0；
加入钻石粉、颜料、填料和去离子水，混匀后研磨至浆料的细度不超过20μm，控制pH值为9.0～10.0，过滤后出料，pH值过低，硅溶胶变质而使色浆组分保质期缩短，pH值过高，涂层易发生开裂。
硅烷组分包括按重量百分数计的如下原料：
甲基三甲氧基硅烷： 80％；
乙醇： 20％。
硅烷组分的制备方法为：取洁净干燥的容器，加入硅烷和溶剂，充分混合即可。
催化剂包括按重量百分数计的如下原料：
甲酸： 25％；
去离子水： 75％。
催化剂的制备方法为：取洁净的容器，加入去离子水和酸，充分混合即可。
使用时，按照色浆组分、硅烷组分、催化剂重量比为60：40：0.5取料；
将催化剂加入硅烷组分中，混匀后，加入色浆组分，混匀，在15～35℃下进行反应，调节pH值为3.5～5.0，在5～10℃下保存，备用。
实施例2
本实施例涉及一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其中，色浆组分包括包括按重量百分数计的如下原料：
色浆组分的制备方法包括如下步骤：
在硅溶胶中加入碱液，调节pH值为10.0～11.0；
加入钻石粉、颜料、填料和去离子水，混匀后研磨至浆料的细度不超过20μm，控制pH值为9.0～10.0，过滤后出料，pH值过低，硅溶胶变质而使色浆组分保质期缩短，pH值过高，涂层易发生开裂。
硅烷组分包括按重量百分数计的如下原料：
甲基三甲氧基硅烷： 95％；
异丙醇： 5％。
硅烷组分的制备方法为：取洁净干燥的容器，加入硅烷和溶剂，充分混合即可。
催化剂包括按重量百分数计的如下原料：
乙酸： 80％；
去离子水： 20％。
催化剂的制备方法为：取洁净的容器，加入去离子水和酸，充分混合即可。
使用时，按照色浆组分、硅烷组分、催化剂重量比为80：20：1取料；
将催化剂加入硅烷组分中，混匀后，加入色浆组分，混匀，在15～35℃下进行反应，调节pH值为3.5～5.0，在5～10℃下保存，备用。
实施例3
本实施例涉及一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其中，色浆组分包括包括按重量百分数计的如下原料：
色浆组分的制备方法包括如下步骤：
在硅溶胶中加入碱液，调节pH值为10.0～11.0；
加入钻石粉、颜料、填料和去离子水，混匀后研磨至浆料的细度不超过20μm，控制pH值为9.0～10.0，过滤后出料，pH值过低，硅溶胶变质而使色浆组分保质期缩短，pH值过高，涂层易发生开裂。
硅烷组分包括按重量百分数计的如下原料：
甲基三甲氧基硅烷： 90％；
甲醇： 10％。
硅烷组分的制备方法为：取洁净干燥的容器，加入硅烷和溶剂，充分混合即可。
催化剂包括按重量百分数计的如下原料：
盐酸： 30％；
去离子水： 70％。
催化剂的制备方法为：取洁净的容器，加入去离子水和酸，充分混合即可。
使用时，按照色浆组分、硅烷组分、催化剂重量比为70：30：0.5取料；
将催化剂加入硅烷组分中，混匀后，加入色浆组分，混匀，在15～35℃下进行反应，调节pH值为3.5～5.0，在5～10℃下保存，备用。
对比例1-7：
对比例1-7是实施例1的对比例，对比之处仅在于：
对比例1：色浆组分中不加钻石粉，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出钻石粉的作用；
对比例2：色浆组分中碱液15％，去离子水34％，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出碱液量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
对比例3：色浆组分中碱液3％，去离子水46％，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出碱液量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
对比例4：A：B：C＝60：40：2，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出催化剂量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
对比例5：A：B：C＝60：40：0.3，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出催化剂量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
对比例6：色浆组分中硅溶胶30％，去离子水29％，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出硅溶胶量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
对比例7：色浆组分中硅溶胶60％，去离子水14％，其他同实施例1，本对比例的作用在于突出硅溶胶量的重要性以及对于陶瓷涂料的影响；
将上述对比例1-7按照实施例1所示方法制备陶瓷涂料，所得涂料的性能如表1所示：
表1
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种三组分钻石耐磨陶瓷涂料，包括色浆组分、硅烷组分和催化剂，其特征在于，所述色浆组分包括包括按重量百分数计的如下原料：
2.如权利要求1所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述色浆组分的制备方法包括如下步骤：
将硅溶胶加入碱液，调节pH值为10.0～11.0；
加入钻石粉、颜料、填料和去离子水，混匀后研磨至浆料的细度不超过25μm，控制pH值为9.0～10.0，过滤后出料。
3.如权利要求1或2所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述钻石粉的粒径为0.25～1μm。
4.如权利要求1所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述硅烷组分包括按重量百分数计的如下原料：
硅烷： 80～95％；
溶剂： 5～20％。
5.如权利要求4所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述硅烷为甲基三甲氧基硅烷，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚中的至少一种。
6.如权利要求1所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述催化剂包括按重量百分数计的如下原料：
酸： 25～80％；
去离子水： 20～75％。
7.如权利要求6所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料，其特征在于，所述酸选自甲酸、乙酸、柠檬酸和盐酸中的至少一种。
8.一种如权利要求1所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将催化剂加入硅烷组分中，混匀后，加入色浆组分，混匀，在15～35℃下进行反应，调节PH值为3.5～5.0，在5～10℃下保存，备用。
9.如权利要求8所述的三组分钻石耐磨陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述色浆组分、硅烷组分和催化剂的重量之比为(60～80)：(20～40)：(0.5～1)。
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