CN108610951A - 一种有机硅增硬抗刮涂层及其制备方法 - Google Patents

一种有机硅增硬抗刮涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：

Description

一种有机硅增硬抗刮涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及锅体表面处理技术领域，更具体地说，它涉及一种有 机硅增硬抗刮涂层及其制备方法。
背景技术
涂层是指附着在某一基体材料上起某种特殊作用，且与基体材料 具有一定结合强度的薄层材料。它可以克服基体材料的某种缺陷，改 善其表面特性，如光学特性、电学特性、耐侵蚀及腐蚀、耐磨损性和 提高机械强度等。
锅在我们日常的生活当中应用非常广泛，将物料或食材盛放到锅 体里，通过加热装置对物料进行加热。目前，为了解决锅在燃烧时表 面易产生积碳现象而通常在锅体的外表面涂上涂层，这种涂层不但需 要能够很好地和锅体外表面的金属进行亲和熔融，具有良好的成膜性 能，还需要有高的热学性能(高的发射率及热导率)、韧性、膨胀系 数。除此之外，锅体在应用过程中时常会与其他界面发生摩擦，即硬 度对锅体的使用寿命起着关键作用，这就对锅体外表面的涂层的要求 提出了新高度，要求其具有高硬度、良好的抗刮伤性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机硅增硬抗刮涂层，以提高锅体的硬 度及抗刮性能，从而提高锅的产品质量，提升产品的市场形象。
本发明的第一目的是提供一种有机硅增硬抗刮涂层。
为实现上述目的，通过以下技术手段实现：
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
进一步优化为：一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组 分组成：
进一步优化为：一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组 分组成：
进一步优化为：所述的烷氧基硅烷为KH-550、KH-560、KH-570 及A-151中的一种或几种组合。
进一步优化为：所述的溶剂为有机溶剂正丁醇、丙醇、乙醇中的 一种或几种组合与水形成的混合溶液，其中有机溶剂与水的配比为 (5～7)：1(摩尔比)。
进一步优化为：所述的催化剂为磷酸、柠檬酸、草酸中的一种或 几种组合。
进一步优化为：所述的固化剂为二月桂酸二丁基锡，四甲基氢氧 化铵，钴、锰、铅、锌、钙的环烷酸盐及辛酸盐中的一种或几种组合。
进一步优化为：所述的流平剂为OP-10、AES、DBS、SDS、水 溶性硅油中的一种或几种组合。
本发明的另一目的是提供一种至少能解决上述问题的一种有机 硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到80～100℃搅拌12～15h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到200～230℃搅拌5～8h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌10～20h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在200～300℃中烘烤10～30min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
本发明的有益效果为：将TEOS(正硅酸乙酯，C.P级)和烷氧基 硅烷在催化剂的作用下，于醇、水混合溶液中水解并熟化，然后加入 绢云母、高岭土、钾长石等无机矿物高温反应，最后在固化剂和流平 剂的作用下熟化反应，才得到最终的涂料。正硅酸乙酯和烷氧基硅烷 都是以Si-O-Si为主链，硅原子上连接有机基团的交联型半无机聚合物， 由于硅原子电负性低，使得Si-O具有一定的离子性，而且Si-O-Si键 能、键角均比C-C键大，这种特殊的价键结构使得它具有许多不同于 碳基聚合物的优异的物理、化学性能，如耐高低温性、耐氧化性、耐 候性等。Si-O基的离子性使得聚合物能吸附无机金属阳离子，即以 TEOS和烷氧基硅烷为主体的涂料在涂覆到金属锅体外表面时，在加 热过程中能与锅体外表面发生一定的化学反应，使得涂料上的Si-O 基与锅体材料中的金属阳离子结合在一起，使得所形成的涂层与锅体 结合的更牢固，增加了涂层的抗刮性能。在TEOS和烷氧基硅烷的主 体上添加绢云母、高岭土、钾长石等无机矿物，无机矿物也可以通过 阳离子与TEOS和烷氧基硅烷反应，从而与主体反应成为一体，无机 矿物自身的强度较高，硬度较大，从而提升了整个涂料的强度和硬度， 使得所得涂层的硬度大。
具体实施方式
下面通过具体实施例对发明作进一步详述，以下实施例只是描述 性的，不是限定性的本发明的保护范围。
实施例1
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
所述的烷氧基硅烷为KH-550。
所述的溶剂为有机溶剂正丁醇与水形成的混合溶液，其中正丁醇 与水的配比为5：1(摩尔比)。
所述的催化剂为磷酸。
所述的固化剂为二月桂酸二丁基锡。
所述的流平剂为OP-10。
一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到80℃搅拌12h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到200℃搅拌5h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌10h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在200℃中烘烤10min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
实施例2
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
所述的烷氧基硅烷为KH-560。
所述的溶剂为有机溶剂丙醇与水形成的混合溶液，其中丙醇与水 的配比为6：1(摩尔比)。
所述的催化剂为柠檬酸。
所述的固化剂为四甲基氢氧化铵。
所述的流平剂为AES。
一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到100℃搅拌15h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到230℃搅拌8h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌20h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在300℃中烘烤30min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
实施例3
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
所述的烷氧基硅烷为KH-570。
所述的溶剂为有机溶剂乙醇与水形成的混合溶液，其中乙醇与水 的配比为7：1(摩尔比)。
所述的催化剂为草酸。
所述的固化剂为环烷酸钴。
所述的流平剂为DBS。
一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到90℃搅拌14h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到215℃搅拌7h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌15h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在250℃中烘烤20min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
实施例4
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
所述的烷氧基硅烷为A-151。
所述的溶剂为有机溶剂正丁醇与水形成的混合溶液，其中正丁醇 与水的配比为7：1(摩尔比)。
所述的催化剂为草酸。
所述的固化剂为环烷酸钙。
所述的流平剂为SDS。
一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到85℃搅拌12h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到210℃搅拌7h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌13h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在220℃中烘烤16min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
实施例5
一种有机硅增硬抗刮涂层，包括如下重量份的组分组成：
所述的烷氧基硅烷为KH-560。
所述的溶剂为有机溶剂乙醇与水形成的混合溶液，其中乙醇与水 的配比为5：1(摩尔比)。
所述的催化剂为柠檬酸。
所述的固化剂为辛酸锰。
所述的流平剂为水溶性硅油。
一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂， 加热到95℃搅拌15h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长 石，加热到225℃搅拌5h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温 搅拌16h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后 将锅体在280℃中烘烤12min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
将实施例1-5所得的有机硅增硬抗刮涂层的附着力和硬度分别 按GB 1720-1979和GB 1727-70进行测试，将涂有涂层的锅体放置在 280℃的恒温烘箱中，烘烤3h，观察涂层是否有脱落、起泡、龟裂以 测试其附着力的变化情况，测试结果如表1所示。由表中数据可知本 发明制备的有机硅增硬抗刮涂层的抗刮伤性能明显提高，铅笔硬度达 5-6H，硬度大。
表1本发明实施例1-5制备的有机硅增硬抗刮涂层的性能结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限 于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护 范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本 发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明 的保护范围。

Claims (9)

1.一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，包括如下重量份的组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，包括如下重量份的组分组成：
3.根据权利要求2所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，包括如下重量份的组分组成：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，所述的烷氧基硅烷为KH-550、KH-560、KH-570及A-151中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，所述的溶剂为有机溶剂正丁醇、丙醇、乙醇中的一种或几种组合与水形成的混合溶液，其中有机溶剂与水的配比为(5～7)：1(摩尔比)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，所述的催化剂为磷酸、柠檬酸、草酸中的一种或几种组合。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，所述的固化剂为二月桂酸二丁基锡，四甲基氢氧化铵，钴、锰、铅、锌、钙的环烷酸盐及辛酸盐中的一种或几种组合。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层，其特征在于，所述的流平剂为OP-10、AES、DBS、SDS、水溶性硅油中的一种或几种组合。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的一种有机硅增硬抗刮涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按照重量组分称取各原料；
步骤二、将正硅酸乙酯和烷氧基硅烷加入到溶剂中，加入催化剂，加热到80～100℃搅拌12～15h，得澄清溶液；
步骤三、向步骤二所得的澄清溶液中加入绢云母、高岭土、钾长石，加热到200～230℃搅拌5～8h得混浊溶液；
步骤四、向步骤三所得的混浊溶液中加入固化剂、流平剂，常温搅拌10～20h即得有机硅增硬抗刮涂料；
步骤五、将步骤四所得涂料喷涂于所述金属锅体的外表面，然后将锅体在200～300℃中烘烤10～30min，得到有机硅增硬抗刮涂层。
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