CN111040529A - 一种水性不粘涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料领域,公开了一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液15‑35份、催化剂1‑15份、颜料0.1‑15份、填料0.1‑15份、水0‑15份、水性聚醚砜树脂乳液5‑30份、改性聚酰胺‑酰亚胺树脂5‑30份和增稠剂5‑20份;面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液50‑70份、改性丙烯酸乳液5‑15份、增稠剂1‑25份、颜料0‑7份、水5‑20份和催化剂0.5‑2份。本发明的水性不粘涂料不使用对人体有害的助剂‑全氟辛酸盐化合物,产品符合环保要求,盐雾测试通过50小时,硬度在4‑5H。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域,具体涉及一种水性不粘涂料及其制备方法。
背景技术
目前,市场上使用较为普遍的的餐炊具内涂涂料为聚四氟乙烯涂层,该种涂层具有较好的不粘性和耐化学性能。但是大部分涂料综合性能相对比较差,与市场越来越高的需求差距越来越大。比如涂层质地相对较软、抗腐蚀性差(煮10%盐水普通涂料只有6-12小时),涂层磨损后不粘性明显下降,耐磨性比较差等一些比较明显的弊病,而且一旦有损伤就很容易被腐蚀脱落,减少涂层的使用寿命。因此,目前各个该领域的涂料生产企业都在寻找改进的办法。涂层如何提质增寿是关键。
因此,亟需开发一种硬度高、防腐、耐磨的水性不粘涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性不粘涂料及其制备方法,该水性涂料具有硬度高、防腐和耐磨的优点。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;所述底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液15-35份、催化剂1-15份、颜料0.1-15份、填料0.1-15份、水0-15份、改性聚醚砜树脂乳液5-30份、改性聚酰胺-酰亚胺树脂5-30份和增稠剂5-20份;所述面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液50-70份、改性丙烯酸乳液5-15份、增稠剂1-25份、颜料0-7份、水5-20份和催化剂0.5-2份。
优选地,所述催化剂选自氧化铝、氧化钇、氧化硅、醋酸钯、羰基铑或三苯膦羰基铑中的至少一种。
优选地,所述颜料选自炭黑、铝粉、二氧化钛或氧化铁中的至少一种。
优选地,所述填料选自碳化硅、氧化锆或氧化铝中的至少一种。
优选地,所述增稠剂选自疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液。
优选地,所述水性聚醚砜树脂乳液由以下方法制备而成:将聚醚砜树脂与水混合,湿法球磨,加入脂肪醇聚氧乙烯醚在5000~10000r/min的搅拌机中搅拌,即得水性聚醚砜树脂乳液。
优选地,所述改性聚酰胺-酰亚胺树脂由以下方法制备而成:(1)由4,4′-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在二甲基乙酰胺中进行缩合反应,制成聚酰胺亚胺酸,然后在400℃-600℃下闭环生成不溶高聚物;(2)将不溶高聚物粉碎,加入乳化剂和水,湿法球磨,得到改性聚酰胺-酰亚胺树脂乳液;所述乳化剂为乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或吐温中的至少一种。
优选地,所述改性丙烯酸乳液由以下方法制备而成:将1/3-2/3的乳化剂与水加入到反应器中,再将乙烯基三甲氧基硅/烷、丙二醇甲醚、交联剂单体、丙烯酸酯类单体和剩余的乳化剂加入反应器中搅拌,然后滴加引发剂,再加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵及柠檬酸控制温度在89℃-95℃下反应1.5-2h,即得改性丙烯酸乳液。
更优选地,所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的至少一种;所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的至少一种;所述乳化剂为乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵或乙氧基化烷基硫酸钠中的至少一种;所述交联剂单体为有机聚硅氧烷。
一种水性不粘涂料,包括以下步骤:
(1)将聚四氟乙烯乳液、水性聚醚砜树脂乳液和改性聚酰胺-酰亚胺树脂混合,再将催化剂、颜料、填料、水和增稠剂加入球磨机研磨,得到底漆;
(2)将聚四氟乙烯乳液和改性丙烯酸乳液混合,再加入颜料搅拌,研磨,加入水和催化剂,再加入增稠剂,过滤,即得面漆;
优选地,所述搅拌的时间为10-15min。
本发明的有益技术效果是:
(1)本发明的水性不粘涂料不使用对人体有害的助剂-全氟辛酸盐化合物,产品符合环保要求,盐雾测试通过50小时,硬度在4-5H。
(2)本发明通过水性聚醚砜树脂乳液、改性聚酰胺-酰亚胺树脂和改性丙烯酸乳液对聚四氟乙烯乳液进行改性,在改性过程中,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。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液35份、氧化铝15份、炭黑6份、铝粉9份、碳化硅15份、水15份、水性聚醚砜树脂乳液30份、改性聚酰胺-酰亚胺树脂30份和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液20份;面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液70份、改性丙烯酸乳液15份、疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液25份、二氧化钛7份、水20份、醋酸钯1份和羰基铑1份。
一种水性不粘涂料,包括以下步骤:
(1)水性聚醚砜树脂乳液的制备:将聚醚砜树脂与水混合,湿法球磨,加入脂肪醇聚氧乙烯醚在8000r/min的搅拌机中搅拌,即得水性聚醚砜树脂乳液;
(2)改性聚酰胺-酰亚胺树脂的制备:a.由4,4′-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在二甲基乙酰胺中进行缩合反应,制成聚酰胺亚胺酸,然后在450℃下闭环生成不溶高聚物;b.将不溶高聚物粉碎,球磨,研磨,加入乙烯基磺酸钠、吐温和水,得到改性聚酰胺-酰亚胺树脂乳液;
(3)改性丙烯酸乳液的制备:将1/3的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵与水加入到反应器中,再将乙烯基三甲氧基硅/烷、丙二醇甲醚、有机聚硅氧烷、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和剩余的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵加入反应器中搅拌,然后滴加过硫酸铵,再加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵及柠檬酸控制温度在95℃下反应1.5h,即得改性丙烯酸乳液;
(4)水性不粘涂料的制备:将聚四氟乙烯乳液、水性聚醚砜树脂乳液和改性聚酰胺-酰亚胺树脂混合反应,再将氧化铝、炭黑、铝粉、碳化硅、水和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液加入球磨机研磨,得到粒径为10-50μm的底漆;将聚四氟乙烯乳液和改性丙烯酸乳液混合,再加入二氧化钛搅拌,研磨,加入水、醋酸钯、羰基铑,再加入疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液,过滤,即得面漆;
实施例2
一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液25份、氧化铝10份、炭黑4份、铝粉6份、碳化硅10份、水10份、水性聚醚砜树脂乳液20份、改性聚酰胺-酰亚胺树脂20份和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液13份;面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液60份、改性丙烯酸乳液10份、疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液15份、二氧化钛5份、水15份、醋酸钯0.5份和羰基铑0.5份。
一种水性不粘涂料,包括以下步骤:
(1)水性聚醚砜树脂乳液的制备:将聚醚砜树脂与水混合,湿法球磨,加入脂肪醇聚氧乙烯醚在8000r/min的搅拌机中搅拌,即得水性聚醚砜树脂乳液;
((2)改性聚酰胺-酰亚胺树脂的制备:a.由4,4′-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在二甲基乙酰胺中进行缩合反应,制成聚酰胺亚胺酸,然后在500℃下闭环生成不溶高聚物;b.将不溶高聚物粉碎,球磨,研磨,加入乙烯基磺酸钠、吐温和水,得到改性聚酰胺-酰亚胺树脂乳液;
(3)改性丙烯酸乳液的制备:将1/3的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵与水加入到反应器中,再将乙烯基三甲氧基硅/烷、丙二醇甲醚、有机聚硅氧烷、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和剩余的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵加入反应器中搅拌,然后滴加过硫酸铵,再加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵及柠檬酸控制温度在95℃下反应1.5h,即得改性丙烯酸乳液;
(4)水性不粘涂料的制备:将聚四氟乙烯乳液、水性聚醚砜树脂乳液和改性聚酰胺-酰亚胺树脂混合反应,再将氧化铝、炭黑、铝粉、碳化硅、水和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液加入球磨机研磨,得到粒径为10-50μm的底漆;将聚四氟乙烯乳液和改性丙烯酸乳液混合,再加入二氧化钛搅拌,研磨,加入水、醋酸钯、羰基铑,再加入疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液,过滤,即得面漆。
实施例3
一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液15份、氧化铝3份、炭黑2份、铝粉1份、碳化硅2份、水3份、水性聚醚砜树脂乳液5份、改性聚酰胺-酰亚胺树脂5份和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液5份;面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液50份、改性丙烯酸乳液5份、疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液3份、二氧化钛1份、水6份、醋酸钯0.2份和羰基铑0.3份。
一种水性不粘涂料,包括以下步骤:
(1)水性聚醚砜树脂乳液的制备:将聚醚砜树脂与水混合,湿法球磨,加入脂肪醇聚氧乙烯醚在8000r/min的搅拌机中搅拌,即得水性聚醚砜树脂乳液;
(2)改性聚酰胺-酰亚胺树脂的制备:a.由4,4′-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在二甲基乙酰胺中进行缩合反应,制成聚酰胺亚胺酸,然后在500℃下闭环生成不溶高聚物;b.将不溶高聚物粉碎,球磨,研磨,加入乙烯基磺酸钠、吐温和水,得到改性聚酰胺-酰亚胺树脂乳液;
(3)改性丙烯酸乳液的制备:将1/3的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵与水加入到反应器中,再将乙烯基三甲氧基硅/烷、丙二醇甲醚、有机聚硅氧烷、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和剩余的乙烯基磺酸钠、烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵加入反应器中搅拌,然后滴加过硫酸铵,再加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵及柠檬酸控制温度在95℃下反应1.5h,即得改性丙烯酸乳液;
(4)水性不粘涂料的制备:将聚四氟乙烯乳液、水性聚醚砜树脂乳液和改性聚酰胺-酰亚胺树脂混合反应,再将氧化铝、炭黑、铝粉、碳化硅、水和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液加入球磨机研磨,得到粒径为10-50μm的底漆;将聚四氟乙烯乳液和改性丙烯酸乳液混合,再加入二氧化钛搅拌,研磨,加入水、醋酸钯和羰基铑,再加入疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液,过滤,即得面漆。
对比例1
一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液25份、氧化铝10份、炭黑4份、铝粉6份、碳化硅10份、水10份、水性聚醚砜树脂乳液20份、聚酰胺-酰亚胺树脂20份和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液13份;面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液60份、丙烯酸乳液10份、疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液15份、二氧化钛5份、水15份、醋酸钯0.5份
和羰基铑0.5份。
一种水性不粘涂料,包括以下步骤:
将聚四氟乙烯乳液、水性聚醚砜树脂乳液和聚酰胺-酰亚胺树脂混合反应,再将氧化铝、炭黑、铝粉、碳化硅、水和疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液加入球磨机研磨,得到粒径为10-50μm的底漆;将聚四氟乙烯乳液和丙烯酸乳液混合,再加入二氧化钛搅拌,研磨,加入水、醋酸钯、羰基铑,再加入疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液,过滤,即得面漆。
将实施例1-3和对比例1制备的水性不粘涂料,采用已知的方法,涂于电饭锅内表面或电磁锅表面,然后进行如下的涂层性能测试:
(1)其产品原料符合美国安全食品检验标准。“FDA21、CFR175、300”之规格。
(2)主要性能指标:
通过以上的测试结果可以看出,本发明的水性不粘涂料抗粘性、硬度、耐磨性和耐油性都得到了提高。
(3)固含量%:(25-30)/(40-50)(底/面);烧结温度:底、面喷涂后一次性烘烤,先低温烘烤10分钟(90-100℃),然后高温烧结,烧结时间:(8-10)分钟(360-380℃);涂布面积:底涂(8-9)m2/kg、面涂(10-12)m2/kg、涂膜总厚度20-30μm,烧结好的涂层可长期在260℃以下使用。
结论:本发明的水性不粘涂料,对底材起到保护作用,避免食物中的酸、碱、盐等对底材的腐蚀,延长使用寿命;避免人体对金属铝的吸食,有益于身体健康;涂膜有很好的硬度和抗划伤性,保护材质表面不易被损坏;由于表面具有不粘性,食品不易粘在涂膜上或很容易擦掉,减少劳动时间并经济实用。
Claims (9)
1.一种水性不粘涂料,包括底漆和面漆;其特征在于,所述底漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液15-35份、催化剂1-15份、颜料0.1-15份、填料0.1-15份、水0-15份、水性聚醚砜树脂乳液5-30份、改性聚酰胺-酰亚胺树脂5-30份和增稠剂5-20份;
所述面漆包括以下重量份数的组分:聚四氟乙烯乳液50-70份、改性丙烯酸乳液5-15份、增稠剂1-25份、颜料0-7份、水5-20份和催化剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述催化剂选自氧化铝、氧化钇、氧化硅、醋酸钯、羰基铑或三苯膦羰基铑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述颜料选自炭黑、铝粉、二氧化钛或氧化铁中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述填料选自碳化硅、氧化锆或氧化铝中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述增稠剂选自疏水改性的聚丙烯酸盐碱溶胀型乳液。
6.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述水性聚醚砜树脂乳液由以下方法制备而成:将聚醚砜树脂与水混合,湿法球磨,加入脂肪醇聚氧乙烯醚在5000~10000r/min的搅拌机中搅拌,即得水性聚醚砜树脂乳液。
7.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述改性聚酰胺-酰亚胺树脂由以下方法制备而成:(1)由4,4′-二氨基联苯醚和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯在二甲基乙酰胺中进行缩合反应,制成聚酰胺亚胺酸,然后在400℃-600℃下闭环生成不溶高聚物;(2)将不溶高聚物粉碎,加入乳化剂和水,湿法球磨,得到改性聚酰胺-酰亚胺树脂乳液。
8.根据权利要求1所述的水性不粘涂料,其特征在于,所述改性丙烯酸乳液由以下方法制备而成:将1/3-2/3的乳化剂与水加入到反应器中,再将过硫酸铵、乙烯基三甲氧基硅/烷、丙二醇甲醚、交联剂单体、丙烯酸酯类单体和剩余的乳化剂加入反应器中搅拌,然后滴加引发剂,再加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵及柠檬酸控制温度在89℃-95℃下反应1.5-2h,即得改性丙烯酸乳液。
9.权利要求1-8任一项所述的水性不粘涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将聚四氟乙烯乳液、改性聚醚砜树脂乳液和改性聚酰胺-酰亚胺树脂混合反应,再将催化剂、颜料、填料、水和增稠剂加入球磨机研磨,得到底漆;
(2)将聚四氟乙烯乳液和改性丙烯酸乳液混合,再加入颜料搅拌,研磨,加入水和催化剂,再加入增稠剂,过滤,即得面漆。
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