CN112480757A - 环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆、其制备方法及其应用 - Google Patents

环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆、其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆、其制备方法及其应用，旨在解决现有技术中的不粘涂层有害、不稳定、易脱落、不耐腐蚀性的技术问题。本发明涂层底漆主要由多种分散液、微粉、水性聚酰胺酰亚胺树脂、陶瓷粉、颜料色浆等制成。本发明各类原料以特定共混体系形成IPN，起到填平修整、隔绝、提高附着力等作用，产品稳定性高，固含量较高，易喷涂，涂层具有较好的耐刮擦性，稳定性高，安全无毒；能够有效增强耐腐蚀性和耐酸性，延长炊具的使用寿命。

Description

环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆、其制备方法及其 应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种环境友好型水性高固体份（High SolidCoat，HSC）不粘涂层底漆、其制备方法及其应用。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，健康、环保意识日益增强，人们开始反思生活中不利于健康的陋习，特别高油、高盐分的摄入，会使人们的身体产生亚健康状态，而亚健康人群经过长期积累，引发了一系列慢性病，如高血压、心脑血管疾病、呼吸性疾病等。然而不粘锅的问世，给人们的生活带来了极大的便利，它可轻松煎、炒食物而不粘锅底，易清洗，还能减少用油，厨房立马干净少油烟。
不粘锅是将锅体内部喷涂一种氟碳树脂基不粘涂层，此类涂料一般会有两层涂层组成，一种是中漆或底漆，而另一涂层是面漆。此类涂料具有很好的热稳定性，但是耐酸性及耐腐蚀性较差，且有机涂料（即油漆）中含有挥发性有机化合物（VOC）对环境造成污染，同时有害空气污染物（HAPs）、重金属等有害物质也会对环境和人体健康造成危害。中国专利文献CN 107810245 A和CN 105828676 A中记载了一种氟碳树脂制备不粘涂层底漆，但是在其技术方案中都用到了三乙胺，而三乙胺具有强刺激性，且易燃，易爆、有毒，我国对三乙胺饮用水源中有害物质的最高容许浓度3.0mg/L；且该涂料还有可能引起涂膜的黄变。
因此，亟需研发一种无害、产品稳定性高、易喷涂、不易脱落、耐腐蚀性、耐酸性的涂料，以期能够安全广泛应用于含不粘涂层的厨具中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆、其制备方法及其应用，以期解决现有技术中的不粘涂层有害、不稳定、易脱落、不耐腐蚀性的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
提供一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，由以下重量份数的原料制成：
第一分散液20～50份、微粉10～25份、第二分散液25～40份、第三分散液5～20份、水性聚酰胺酰亚胺树脂5～25份、陶瓷粉0.5～10份、颜料色浆5～20份；
所述第一分散液为聚酰胺酰亚胺分散液、聚醚砜分散液、聚苯硫醚分散液、聚醚酮分散液中的至少一种；
所述第二分散液为聚四氟乙烯乳液或四氟乳液；
所述第三分散液为四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物分散液、四氟乙烯和全氟（丙基乙烯基醚）的共聚物分散液、四氟乙烯和三氟甲基三氟乙烯基醚共聚物分散液中的至少一种。
优选的，所述聚醚酮分散液为聚芳醚砜酮树脂分散液。
优选的，所述微粉为聚醚砜粉或水性聚酰胺酰亚胺粉。
优选的，所述陶瓷粉为二氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆中的至少一种。
优选的，所述颜料色浆为炭黑、钛白、氧化锌、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷硅酸锌、磷钼酸锌、钴蓝、铜锰氧化物黑、锰黑、群青、氧化铬绿、钴绿、珠光粉、铝粉中的至少一种。
进一步的，所述颜料色浆中含有20～50%去离子水。
优选的，所述润湿剂为聚氧化乙烯烷基酚醚；所述消泡剂为有机硅消泡剂。
另提供一种所述环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆的制备方法，包括以下步骤：
（1）取所述第一分散液，加入50%～90%的所述颜料色浆，边搅拌边加入所述微粉，研磨，过滤，得A研磨浆；
（2）取所述第二分散液和第三分散液，边搅拌边加入步骤（1）制得的A研磨浆，再依次加入剩余颜料色浆、水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌；
（3）加入所述润湿剂和消泡剂，搅拌；即成。
优选的，在所述步骤（1）中，所述搅拌的速度控制为1000～2000 r/min；所述研磨的时间为1～1.5h；所述过滤采用80～100目筛网过滤；
在所述步骤（2）中，所述搅拌的时间控制为20～30min；
在所述步骤（3）中，所述搅拌的时间控制为10～15min。
将所述环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆应用于厨房炊具中。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1. 本发明不粘涂层底漆中聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺与聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚芳醚砜酮、PTFE树脂、FEP树脂形成特定的共混体系，其分子链中的“链节”缠结和部分支化交联形成近似网状的高分子结构，特别是聚醚砜的分子链以线状形态穿绕于该结构中，形成IPN（Interpenetrating Polymer Network，互穿聚合物网络结构），结合其它组分使封闭材料附着力增强；而陶瓷粉结合其它组分可使高固体份底漆形成一张致密的大网，使其覆盖在金属基材上，起到填平修整、隔绝、提高附着力等作用。
2. 本发明不粘涂层底漆是高固体份涂料，喷涂在金属基材上，经过高温烧结后，在金属基材上平铺形成的漆膜较厚，可以有效提高涂层的的致密性，减少涂层的孔隙率，隔绝或延缓盐水中的NaCl的穿透力，从而起到保护金属基材的作用。
3. 本发明不粘涂层底漆不含增稠剂及挥发性的胺，不会引起漆膜黄变；不含三乙胺等易燃易爆原料，安全无害。
4. 本发明不粘涂层底漆能够有效提高涂料的利用率，减少环境污染；所形成的涂层具有较好的耐刮擦性，稳定性高，与金属结合有力，不易脱落，易喷涂；能够有效增强耐腐蚀性和耐酸性，延长炊具的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及润湿剂为聚氧化乙烯烷基酚醚；所涉及的消泡剂为有机硅消泡剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其具体制备方法为：
（1）取30份聚醚砜分散液，加入5份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1500r/min）分散，边分散边加入16份的聚醚砜微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）36份，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(FEP)分散液18份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入5份碳化硅，4份磷酸锌，加入10份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.5份润湿剂，0.5份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例2：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
（1）取40份聚醚砜分散液，加入12份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是2000r/min）分散，边分散边加入20份的聚酰胺酰亚胺微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）35份，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(FEP)分散液14份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入2份氧化铝，2.5份三聚磷酸铝，加入8份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.2份润湿剂，0.25份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例3：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
具体制备方法为：
（1）取35份聚苯硫醚（PPS）分散液，加入10份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1000r/min）分散，边分散边加入20份的聚醚砜微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）38份，四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(FEP)分散液15份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入3份碳化硅，2份磷酸锌，加入15份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.3份润湿剂，0.2份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例4：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
（1）取35份聚醚砜（PES）分散液，加入10份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1800r/min）分散，边分散边加入20份的聚醚砜微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）35份，四氟乙烯和全氟（丙基乙烯基醚）的共聚物（PFA）分散液5份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入2.5份氧化铝，2份磷酸锌，加入15份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.4份润湿剂，0.2份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例5：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
（1）取38份聚酰亚胺（PI）树脂分散液，加入15份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1800r/min）分散，边分散边加入15份的聚醚砜微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）30份，MVA（TFE/PMVE共聚物）10份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入1.5份二氧化硅，2.5份三聚磷酸铝，加入15份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.3份润湿剂，0.5份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例6：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
（1）取40份聚芳醚砜酮（PPESK）树脂分散液，加入15份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1600r/min）分散，边分散边加入20份的聚酰胺酰亚胺微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯乳液分散液（PTFE）29份，MVA（TFE/PMVE共聚物）10份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入2份氧化铝，2.5份三聚磷酸铝，加入20份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌30分钟后，再加入0.5份润湿剂，0.6份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
实施例7：一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆
（1）取40份聚酰胺酰亚胺分散液，加入15份黑浆，放在SF0.4型研磨分散搅拌一体机上高速（速度是1500r/min）分散，边分散边加入20份的聚醚砜微粉，然后加入锆珠研磨1小时后，用100目铁网过滤，备用；得A研磨浆。
（2）取聚四氟乙烯分散液（PTFE）36份，MVA（TFE/PMVE共聚物）10份，边搅拌边加入上述制备的A研磨浆，分别依次加入2份氧化铝，2.5份三聚磷酸铝，加入20份水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌20分钟后，再加入0.5份润湿剂，0.2份消泡剂，搅拌15分钟，即成。
对比例1：
取聚醚砜分散液24份，聚四氟乙烯分散液30份，纯水25份，氧化铝2份，二甲苯1.5份，黑浆6份，再加入0.25份润湿剂，0.25份消泡剂，聚氨酯类增稠剂4份，搅拌15分钟，即成。
对比例2：
取聚醚砜分散液20份，聚四氟乙烯分散液25份，纯水20份，氧化铝3份，甲苯3份，黑浆8份，再加入0.3份润湿剂，0.3份消泡剂，聚氨酯类增稠剂10份，搅拌15分钟，即成。
实施例8：应用于炊具的涂覆试验
（一）将炊具基材的表面除油脂、灰尘等污染物处理；再对炊具基材表面进行粗糙化处理，以增加炊具基材与涂层的附着力；分别取实施例1-7和对比例1、2制备的底漆材料喷涂处理后的炊具基材。详细如下：
施工方面：
1）炊具基材脱脂和干燥：基材经过脱脂或干燥以去除任何在基材表面及间隙里的外来原料和污染物；
2）表面砂化：通过选用白刚玉或棕刚玉打砂、化学品蚀刻；
3）滚油：使用前分别以40～60rpm滚动样油 20～30分钟至涂料均匀无沉淀
4）过滤：用150～200#的不锈钢过滤网进行过滤底漆，过滤后的涂料需立即喷涂；
5）喷涂：选用喷嘴直径为0.8～1.1mm的喷枪，喷涂压力为0.2～0.3MPa，喷涂时控制喷嘴与基材的距离保持在15～30cm之间；
6）干燥：涂装后需马上干燥，适宜条件为140℃～180℃干燥10～15分钟。烧结后的膜厚应为23～28μm。
7）喷涂面漆：面漆需用150#的不锈钢过滤网进行过滤，过滤后的涂料需立即喷涂；喷涂方法参照底漆；
8）面漆干燥和烘烤条件
在140℃～180℃的条件下干燥10～15分钟后，380℃～400℃的条件下固化10～15分钟，即成。
（二）不粘炊具做好后，检测个样品的粘度、pH值，固含（%），涂膜厚度（μm），附着力，煮5%盐水测试以及耐酸测试。具体测试方法如下：
1）粘度：采用Brookfield（博力菲）旋转数显粘度计测试，将待测样品充分混合均匀，并将待测样品调节温度至25℃后，将样品放置到容器架上，选择合适的转子（本发明中选用62#转子，转速设置为17转，时间设置为15秒，将转子浸入样品中，液面刚好到达转子轴上的标记处，按测量键开始测量，显示屏上所显示的数值则为该样品的粘度，单位为cp。
2）pH值：采用Eutech Instruments公司的PH-700 pH 计测试，将待测样品充分混合均匀，并将待测样品调节温度至25℃后，将pH 计电极浸入被测样品中，显示屏中显示的数值就是该样品的pH值。
3）固含：用直径50 mm，边高30 mm的铝箔皿放在分析天平（分析天平的感量为1mg），记录铝箔皿的重量m1，然后称取待测样品m2（称取范围为1.100～1.5000 g），精确到0.001 g，置于150℃烤箱中10～15分钟，然后取出样品再放入380℃烤箱中10分钟后，取出样品，放入干燥器中冷却至室温，称取质量m3。计算公式：X % = ( m3-m1 ) / m2× 100 %；结果取三次平行样的平均值，试样结果保留4位有效数字。
4）涂膜厚度：采用德国菲希尔Fisher MPO涂层膜厚仪测试。
5）附着力：用刀片在涂层上切割11 道相互平行的、间距相等（可分为1mm或2mm）的切痕，然后再垂直切割与前者切割道数及间距相同的切痕。
6）煮5%盐水：食用盐取50 g放在950 g纯水中，搅拌均匀后，倒入喷涂过该发明涂层的锅内，沸煮7小时，浸泡16小时后，看涂层是否有起泡或锈点，若无以上现象，表示通过。
7）煮4%乙酸：取冰乙酸40 g倒入950 g纯水中，搅拌均匀后，倒入喷涂过该发明涂层的锅内，沸煮4小时后，将乙酸倒出，查看涂层是否起泡或脱落，若无以上现象，表示通过测试。
各项性能检测结果如表1所示。
表1 结果对比
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
。
实施例1-7的底漆材料喷涂处理后的炊具基材产品稳定性高，固含量较高，易喷涂，喷涂在金属基材上涂层不易脱落，有较好的耐腐蚀性和耐酸性，具有对大气污染低、施工效率高以及较好的喷涂性等优点。可应用于厨房炊具，如煎锅、煎盘、炒锅等。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是进行相关材料及方法步骤的等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
第一分散液20～50份、微粉10～25份、第二分散液25～40份、第三分散液5～20份、水性聚酰胺酰亚胺树脂5～25份、陶瓷粉0.5～10份、颜料色浆5～20份；
所述第一分散液为聚酰胺酰亚胺分散液、聚醚砜分散液、聚苯硫醚分散液、聚醚酮分散液中的至少一种；
所述第二分散液为聚四氟乙烯乳液或四氟乳液；
所述第三分散液为四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物分散液、四氟乙烯和全氟（丙基乙烯基醚）的共聚物分散液、四氟乙烯和三氟甲基三氟乙烯基醚共聚物分散液中的至少一种。
2.依据权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述聚醚酮分散液为聚芳醚砜酮树脂分散液。
3.依据权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述微粉为聚醚砜粉或水性聚酰胺酰亚胺粉。
4.依据权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述陶瓷粉为二氧化硅、碳化硅、氧化铝、氧化锆中的至少一种。
5.依据权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述颜料色浆为炭黑、钛白、氧化锌、磷酸锌、三聚磷酸铝、磷硅酸锌、磷钼酸锌、钴蓝、铜锰氧化物黑、锰黑、群青、氧化铬绿、钴绿、珠光粉、铝粉中的至少一种。
6.依据权利要求5所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述颜料色浆中含有20～50%去离子水。
7.依据权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆，其特征在于，所述润湿剂为聚氧化乙烯烷基酚醚；所述消泡剂为有机硅消泡剂。
8.一种权利要求1所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取所述第一分散液，加入50%～90%的所述颜料色浆，边搅拌边加入所述微粉，研磨，过滤，得A研磨浆；
（2）取所述第二分散液和第三分散液，边搅拌边加入步骤（1）制得的A研磨浆，再依次加入剩余颜料色浆、水性聚酰胺酰亚胺树脂，搅拌；
（3）加入所述润湿剂和消泡剂，搅拌；即成。
9.依据权利要求8所述的环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述搅拌的速度控制为1000～2000 r/min；所述研磨的时间为1～1.5h；所述过滤采用80～100目筛网过滤；
在所述步骤（2）中，所述搅拌的时间控制为20～30min；
在所述步骤（3）中，所述搅拌的时间控制为10～15min。
10.权利要求1所述环境友好型水性高固体份不粘涂层底漆在厨房炊具中的应用。
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