CN110467831A - 一种导热远红外增效不粘涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导热远红外增效不粘涂料，为由纳米氧化物凝胶与有机氟树脂乳液相互改性的水分散体树脂为成膜基体、辅助经塑化改性用的高性能树脂微粉、功能性导热放热增效填料、着色颜料和涂料助剂的特种涂料。本发明的涂料经石墨烯改性后，涂层不但保留了原有的耐高温、抗天候老化、耐强腐蚀性，还赋予了涂层的热稳定性、热均衡性、高硬度、高韧性、耐磨损、抗刮伤、不浸润、不粘附等新的功能特性；纳米负离子粉受热激发释放远红外线电磁波(导热性好)，产生小分子团水渗入米粒细胞膜，使得饭粒内部的淀粉结构吸水饱满，变得膨松柔韧，改善了米饭的适口性。

Description

一种导热远红外增效不粘涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种导热远红外增效不粘涂料及其制备方法，属于涂料化工领域，产品主要应用于钢铁、有色金属、涂层等底材的加热增效系统，如家用电器的燃气热水器、电发热盘、电饭锅、煲具、锅具等)特种功能涂层，具有优异的耐高温、热增效、热传导、不浸润、不沾污、防腐蚀等多功能特性。

背景技术

导热增效涂料是特种涂料中的一个特殊功能涂料品种，其涂层的基本技术要求是，除能够保护基材免受外部环境的侵蚀外，更重要的是要求赋予涂层具备耐高温，热传导、热增效、不浸润、不沾污、不结垢等功能。

目前，我国已成为家用电器的制造大国和出口大国。但与日本、韩国的技术比较起来，我们的产品还处于中低端水平，同质化现象严重，自我竞争激烈。以电饭煲市场为例，日本的虎牌高端电饭煲产品在我国的市场上每台售价3000多元，韩国LG高端产品售价也在2000多元，而我们自称拥有核心技术的格力IH大松电饭煲售价只有日本的一半，美的智能电饭煲还不到韩国同类产品的一半价钱。从煮出的米饭口感比较，无论是米香味、含水量、饱满度、生熟度、柔软性等技术指标，日本和韩国的电饭锅产品内涵，的确更胜我们一筹，这是不争的事实。

电饭煲的实用技术，说到底是加热受热技术。国内电饭煲制造企业在追赶日本、韩国技术方面，可以说使出了浑身解数，格力研究电磁发热技术，美的、苏泊尔研究智能化技术，在内胆锅体的材质上也动尽了脑筋，铝质、铁质、钢质，甚至陶质等都搬出来，可谓五花八门，百花齐放。研发大多是围绕结构设计或材质选择上而展开的，没能更好地解决加热受热均匀一致性这个关键技术问题，因此在煮饭焖饭过程，由于锅体受热不匀，锅底熟了甚至结成锅巴，中上层的米粒还处于夹生状态。俗话说，好饭是闷出来的，不是煮出来的。如何才能使电饭煲在加热过程中通体受热均匀，这就是本发明研究的目的。

本发明从加热、导热、增效的角度，采用金属+涂层复合技术，有效地解决了电饭煲锅体加热、导热、受热均匀问题，利用涂层快速传热、增热、散热等方式，使之锅体受热均匀。

本发明的核心技术是金属复合涂层技术，它通过石墨烯载体作为高效导热材料，将热源传导给红外材料，激发红外材料向外辐射远红外波，从而进一步提高了受热体的增热效能。此外，本发明的涂料完全水性化，是绿色环保产品。

发明内容

本发明提供了一种导热远红外增效不粘涂料及其制备方法，以至少解决现有技术中的涂层热阻、导热慢、受热不均的难题。

本发明提供的一种导热远红外增效不粘涂料，是由纳米氧化物凝胶与有机氟树脂乳液相互改性的水分散体树脂为成膜基体、辅助经塑化改性用的高性能树脂微粉、功能性导热远红外增效填料、着色颜料和涂料助剂等组成的特种涂料。

进一步地，所述涂料由下列质量份配比组成：水性纳米陶瓷树脂20～55份、高性能改性树脂微粉10～15份、有机氟微乳液(PFA)20～55份、20％含量的纳米氧化铝分散浆5～10份、着色颜料1～3份、含5％功能性材料分散浆5～8份、涂料助剂1～3份。

更进一步地，所述水性纳米陶瓷树脂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化锆、纳米氧化钛中的一种或多种。

更进一步地，所述有机氟微乳液选自聚四氟乙烯微粉水分散体、聚偏氟乙烯微粉水分散体、聚氟化乙烯微粉水分散体、共聚乙烯-四氟乙烯微粉水分散体中的一种或多种。

更进一步地，所述高性能改性树脂选自聚苯硫醚树脂、双马来酰亚胺树脂、热固性酚醛树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂中的一种或多种。

更进一步地，所述功能性填料选自石墨烯、远红外陶瓷粉、纳米氮化硼中的一种或多种。

更进一步地，所述着色颜料，可以是炭黑、铁黑等无机颜料，或其它色相的有机、无机无毒性颜料。

更进一步地，所述涂料助剂包括水性润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、抗流挂剂中的一种或多种。

本发明还公开一种上述涂料的使用方法，所述涂料在280～420℃下塑化成膜。

进一步地，所述涂料在加热固化前在25～150℃闪干。

本发明相对于现有技术，具有以下技术优势和有益效果：

(1)本发明的涂料经石墨烯改性后，涂层不但保留了原有的耐高温、抗老化、耐腐蚀性，还赋予了涂层的热稳定性、热均衡性，并表现出高硬度、高韧性、耐磨损、抗刮伤、不浸润、不粘附等新的功能特性；

(2)纳米负离子粉受热激发释放远红外线电磁波(热增效性)，产生小分子团水渗入米粒细胞膜，使得饭粒内部的淀粉结构吸水饱满，变得膨松柔软，改善了米饭的适口性；

(3)本发明技术产品适用各种材质的锅煲类厨具，针对不同用途的厨具，使用不同配方涂层材料，在技术上具有适用性和独创性；

(4)经产品对比实验和综合性能测试，本发明的涂料在机械性能、热稳定性等方面具有较好的特性，具有较长的经济寿命和性价比优势，远超越现有市场上的类似产品(如特氟龙不粘涂料、陶瓷不粘涂料)。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部。

实施例1电加热厨具导热增效涂层通用底漆

本发明实施例1由下列质量份数(wt％)的原料组成：D-100水性陶瓷树脂50份、PPS微粉10份、BMI微粉5份、色素炭黑3份、含5％石墨烯分散浆25份、ZX-Y远红外陶瓷粉5份、BYK-180润湿分散剂0.5份、BD-3062消泡剂0.25份、BD-2051流平剂0.25份、Pangel S9水合硅酸镁0.5份、德固萨的A200气相白炭黑0.5份。

实施例2电饭煲内胆不粘锅导热面漆

本发明实施例2由下列质量份数(wt％)的原料组成：D-100水性陶瓷树脂20份、PPS微粉10份、SFN-2H聚四氟乙烯乳液50份、纳米三氧化二铝1份、NEROX505透明炭黑色3份、100目闪银珠光粉1份、5％石墨烯分散浆8份、BYK-180润湿分散剂0.5份、BD-3062消泡剂0.25份、BD-2051流平剂0.25份、Pangel S9水合硅酸镁0.5份、德固萨的A200气相白炭黑0.5份。

实施例3电饼铛内锅不粘锅导热面漆

本发明实施例3由下列质量份数(wt％)的原料组成：D-810水性陶瓷树脂30份、PES微粉10份、D60C PTFE乳液40份、纳米三氧化二铝2份、NEROX505透明炭黑色3份、100目闪银浆1份、5％石墨烯分散浆8份、BYK-180润湿分散剂0.5份、BD-3062消泡剂0.25份、BD-2051流平剂0.25份、Pangel S9水合硅酸镁0.5份、德固萨的A200气相白炭黑0.5份。

实施例4煎炒锅不粘锅陶瓷导热面漆

本发明实施例4由下列质量份数(wt％)的原料组成：D-860水性陶瓷树脂55份、BMI微粉10份、PVDF乳液23份、纳米Al₂O₃1份、NEROX505透明炭黑色3份、100目闪银珠光粉1份、5％石墨烯分散浆5份、BYK-180润湿分散剂0.5份、BD-3062消泡剂0.25份、BD-2051流平剂0.25份、Pangel S9水合硅酸镁0.5份、德固萨的A200气相白炭黑0.5份。

实施例5烧烤盘不粘锅陶瓷导热面漆

本发明实施例5由下列质量份数(wt％)的原料组成：D-30水性陶瓷树脂50份、D-708纳米改性硅乳液15份、PVDF乳液20份、NEROX505透明炭黑色3份、100目闪银珠光粉1份、5％石墨烯分散浆8份、BYK-180润湿分散剂0.5份、BD-3062消泡剂0.25份、BD-2051流平剂0.25份、Pangel S9水合硅酸镁1份、德固萨的A200气相白炭黑1份。

以上实施例1～5的涂料质量指标及涂层制备工艺要求，见表1所示。

实施例1～5的涂料与常规涂料的制造工艺无异；涂层制备则采用“湿碰湿”工艺法，即喷涂底漆后，在常温下闪干后，再喷涂面漆，然后将复合涂层进行高温塑化。

实施例1～5的涂层制品主要理化性能对比试验结果，见表2所示。

表1实施例1～5的涂料及涂层技术指标

注：涂层总厚度要求70±20μm

表2实施例1～5的涂层性能对比试验检测结果

取本发明实施例4的涂层进行性能检测，执行GB/T 32388、GB/T 32095.1、GB/T32095.2、GB/T 32095.3、GB 11678等现行国家标准。表3列出了导热远红外增效不粘涂料性能指标。表4为总结了本发明实施例4与市场售卖几种不粘锅涂层性能的对比情况。

表3导热远红外增效不粘涂料性能指标

注：标注“a”的项目为复合涂层。

表4本发明涂层产品与相关涂层产品性能比较

注：◇—可用；☆—一般；▲—好；▼—差；★—受限。

传统的金属厨具以铝锅、不锈钢锅、铁锅等为主，具有多种缺点，如铝锅的特性是热分布优良，导热效果是不锈钢锅的16倍，且锅体较轻，但铝锅受酸碱盐的腐蚀性影响很大，用久后不易清洗，用食用油时产生较大的油烟；不锈钢锅的特性是热分布不均匀，易产生聚热点而烧焦食物，且不锈钢锅体重、不易清洗、用食用油多时易冒烟；铁锅导热性优于不锈钢锅，但受热不均，易产生聚热点而烧焦食物，其锅体重、不易清洗、易生锈，且用油多时油烟较大。

现有的复合材质锅主要以搪瓷锅、陶瓷锅、特氟龙不粘锅等为主，虽具有较好的防腐不粘性，但仍具有多种缺点，如搪瓷锅的特性也是热分布不均，易糊锅底，这类锅不易清洗、表面不宜磕碰，容易破损，导致铁基材生锈；陶瓷锅的特性是导热性差，热分布不均，热能利用率低，同样是易糊锅底，不易清洗、表面容易破损；特氟龙不粘锅，克服了传统锅的上述缺点，易清洗，煎炒煮食不粘锅底，其缺点也是显而易见的，受热时涂层发软，容易划伤；过热时，会焦化释放出有毒烟气；导热性差，受热不匀。这些缺憾，都是不可克服的。

本发明实施例产品与上述产品相比，具有多种优点，从表4的对比试验结果可以看出，本发明实施例4的导热远红外加热增效涂层与有机改性纳米陶瓷导热远红外放热增效涂层比较，在机械性能、耐腐蚀性等方面相近，但本发明实施例4的涂层相比纳米陶瓷涂层，具有更好的不粘性及导热性，且抗冲击，易于施工生产。同时，本发明实施例产品与特氟龙及有机硅涂层相比，有机物含量更低，机械性能更好，且具有更优秀的导热均衡性，更具有明显的优势。

本发明是以水性纳米杂化陶瓷树脂和聚硅氧烷树脂为成膜基体，复配以交联(或固化)用辅助树脂、功能性填料、色料、助剂等材料加工制备的单组分烘干型和双组分自干型导热放热增效功能涂料产品，其涂层具有优良的耐高温、防腐蚀、抗老化、高导热、超耐磨、不浸润、不沾污、不结垢等特异功能，可应用于钢铁、不锈钢及有色金属底材的热交换设备与工件的特殊涂层保护。此外，本发明以水性聚硅氧烷改性纳米陶瓷树脂为成膜基体，以石墨烯为导热传媒、远红外粉为增效剂，通过发热源加热、石墨烯传热，激发远红外粒子向外辐射红外电磁波，在增效热能的同时，产生极化作用而使天然水的氢键断裂变成小分子团水(俗称负离子水或富氢小分子水)。这种小分子水更容易渗入生物细胞膜内，参与生化作用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述涂料为由纳米氧化物凝胶与有机氟树脂乳液相互改性的水分散体树脂为成膜基体、辅助经塑化改性用的高性能树脂微粉、功能性导热放热增效填料、着色颜料和涂料助剂的特种涂料。

2.根据权利要求1所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述涂料由下列重量份比的成份组成：水性纳米陶瓷树脂20～55份、高性能改性树脂微粉10～15份、有机氟微乳液20～55份、20％含量的纳米氧化铝分散浆5～10份、着色颜料1～3份、含5％功能性材料分散浆5～8份、涂料助剂1～3份。

3.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述水性纳米陶瓷树脂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅、纳米氧化锆、纳米氧化钛中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述有机氟微乳液选聚四氟乙烯微粉水分散体、聚偏氟乙烯微粉水分散体、聚氟化乙烯微粉水分散体、共聚乙烯-四氟乙烯微粉水分散体中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述高性能改性树脂选自聚苯硫醚树脂、双马来酰亚胺树脂、热固性酚醛树脂、聚醚酮树脂、聚醚砜树脂中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述功能性填料选自石墨烯、远红外陶瓷粉、纳米氮化硼中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述着色颜料为无机颜料或有机无毒性颜料。

8.根据权利要求2所述的导热远红外增效不粘涂料，其特征在于，所述涂料助剂包括水性润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、抗流挂剂中的一种或多种。

9.一种权利要求1-8任一所述涂料的使用方法，其特征在于，所述涂料在280～420℃下固化成膜。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述涂料在加热固化前在25～150℃闪干。