CN113185913A - 一种耐高温有机硅涂层及其制备方法及不粘锅 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及厨房用具领域，具体公开了一种耐高温有机硅涂层及其制备方法及不粘锅。耐高温有机硅涂层包括有机硅树脂、饱和聚酯树脂、填料、颜料、铝银粉、润湿分散剂和溶剂；其制备方法为：按照配方中的比例称取各原料；将有机硅树脂、饱和聚酯树脂、填料、颜料和溶剂，混合均匀并进行研磨，制得涂料组分Ⅰ；向涂料组分Ⅰ中加入润湿分散剂，进行搅拌，混合均匀后得到涂料组分Ⅱ；向涂料组分Ⅱ加入铝银粉搅拌均匀，过滤，得到耐高温有机硅涂料；将耐高温有机硅涂料涂覆在锅体内表面，干燥后得到耐高温有机硅涂层。本申请的耐高温有机硅涂层可用于不粘锅，其具有耐高温且强附着力的优点。

Description

一种耐高温有机硅涂层及其制备方法及不粘锅
技术领域
本申请涉及厨房用具领域，更具体地说，它涉及一种耐高温有机硅涂层及其制备方法及不粘锅。
背景技术
不粘锅，指的是做饭时不会粘锅的金属锅，不会粘锅原因是不粘锅内表面涂覆了不粘涂料，不粘涂料会形成一层不粘涂层。制备不粘涂层的不粘材料具有良好的润滑性，摩擦系数小，表面张力较小，使其难以粘附物质，故食物就不容易粘上去。
有机硅树脂具有优异的热氧化稳定性，电绝缘性能，不粘性，还具有突出的耐候性，即使在紫外线强烈照射下也耐泛黄。但是纯有机硅树脂在制备涂层的过程需要高温烘干，且固化时间长，附着力和耐溶剂性能也较差，温度较高时漆膜的力学性能差。
针对上述中的相关技术，发明人认为在不粘锅涂料中，单纯使用纯有机硅树脂并不能得到综合性能很好的涂膜，形成的有机硅涂层与锅体内表面的附着力不强，容易发生脱落。
发明内容
为了改善不粘锅中有机硅涂层与锅体内表面的附着力不强的问题，本申请提供一种耐高温有机硅涂层及其制备方法及不粘锅。
第一方面，本申请提供一种耐高温有机硅涂层，采用如下的技术方案：
一种耐高温有机硅涂层，包括如下组分：有机硅树脂60-65份、饱和聚酯树脂40-45份、填料15-18份、颜料1-2份、铝银粉1-2份、润湿分散剂1-3份和溶剂1-2份。
通过采用上述技术方案，由于采用有机硅树脂与饱和聚酯树脂两者共混形成的复合树脂体系，具有良好的附着力，其形成的耐高温涂层能够长期附着在不粘锅内表面，不容易发生脱落现象。
其中，溶剂作为溶剂，主要起到调节涂料粘度的作用，促进填料在树脂体系中均匀分散。滑石粉作为无机填料，能够增加涂层的耐热性和提高机械强度，由于其表面带有少量羟基，在研磨过程中及高温下还会发生一定的物理化学反应，使聚有机硅氧烷和硅酸盐等无机组分连接起来，从而赋予有机硅耐高温涂料优异的性能。
优选的，所述有机硅树脂和所述饱和聚酯树脂的质量比为3：2。
通过采用上述技术方案，有机硅树脂对颜填料的分散性不好，饱和聚酯树脂对颜填料的分散性良好，在有机硅树脂中加入饱和聚酯树脂能够改善复合树脂体系对颜填料的分散性以及对基材的润湿性，从而提高涂层的附着力。
当树脂体系中全为有机硅树脂时，涂层的附着力不好，随着复合树脂体系汇总饱和聚酯树脂含量的增加，涂层的附着力开始上升，当有机硅树脂和所述饱和聚酯树脂的质量比范围为3：2时，涂层的附着力良好。
若有机硅树脂和所述饱和聚酯树脂的质量比大于3：2时，则复合树脂体系对颜填料的分散性以及对基材的润湿性不足，导致涂层的附着力不强。
优选的，所述填料由纳米Al2O3和纳米TiO2复配而成，且纳米Al2O3与纳米TiO2的质量比为1:2。
通过采用上述技术方案，纳米Al2O3和纳米TiO2均具有密度低、强度大、高温稳定性以及化学稳定性好的特点，两者复配作为填料，能够影响填料的填充状态和树脂的孔隙度，从而有效改善树脂的致密性和导热系数。若只添加其中一种物质，会导致其在有机硅树脂中形成偏聚，影响有机硅树脂的性能。
有机硅涂层在高温下失效主要原因在于涂层分解产生孔洞等缺陷，腐蚀介质如02、H20、Cl-等通过涂层缺陷向基体中扩散，并与金属基体发生腐蚀反应。
纳米Al2O3和纳米TiO2为惰性纳米填料，在高温下不易与氧气、水等发生反应，且能够良好的填补有机硅分解产生的孔隙，对腐蚀介质起到良好的物理隔绝性能。
其中，纳米TiO2填料的添加能显著提高涂层的机械强度和附着力、防止涂层中裂纹的扩展、提高涂层的耐候性、延长涂膜的使用寿命等。
填料的添加还能够改善涂层的力学性能。当填料添加过度时，粉体由于具有较大的比表面能和表面活性容易吸附在一起，增加分散难度从而影响耐蚀性能，严重时会破坏涂层粘结性，引起涂层剥落。
当适量添加适量纳米填料时，由于加入填料的颗粒尺寸小、比表面积大、界面大，会阻挡裂纹尖端，防止裂纹在涂层中扩展形成贯穿性缺陷。适量的纳米填料的添加还会与树脂分子产生化学键链接，产生无机-有机结构的耐蚀性分子链，达到良好的耐腐蚀效果。
优选的，所述润湿分散剂为BYK-190、BYK-154、BYK-130中的其中一种。
通过采用上述技术方案，润湿剂的主要作用是降低体系界面张力，使涂料易于在基体表面铺展，提高涂层在基体上的流平性。分散剂的主要作用是吸附在填料表面产生静电排斥，防止填料之间发生团聚、沉降。
BYK-130、BYK-190、BYK-154均能够提高涂料光泽度、降低粘度，改善颜料润湿性，减少研磨过程所需时间并使提高颜料的分散稳定性，同时改善了颜料的流平性。
第二方面，本申请提供一种耐高温有机硅涂层的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐高温有机硅涂层的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按照配方中的比例称取各原料；
S2、将有机硅树脂、饱和聚酯树脂、填料、颜料和溶剂，混合均匀并进行研磨，制得涂料组分Ⅰ；
S3、向涂料组分Ⅰ中加入润湿分散剂，进行搅拌，混合均匀后得到涂料组分Ⅱ；
S4、向涂料组分Ⅱ加入铝银粉搅拌均匀，过滤，得到耐高温有机硅涂料；
S5、将耐高温有机硅涂料涂覆在锅体内表面，干燥后得到耐高温有机硅涂层。
通过采用上述技术方案，上述工艺制备过程简单，制得的耐高温有机硅涂层与不粘锅内表面具有良好的附着力，在长期使用过程中不容易发生脱落现象。
优选的，S2中研磨时间为20-25min，转速为2300-2700rpm。
通过采用上述技术方案，在上述研磨条件下，各原料能够充分进行研磨并混合均匀。
优选的，S5中，干燥温度为280-320℃，干燥时间为20-25min。
通过采用上述技术方案，在上述干燥条件下，耐高温有机硅涂料能够充分进行干燥形成性能良好的耐高温有机硅涂层。
第三方面，本申请提供一种不粘锅，采用如下的技术方案：
一种不粘锅，所述不粘锅内壁涂覆有上述耐高温有机硅涂层。
通过采用上述技术方案，涂覆有上述耐高温有机硅涂层的不粘锅具有良好的不沾性能，且该耐高温有机硅涂层与锅体内表面的附着力强，不容易发生脱落现象，从而提高了不粘锅的使用寿命。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用有机硅树脂与饱和聚酯树脂的复合树脂体系，由于饱和聚酯树脂的添加，弥补了有机硅树脂对颜填料的分散性不好的缺点，改善了复合树脂体系对颜填料的分散性以及对基材的润湿性，从而提高了不粘锅中耐高温有机硅涂层与锅体内表面的附着力；
2、本申请中优选采用纳米Al2O3和纳米TiO2复配组成的填料，由于两者均为惰性纳米填料，在高温下不易与氧气、水等发生反应，且能够良好的填补有机硅分解产生的孔隙，从而提高了耐高温有机硅涂层的防腐蚀性能，同时纳米TiO2填料的添加能显著提高涂层的机械强度和附着力、防止涂层中裂纹的扩展、提高涂层的耐候性和延长涂膜的使用寿命；
3、本申请的方法，工艺简单，制得的耐高温有机硅涂层与锅体具有良好的附着力，且不容易发生脱落现象。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的有机硅树脂选自南京百慕达生物科技有限公司，纯度为50%；纳米TiO2选自北京德科岛金科技有限公司，粒径为200nm，纯度为99.9%；纳米Al2O3选自北京德科岛金科技有限公司的纳米α-Al2O3粉，粒径为20-30nm，纯度为99.9%；饱和聚酯树脂选自淮南市科迪化工科技有限公司的YL9035(TGIC)型饱和聚酯树脂，纯度为99%；BYK-130、BYK-190、BYK-154均选自德国毕克化学公司；铝银粉选自东莞市成氏化工有限公司，目数为1000目；炭黑选自天津亿汇隆化工科技有限公司；溶剂选用碳酸二甲酯，选自上海麦克林生化科技有限公司，纯度为98%。
实施例
实施例1
一种耐高温有机硅涂层的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按照配方中的比例称取各原料，原料的组分和用量见表1；
S2、将有机硅树脂、饱和聚酯树脂、填料、颜料和溶剂，混合均匀并研磨23min，转速为2500rpm，制得涂料组分Ⅰ；
S3、向涂料组分Ⅰ中加入润湿分散剂，进行搅拌，混合均匀后得到涂料组分Ⅱ；
S4、向涂料组分Ⅱ加入铝银粉搅拌均匀，使用200目不锈钢网进行过滤，得到耐高温有机硅涂料；
S5、将耐高温有机硅涂料涂覆在锅体内表面，干燥温度为300℃，干燥23min后得到耐高温有机硅涂层。
实施例2-5
实施例2-5中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于耐高温有机硅涂层的原料组成和用量不同，具体如表1所示。
表1 实施例1-5中耐高温有机硅涂层的原料组成及用量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 实施例1-5中耐高温有机硅涂层的各参数
Figure DEST_PATH_IMAGE004
实施例6
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同且填料用量不变，区别仅在于纳米Al2O3与纳米TiO2的质量比为1:1。
实施例7
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同且填料用量不变，区别仅在于纳米Al2O3与纳米TiO2的质量比为1:5。
实施例8
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同且填料用量不变，区别仅在于填料仅为纳米TiO2。
实施例9
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同且填料用量不变，区别仅在于填料仅为纳米Al2O3。
实施例10
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于有机硅树脂的用量为65g，饱和聚酯树脂的用量为40g。
实施例11
本实施例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于有机硅树脂的用量为60g，饱和聚酯树脂的用量为45g。
对比例
对比例1
本对比例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于原料中不添加填料。
对比例2
本对比例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于原料中不添加饱和聚酯树脂。
对比例3
本对比例中耐高温有机硅涂层的制备方法与实施例1相同，区别仅在于原料中不添加铝银粉。
性能检测试验
将上述实施例1-11和对比例1-3中的耐高温有机硅涂层进行以下测试；
附着力：按照GB/T 1720-1979《漆膜附着力测定法》进行试验；将附着力等级分为一至七级，其中七级附着力最差；
耐水煮稳定性：放入沸水中连续煮10h。
表3 实施例1-5的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
结合实施例1-5并结合表3可以看出，在研磨时间为20-25min，转速为2300-2700rpm的研磨条件下以及干燥温度为280-320℃，干燥时间为20-25min的干燥条件下，耐高温有机硅涂料能够充分干燥且形成的耐高温有机硅涂层性能良好。
结合实施例1和实施例4-5并结合表3可以看出，BYK-130、BYK-190、BYK-154这三种润湿分散剂的效果相近，均能够起到降低涂料粘度，改善颜料润湿性以及减少研磨过程所需时间的效果。
表4 实施例1、实施例6-9和对比例1的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE008
结合实施例1和实施例6-9并结合表4可以看出，纳米Al2O3与纳米TiO2的质量比在1:2时，填料对有机硅涂层的附着力的增强效果最好。当两者质量比小于1:2或者大于1:2时，附着力均有所下降。当单一添加纳米Al2O3或纳米TiO2时，制得的有机硅涂层附着力等级较高，容易发生涂层剥落现象。
结合实施例1和对比例1并结合表4可以看出，对比例1测得的附着力等级为二级，而实施例1测得的附着力等级为一级，说明填料能够提高耐高温有机硅涂层的附着力，从而提高不粘锅的使用寿命。
同时，对比例1水煮前和水煮后的光泽有明显变化，其原因在于填料在高温下不易与氧气、水等发生反应，从而提高耐高温有机硅涂层的耐水煮性能。
表5 实施例1、实施例10-11和对比例2的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE010
结合实施例1和实施例10-11并结合表5可以看出，有机硅树脂与饱和聚酯树脂的质量比为3:2时，制得的耐高温有机硅涂层性能最佳。当有机硅树脂与饱和聚酯树脂的质量比大于3:2时，附着力下降；当有机硅树脂与饱和聚酯树脂的质量比小于3:2时，附着力不变。
其原因在于：有机硅树脂和所述饱和聚酯树脂的质量比大于3：2时，复合树脂体系对颜填料的分散性以及对基材的润湿性不足，从而导致涂层的附着力不强。
结合实施例1和对比例2并结合表5可以看出，对比例2测得的附着力等级为二级，而实施例1测得的附着力等级为一级，说明饱和聚酯树脂能够显著提高耐高温有机硅涂层的附着力。
表6 实施例1和对比例3的检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE012
结合实施例1和对比例3并结合表6可以看出，实施例1的附着力等级与对比例3相同，实施例1的耐高温性能略优于对比例3，实施例1的耐水煮稳定性也略优于对比例3，且实施例1水煮前和水煮后的光泽无明显变化，但对比例3水煮前和水煮后的光泽变化较为明显，说明在耐高温有机硅涂层的制备过程中添加铝银粉有利于提高耐高温有机硅涂层的耐高温性能和耐水煮性能。
应用例
一种不粘锅，锅体内表面涂覆有实施例1的耐高温有机硅涂层。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐高温有机硅涂层，其特征在于，按质量份数计，包括如下组分：有机硅树脂60-65份、饱和聚酯树脂40-45份、填料15-18份、颜料1-2份、铝银粉1-2份、润湿分散剂1-3份、溶剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温有机硅涂层，其特征在于：所述有机硅树脂和所述饱和聚酯树脂的质量比为3：2。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温有机硅涂层，其特征在于：所述填料由纳米Al2O3和纳米TiO2复配而成，且纳米Al2O3与纳米TiO2的质量比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温有机硅涂层，其特征在于：所述润湿分散剂为BYK-130、BYK-190、BYK-154中的其中一种。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种耐高温有机硅涂层的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、按照配方中的比例称取各原料；
S2、将有机硅树脂、饱和聚酯树脂、填料、颜料和溶剂，混合均匀并进行研磨，制得涂料组分Ⅰ；
S3、向涂料组分Ⅰ中加入润湿分散剂，进行搅拌，混合均匀后得到涂料组分Ⅱ；
S4、向涂料组分Ⅱ加入铝银粉搅拌均匀，过滤，得到耐高温有机硅涂料；
S5、将耐高温有机硅涂料涂覆在锅体内表面，干燥后得到耐高温有机硅涂层。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温有机硅涂层的制备方法，其特征在于：S2中研磨时间为20-25min，转速为2300-2700rpm。
7.根据权利要求5所述的一种耐高温有机硅涂层的制备方法，其特征在于：S5中，干燥温度为280-320℃，干燥时间为20-25min。
8.一种不粘锅，其特征在于：所述不粘锅内壁涂覆有权利要求1-5任一项所述的耐高温有机硅涂层。
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