CN113083641A - 一种搪瓷夹层不粘锅及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种搪瓷夹层不粘锅，所述不粘锅包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：8.5～9份石英、3.5～4.5份钾长石、2～3份煅烧高岭土、0.3～0.5份磁石、1.2～1.4份贝壳粉、1～2份硼砂、1～2份氧化铁粉、1～2份氧化铝粉、3～4份硅微粉、0.7～0.8份添加剂组成和10～25份去离子水。本发明的搪瓷夹层不粘锅，涂层水性环保且附着力强，不仅具有良好的不粘性能和导热性能，而且具有耐高温、耐腐蚀和高硬度等优异性能，满足搪瓷夹层不粘锅的长期安全使用要求。本发明还公开了一种搪瓷夹层不粘锅的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及烹饪设备的技术领域，尤其涉及一种搪瓷夹层不粘锅及其制备方法。
背景技术
不粘锅按使用功能不同可分为煮锅、煎锅、炒锅、奶锅，按内表面不粘涂层系统可分为一层系统、二层系统和三层系统锅。一层系统是指由单一涂料组成的不粘层；二层系统是指由底层和面层两种涂料组成的不粘层；三层系统是指由底层、中层和面层3种涂料组成的不粘层。
搪瓷锅，又名搪瓷涂层铝合金锅。搪瓷涂层是指涂烧在铝基底锅坯坯表面上的无机玻璃瓷釉，对人体无任何毒副作用。在金属表面进行瓷釉搪可以防止金属氧化，使铝合金基材在受热时不至于在表面形成氧化层，并且能抵抗各种液体的侵蚀，所以在使用搪瓷锅烹煮食物的过程中，不会因为高温而产生有害溶出物，而且抗酸碱能力好，不会和食物起化学反应。铝合金锅是由铝和其它金属成分组成，天然的合金材料比一般金属材料要轻，是公认的最优质的锅具材料，具有导热快而均匀、保温好的优点。而搪瓷锅就是天然铝合金材料与高品位优质搪瓷的完美结合。
现有技术的搪瓷涂层，烧结温度高、成品率低，烧结质量差；搪瓷涂层的耐高温性能和耐腐蚀性能差，与锅体的结合牢度低，容易脱落，造成锅体重金属在高温条件下析出，严重威胁人们的食品健康安全。
目前，为了满足烹饪的需求，通常在烹饪器具内设置不粘涂层，例如PTFE涂层、PFA涂层、陶瓷涂层等各种不粘涂层，或者在锅体表面进行特殊处理以便形成不粘涂层。但是，上述不粘涂层在长期使用过程中容易损坏脱落，导致其不粘性能大大降低。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种搪瓷夹层不粘锅，以解决现有不粘锅耐高温、耐腐蚀及导热性能差，涂层易脱落等问题。具体的说，本发明要解决的技术问题是提供一种防腐效果好，即使在潮湿的环境、或者酸碱的环境中，也能长时间的使用，提高了搪瓷涂层的耐高温和耐腐蚀性能，减缓锅体搪瓷涂层在高温和酸碱溶液的作用下产生涂层脱落的现象，同时使其具有硬度较高、耐磨性能较佳、导热性能好及具备较佳不粘性能的搪瓷夹层不粘锅。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种搪瓷夹层不粘锅，所述不粘锅包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：8.5～9份石英、3.5～4.5份钾长石、2～3份煅烧高岭土、0.3～0.5份磁石、1.2～1.4份贝壳粉、1～2份硼砂、1～2份氧化铁粉、1～2份氧化铝粉、3～4份硅微粉、0.7～0.8份添加剂组成和10～25份去离子水。
进一步地，所述添加剂由硝酸钠、氟化钙、氯化锌、纳米二氧化钛、氮化硼、碳化硅和氯化钾按照重量比1:1:1:0.4～0.5:0.3～0.4:0.9～1.0:0.3～0.4的比例混合而成。
进一步地，所述不粘涂料包括依次涂覆在纳米搪瓷涂料上的底层涂料和面层涂料；所述底层涂料由以下重量份数的原料组成：3～6份聚醚砜、4～8份聚酰胺酰亚胺、3～10份聚四氟乙烯、5～10份全氟乙烯丙烯共聚物、1.5～3份碳黑、1.5～2份氧化锌晶须、3～7份N,N-甲基吡咯烷酮和30～50份去离子水。
进一步地，所述面层涂料由以下重量份数的原料组成：30～50份聚四氟乙烯、1.5～3.5份珠光粉、1～2份丙二醇和40～50份去离子水。
进一步地，所述纳米搪瓷涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述纳米搪瓷涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为0.3～1.8:1000；所述底层涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述底层涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为1～6:1000。
进一步地，所述改性石墨烯的改性方法为：按重量份计，称取20～30份三丁基(羧甲基)-鏻氯化物(1:1)加入到50份甲苯中，再加入过量的四氟硼酸钠进行阴离子交换反应，反应结束后除去其他反应物杂质，制得离子液体；按重量比1：1～3称取离子液体与羟基石墨烯共计20～50mg溶解在30～50ml的甲苯中，50℃超声振荡反应3～8h，除杂后得到改性石墨烯。离子液体改性后的石墨烯，兼具了离子液体和石墨烯的优异性能。离子液体与涂层原料的有机和无机组份具有良好的相容性，提高了石墨烯的分散性能，防止其团聚，增强了不粘锅的防腐性能和耐磨性能，同时使得涂层具有良好的导热性能，防止涂层出现局部受热不均现象发生。
本发明的另外一个方面是提供一种如上述的搪瓷夹层不粘锅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将铝片放到模具中，通过拉伸挤压的方式成型锅坯，脱模后得到铝基底锅坯；
S2：对步骤S1得到的铝基底锅坯表面进行脱脂和喷砂预处理；
S3：向步骤S2处理后的铝基底锅坯工作面喷涂纳米搪瓷涂料，均匀喷在铝基底锅坯上；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，在530℃的温度下再烧结0.2h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到40～60℃；
S4：向步骤S3处理后的铝基底锅坯工作面依次喷涂不粘涂料的底层涂料和面层涂料，均匀喷在模具上；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，先在160～180℃的温度下烧结0.3h，然后在400～420℃的温度下再烧结0.3h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到室温，得到所述搪瓷夹层不粘锅。
进一步地，所述纳米搪瓷涂料的喷涂厚度为40～45 微米，所述不粘涂料的喷涂厚度为20～25微米。
本发明的有益效果：
本发明的搪瓷夹层不粘锅，涂层水性环保且附着力强，不仅具有良好的不粘性能和导热性能，而且具有耐高温、耐腐蚀和高硬度的优异性能，满足搪瓷夹层不粘锅的长期安全使用要求。
本发明搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其生产成本低，灵活可控，可实现规模化生产。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
本实施例的搪瓷夹层不粘锅，其包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：8.5份石英、3.5份钾长石、2份煅烧高岭土、0.3份磁石、1.2份贝壳粉、1份硼砂、1份氧化铁粉、1份氧化铝粉、3份硅微粉、0.7份添加剂组成和10份去离子水。所述添加剂由硝酸钠、氟化钙、氯化锌、纳米二氧化钛、氮化硼、碳化硅和氯化钾按照重量比1:1:1:0.4:0.3:0.9:0.3的比例混合而成。
所述不粘涂料包括依次涂覆在纳米搪瓷涂料上的底层涂料和面层涂料；所述底层涂料由以下重量份数的原料组成：3份聚醚砜、4份聚酰胺酰亚胺、3份聚四氟乙烯、5份全氟乙烯丙烯共聚物、1.5份碳黑、1.5份氧化锌晶须、3份N,N-甲基吡咯烷酮和30份去离子水。所述面层涂料由以下重量份数的原料组成：30份聚四氟乙烯、1.5份珠光粉、1份丙二醇和40份去离子水。
所述搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将铝片放到模具中，通过拉伸挤压的方式成型锅坯，脱模后得到铝基底锅坯；
S2：对步骤S1得到的铝基底锅坯表面进行脱脂和喷砂预处理；
S3：向步骤S2处理后的铝基底锅坯工作面喷涂纳米搪瓷涂料，均匀喷在铝基底锅坯上，厚度为40微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，在530℃的温度下再烧结0.2h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到40℃；
S4：向步骤S3处理后的铝基底锅坯工作面依次喷涂不粘涂料的底层涂料和面层涂料，均匀喷在模具上，厚度为20微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，先在160℃的温度下烧结0.3h，然后在400℃的温度下再烧结0.3h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到室温，得到所述搪瓷夹层不粘锅。
实施例2
本实施例的搪瓷夹层不粘锅，其包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：8.8份石英、4份钾长石、2.6份煅烧高岭土、0.4份磁石、1.3份贝壳粉、1.5份硼砂、1.3份氧化铁粉、1.7份氧化铝粉、3.8份硅微粉、0.7份添加剂组成和18份去离子水。所述添加剂由硝酸钠、氟化钙、氯化锌、纳米二氧化钛、氮化硼、碳化硅和氯化钾按照重量比1:1:1:0.4:0.5:0.9:0.4的比例混合而成。
所述不粘涂料包括依次涂覆在纳米搪瓷涂料上的底层涂料和面层涂料；所述底层涂料由以下重量份数的原料组成：4份聚醚砜、6份聚酰胺酰亚胺、7份聚四氟乙烯、8份全氟乙烯丙烯共聚物、2.4份碳黑、1.8份氧化锌晶须、5份N,N-甲基吡咯烷酮和40份去离子水。所述面层涂料由以下重量份数的原料组成：40份聚四氟乙烯、2.5份珠光粉、1.5份丙二醇和45份去离子水。
所述底层涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述底层涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为3:1000；所述改性石墨烯的改性方法为：按重量份计，称取20份三丁基(羧甲基)-鏻氯化物(1:1)加入到50份甲苯中，再加入过量的四氟硼酸钠进行阴离子交换反应，反应结束后除去其他反应物杂质，制得离子液体；按重量比1：1称取离子液体与羟基石墨烯共计20mg溶解在30ml的甲苯中，50℃超声振荡反应5h，除杂后得到改性石墨烯。
所述搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将铝片放到模具中，通过拉伸挤压的方式成型锅坯，脱模后得到铝基底锅坯；
S2：对步骤S1得到的铝基底锅坯表面进行脱脂和喷砂预处理；
S3：向步骤S2处理后的铝基底锅坯工作面喷涂纳米搪瓷涂料，均匀喷在铝基底锅坯上，厚度为45 微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，在530℃的温度下再烧结0.2h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到60℃；
S4：向步骤S3处理后的铝基底锅坯工作面依次喷涂不粘涂料的底层涂料和面层涂料，均匀喷在模具上，厚度为25微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，先在180℃的温度下烧结0.3h，然后在420℃的温度下再烧结0.3h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到室温，得到所述搪瓷夹层不粘锅。
实施例3
本实施例的搪瓷夹层不粘锅，其包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：9份石英、4.5份钾长石、3份煅烧高岭土、0.5份磁石、1.4份贝壳粉、2份硼砂、2份氧化铁粉、2份氧化铝粉、4份硅微粉、0.8份添加剂组成和25份去离子水。所述添加剂由硝酸钠、氟化钙、氯化锌、纳米二氧化钛、氮化硼、碳化硅和氯化钾按照重量比1:1:1:0.5:0.4:0.9:0.3的比例混合而成。
所述不粘涂料包括依次涂覆在纳米搪瓷涂料上的底层涂料和面层涂料；所述底层涂料由以下重量份数的原料组成：6份聚醚砜、8份聚酰胺酰亚胺、10份聚四氟乙烯、10份全氟乙烯丙烯共聚物、3份碳黑、2份氧化锌晶须、7份N,N-甲基吡咯烷酮和50份去离子水。所述面层涂料由以下重量份数的原料组成：50份聚四氟乙烯、3.5份珠光粉、2份丙二醇和50份去离子水。
所述纳米搪瓷涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述纳米搪瓷涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为1.2:1000；所述底层涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述底层涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为6:1000。所述改性石墨烯的改性方法为：按重量份计，称取30份三丁基(羧甲基)-鏻氯化物(1:1)加入到50份甲苯中，再加入过量的四氟硼酸钠进行阴离子交换反应，反应结束后除去其他反应物杂质，制得离子液体；按重量比1：2称取离子液体与羟基石墨烯共计50mg溶解在50ml的甲苯中，50℃超声振荡反应8h，除杂后得到改性石墨烯。
所述搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将铝片放到模具中，通过拉伸挤压的方式成型锅坯，脱模后得到铝基底锅坯；
S2：对步骤S1得到的铝基底锅坯表面进行脱脂和喷砂预处理；
S3：向步骤S2处理后的铝基底锅坯工作面喷涂纳米搪瓷涂料，均匀喷在铝基底锅坯上，厚度为45 微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，在530℃的温度下再烧结0.2h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到60℃；
S4：向步骤S3处理后的铝基底锅坯工作面依次喷涂不粘涂料的底层涂料和面层涂料，均匀喷在模具上，厚度为25微米；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，先在180℃的温度下烧结0.3h，然后在420℃的温度下再烧结0.3h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到室温，得到所述搪瓷夹层不粘锅。
将实施例1～3制备得到的搪瓷夹层不粘锅进行性能测试，其性能结果如表1所示：
其中，(1)耐酸：将浓度为5重量％的醋酸溶液加入至不粘锅中，连续加热煮沸10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表1。
(2)耐碱：将浓度为0.5重量％的氢氧化钠溶液加入至不粘锅中，连续加热煮沸10分钟，然后100℃保温浸泡24小时，试验结束后将内锅清洗干净，目视检查涂层表面变化状况，结果见表1。
(3)耐盐：将浓度为5重量％的氯化钠溶液加入至不粘锅中，连续加热煮沸8小时(每2小时补充水量1次，将液面保持在试验开始时的位置)，80℃保温16小时为一个周期，每周期试验后目视检查涂层表面变化状况，记录涂层出现起泡、凸点等不良现象的周期数，结果见表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 测试方法 | |
| 附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | GB9286-1998 |
| 硬度 | 5H | 6H | 6H | GB/T6739-1996 |
| 耐冲击性（Kg.cm） | 244 | 246 | 249 | GB1732-93 |
| 耐磨性（250g砝码下砂轮打磨200圈后失重） | 0.0025g | 0.0017g | 0.0016g | GB/T1768-1979 |
| 热导率(W/m·K) | 1430 | 1520 | 1573 | 采用光热反射法测定 |
| 热稳定性（℃） | 645 | 648 | 650 | GB/T1735-2009 |
| 耐酸 | 无白化、起泡等现象 | 无白化、起泡等现象 | 无白化、起泡等现象 | |
| 耐碱 | 无白化、起泡等现象 | 无白化、起泡等现象 | 无白化、起泡等现象 | |
| 耐盐 | 10周期后无脱落、起泡等现象 | 10周期后无脱落、起泡等现象 | 10周期后无脱落、起泡等现象 |
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述不粘锅包括锅坯及依次涂覆在所述锅坯上的纳米搪瓷涂料和不粘涂料；所述纳米搪瓷涂料由以下重量份数的原料组成：8.5～9份石英、3.5～4.5份钾长石、2～3份煅烧高岭土、0.3～0.5份磁石、1.2～1.4份贝壳粉、1～2份硼砂、1～2份氧化铁粉、1～2份氧化铝粉、3～4份硅微粉、0.7～0.8份添加剂组成和10～25份去离子水。
2.如权利要求1所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述添加剂由硝酸钠、氟化钙、氯化锌、纳米二氧化钛、氮化硼、碳化硅和氯化钾按照重量比1:1:1:0.4～0.5:0.3～0.4:0.9～1.0:0.3～0.4的比例混合而成。
3.如权利要求1所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述不粘涂料包括依次涂覆在纳米搪瓷涂料上的底层涂料和面层涂料；所述底层涂料由以下重量份数的原料组成：3～6份聚醚砜、4～8份聚酰胺酰亚胺、3～10份聚四氟乙烯、5～10份全氟乙烯丙烯共聚物、1.5～3份碳黑、1.5～2份氧化锌晶须、3～7份N,N-甲基吡咯烷酮和30～50份去离子水。
4.如权利要求3所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述面层涂料由以下重量份数的原料组成：30～50份聚四氟乙烯、1.5～3.5份珠光粉、1～2份丙二醇和40～50份去离子水。
5.如权利要求1所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述纳米搪瓷涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述纳米搪瓷涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为0.3～1.8:1000。
6.如权利要求3所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述底层涂料的原料中还添加有均匀掺杂于其中的改性石墨烯，以所述底层涂料的质量为基准，所述改性石墨烯的掺杂比为1～6:1000。
7.如权利要求5或6所述的搪瓷夹层不粘锅，其特征在于，所述改性石墨烯的改性方法为：按重量份计，称取20～30份三丁基(羧甲基)-鏻氯化物(1:1)加入到50份甲苯中，再加入过量的四氟硼酸钠进行阴离子交换反应，反应结束后除去其他反应物杂质，制得离子液体；按重量比1：1～3称取离子液体与羟基石墨烯共计20～50mg溶解在30～50ml的甲苯中，50℃超声振荡反应3～8h，除杂后得到改性石墨烯。
8.如权利要求1～7任一项所述的搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将铝片放到模具中，通过拉伸挤压的方式成型锅坯，脱模后得到铝基底锅坯；
S2：对步骤S1得到的铝基底锅坯表面进行脱脂和喷砂预处理；
S3：向步骤S2处理后的铝基底锅坯工作面喷涂纳米搪瓷涂料，均匀喷在铝基底锅坯上；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，在530℃的温度下再烧结0.2h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到40～60℃；
S4：向步骤S3处理后的铝基底锅坯工作面依次喷涂不粘涂料的底层涂料和面层涂料，均匀喷在模具上；将经过处理后的铝基底锅坯放入烘箱内，先在160～180℃的温度下烧结0.3h，然后在400～420℃的温度下再烧结0.3h，取出铝基底锅坯在室温下冷却到室温，得到所述搪瓷夹层不粘锅。
9.如权利要求8所述的搪瓷夹层不粘锅的制备方法，其特征在于，所述纳米搪瓷涂料的喷涂厚度为40～45 微米，所述不粘涂料的喷涂厚度为20～25微米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210709 |