CN113248986A - 一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法 - Google Patents

一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒10%‑15 wt%，改性氧化锌颗粒1%‑5wt%，聚四氟乙烯乳液80%‑89 wt%。本发明的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法，首先对纳米碳化硅及微米氧化锌颗粒进行表面改性，随后将颗粒添加入聚四氟乙烯乳液中，高速搅拌使颗粒分散均匀，构建纳米/微米复合粒子结构，在有效改善单一超细粒子团聚问题的同时，复合粒子结构更可有效提高耐磨性能，解决了特氟龙涂层易磨损，使用寿命短的问题，涂层具有优异的耐磨性和疏水性。

Description

一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及不沾烘焙器具领域，尤其是涉及一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法。
背景技术
特氟龙（聚四氟乙烯）具有优异的化学、高温稳定性以及良好的润滑及疏水性能，被广泛用作厨具和水管内壁防腐润滑涂层。然而特氟龙涂层本身质地较软，用于厨具表面时，经日常清洁摩擦后易造成磨损脱落，尤其在油盐环境下更是加剧了涂层的脱落，极大缩短了厨具表面涂层的使用寿命。
目前，在特氟龙涂层中添加硬质颗粒以抵抗涂层磨损已被证实有效。然而硬质颗粒只有在一定尺寸下才可以发挥其优异特性，进而提高特氟龙涂层的耐磨性。纳米颗粒比表面积大，表面能较大，添加过程容易相互吸附产生团聚现象，反而造成涂层内部不均匀，极大影响颗粒的添加效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法，通过加入表面改性后的纳米级硬质颗粒，以提高涂层耐磨性能，并且不降低其疏水性能。
本发明采用的技术方案是：
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒10%-15 wt %，改性氧化锌颗粒1%-5wt %，聚四氟乙烯乳液80%-89%。
优选的是，所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层总厚约20-30μm，所述底漆厚度为10-15μm，所述面漆厚度为10-15μm。
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用硅烷偶联剂KH570对氧化锌颗粒进行表面改性，得到改性氧化锌颗粒；
S4.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，得到底漆层；
S5.将改性碳化硅颗粒、改性氧化锌颗粒和聚四氟乙烯乳液混合搅拌8～12min，得到混合料；
S6.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
优选的是，所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，所述步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入5%-10wt%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13. 将混合物A中加入直径为300-500nm的碳化硅颗粒，室温下磁力搅拌3～4h，得到混合液B；
S14.将混合液B以10000～12000r/min的转速离心处理10～15min后，用无水乙醇清洗3～5次，得到粉末；
S15.将粉末置于70℃～80℃烘干箱内，烘干12h～14h，得到修饰碳化硅颗粒。
优选的是，所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，所述步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散30～35min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加2%-5wt%的聚乙二醇，50℃～55℃下恒温磁力搅拌5～6h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理10～12min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S24.将粉末置于60℃～70℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
6.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
S31.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S32.将混合溶剂中加入直径1-5μm的ZnO颗粒，室温下超声分散30～35min，得到混合物E；
S33.将混合物E转移至三口烧瓶，加入乙酸调节PH值＜7，呈弱酸性，随后85℃～90℃下恒温磁力搅拌2～3h，待搅拌稳定后，滴加5%~8%的硅烷偶联剂KH570，得到混合物F；
S34.将混合物F充分搅拌至反应完全，之后将悬浊液以10000r/min的转速离心处理10～15min，并用无水乙醇清洗三次，随后干燥，得到改性氧化锌颗粒。
优选的是，所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，所述步骤S4固化处理温度为180℃～190℃，固化处理时间为3～6min。
优选的是，所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，所述步骤S6固化处理温度为400℃～420℃，固化处理时间为10min～12min。
本发明的优点在于：
（1）本发明的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法，通过添加改性后的无机颗粒，可得到一种均匀致密的特氟龙涂层，通过加入纳米碳化硅一类硬质颗粒均匀分散在涂层中，极大提高了复合涂层的耐磨性能，同时加入的微米氧化锌颗粒具有减磨作用，更细小的硬质碳化硅颗粒围绕在氧化锌周围，起到固定作用，两种颗粒相互协调增加涂层的耐磨性；聚四氟乙烯分子链上的CF3与-CF2-基团的表面能极低，可以提高纳米级碳化硅粒子的疏水性能和耐渗入性。
（2）本发明的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法，首先对纳米碳化硅及微米氧化锌颗粒进行表面改性，随后将颗粒添加入聚四氟乙烯乳液中，高速搅拌使颗粒分散均匀，构建纳米/微米复合粒子结构，在有效改善单一超细粒子团聚问题的同时，复合粒子结构更可有效提高耐磨性能，解决了特氟龙涂层易磨损，使用寿命短的问题，涂层具有优异的耐磨性和疏水性。
（3）本发明的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层及其制备方法，磨损实验测定，所制备涂层耐磨性能显著提升，涂层磨穿次数相比于未经耐磨改性前的1000-1500次提升到8000-10000次，提升近十倍，与此同时，其疏水性能没有明显下降，甚至稍比基体有所提高，整个制备过程无毒绿色环保，能够广泛应用于食品行业内，尤其是不沾类烘焙器具。
附图说明
图1为实施例1的PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌、疏水角图。
图2为实施例2的PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌、疏水角图。
图3为实施例3的PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌、疏水角图。
图4为实施例4的PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌、疏水角图。
图5为涂层表面纳米碳化硅/微米氧化锌复合粒子分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
纳米/微米粒子复合可进一步改善单一纳米粒子的团聚问题，充分发挥纳米颗粒的优异特性。因为纳米/微米复合粒子不仅具有单一粒子所具备的表面效应，体积效应和量子尺寸效应，同时改善了单一粒子的表面性质，增大了两种甚至多种组分的接触面积，从而改善团聚问题。更重要的是通过对粒子种类和尺寸的选择可实现对粒子表面特性和功能的设计。
纳米SiC用于填充聚合物材料时，可以有效增加材料的强度和刚度，并提高材料的耐磨性。ZnO本身具有一定的强度和硬度，且润滑效果较好，在涂层中起到了承受、分散和传递载荷的作用。另外粒子尺寸小、比表面积大，与聚合物间的界面面积及其相互作用大，可获得较为理想的界面结合强度。更细小的纳米碳化硅颗粒围绕在微米氧化锌颗粒周围，起到固定作用，两种颗粒相互协调在增加涂层的耐磨性的同时也减少了粒子的团聚现象。在聚四氟乙烯中加入氧化锌后，提高了涂层承载能力的同时又起到和碳化硅颗粒相互固定的作用。本发明中通过选择适当的表面改性方法对纳米碳化硅和微米氧化锌粒子进行表面改性，在特氟龙涂层中构造纳米碳化硅/微米氧化锌复合粒子结构，进而改善添加粒子的团聚现象，使得特氟龙涂层耐磨性能进一步得到提升。
实施例1
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒10wt%，改性氧化锌颗粒5wt%，聚四氟乙烯乳液85wt%。
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用硅烷偶联剂KH570对氧化锌颗粒进行表面改性，得到改性氧化锌颗粒；
S4.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，固化处理温度为180℃，固化处理时间为5min，得到底漆层；
S5.将改性碳化硅颗粒、改性氧化锌颗粒和聚四氟乙烯乳液以3000r/min的转速混合搅拌10min，得到混合料；
S6.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，固化处理温度为400℃，固化处理时间为10min，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入6wt%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13. 将混合物A中加入直径为500nm的碳化硅颗粒，室温20℃下磁力搅拌3～4h，得到混合液B；
S14.将混合液B以10000r/min的转速离心处理10min后，用无水乙醇清洗3次，得到粉末；
S15.将粉末置于70℃烘干箱内，烘干12h，得到修饰碳化硅颗粒。
步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散30min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加2wt%的聚乙二醇，50℃下恒温磁力搅拌5h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理10min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S24.将粉末置于60℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
步骤S3具体为：
S31.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S32.将混合溶剂中加入直径1μm的ZnO颗粒，室温下超声分散30min，得到混合物E；
S33.将混合物E转移至三口烧瓶，加入乙酸调节PH值＜7，呈弱酸性，随后85℃下恒温磁力搅拌2h，待搅拌稳定后，滴加6%的硅烷偶联剂KH570，得到混合物F；
S34.将混合物F充分搅拌至反应完全，之后将悬浊液以10000r/min的转速离心处理10min，并用无水乙醇清洗三次，随后干燥，得到改性氧化锌颗粒。
本实施例中通过采用空气喷涂法制备SiC/ZnO/PTFE复合涂层。在室温（20℃）下，摩擦磨损实验采用的是往复式耐磨仪，实验方法为往复式摩擦磨损实验，测试参数为：摩擦副为3M百洁布，载荷为1100g；磨损实验结果表明：该复合涂层在室温（20℃）下，涂层磨穿次数较普通特氟龙涂层提升近10倍。静态接触角测试结果表明：接触角较普通特氟龙涂层增加了16.5%；中性盐雾实验结果表明：576h下，涂层未见异常，无腐蚀现象，表明涂层均匀致密，与基体结合牢固。附图图一（a）（b）（c）（d）对应PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌和疏水角，疏水角分别为91.91°和107.07°。
实施例2
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒12wt%，改性氧化锌颗粒3wt%，聚四氟乙烯乳液85wt%。
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用硅烷偶联剂KH570对氧化锌颗粒进行表面改性，得到改性氧化锌颗粒；
S4.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，固化处理温度为180℃，固化处理时间为3min，得到底漆层；
S5.将改性碳化硅颗粒、改性氧化锌颗粒和聚四氟乙烯乳液混合搅拌8min，得到混合料；
S6.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，固化处理温度为400℃，固化处理时间为12min，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入5%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13.将混合物A中加入直径为300nm的碳化硅颗粒，室温下磁力搅拌4h，得到混合液B；
S14.将混合液B以10000r/min的转速离心处理10min后，用无水乙醇清洗3次，得到粉末；
S15.将粉末置于70℃烘干箱内，烘干12h，得到修饰碳化硅颗粒。
步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散30min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加2%的聚乙二醇，50℃下恒温磁力搅拌5h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理10min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S25.将粉末置于70℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
步骤S3具体为：
S31.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S32.将混合溶剂中加入直径1μm的ZnO颗粒，室温下超声分散30min，得到混合物E；
S33.将混合物E转移至三口烧瓶，加入乙酸调节PH值＜7，呈弱酸性，随后85℃下恒温磁力搅拌2h，待搅拌稳定后，滴加5%的硅烷偶联剂KH570，得到混合物F；
S34.将混合物F充分搅拌至反应完全，之后将悬浊液以10000r/min的转速离心处理10min，并用无水乙醇清洗三次，随后干燥，得到改性氧化锌颗粒。
本实施例中通过采用空气喷涂法制备SiC/ZnO/PTFE复合涂层。在室温（20℃）下，摩擦磨损实验采用的是往复式耐磨仪，实验方法为往复式摩擦磨损实验，测试参数为：摩擦副为3M百洁布，载荷为1100g；磨损实验结果表明：该复合涂层在室温（20℃）下，涂层磨穿次数较普通特氟龙涂层提升15倍。静态接触角测试结果表明：接触角较普通特氟龙涂层增加了20.5%，中性盐雾实验结果表明：576h下，涂层未见异常，无气泡腐蚀现象，表明涂层均匀致密，与基体结合牢固。附图图二（a）（b）（c）（d）分别为PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌和疏水角，疏水角分别为91.91°和110.77°。
实施例3
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒15wt%，改性氧化锌颗粒5wt%，聚四氟乙烯乳液80%。
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用硅烷偶联剂KH570对氧化锌颗粒进行表面改性，得到改性氧化锌颗粒；
S4.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，固化处理温度为190℃，固化处理时间为3min，得到底漆层；
S5.将改性碳化硅颗粒、改性氧化锌颗粒和聚四氟乙烯乳液混合搅拌12min，得到混合料；
S6.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，固化处理温度为420℃，固化处理时间为10min，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入10wt%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13. 将混合物A中加入直径为500nm的碳化硅颗粒，室温下磁力搅4h，得到混合液B；
S14.将混合液B以12000r/min的转速离心处理15min后，用无水乙醇清洗5次，得到粉末；
S15.将粉末置于80℃烘干箱内，烘干14h，得到修饰碳化硅颗粒。
步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散35min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加5wt%的聚乙二醇，55℃下恒温磁力搅拌6h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理12min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S25.将粉末置于70℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
步骤S3具体为：
S31.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S32.将混合溶剂中加入直径5μm的ZnO颗粒，室温下超声分散35min，得到混合物E；
S33.将混合物E转移至三口烧瓶，加入乙酸调节PH值＜7，呈弱酸性，随后90℃下恒温磁力搅拌3h，待搅拌稳定后，滴加8%的硅烷偶联剂KH570，得到混合物F；
S34.将混合物F充分搅拌至反应完全，之后将悬浊液以10000r/min的转速离心处理15min，并用无水乙醇清洗三次，随后干燥，得到改性氧化锌颗粒。
本实施例中通过采用空气喷涂法制备SiC/ZnO/PTFE复合涂层，在室温（20℃）下，摩擦磨损实验采用的是往复式耐磨仪，实验方法为往复式摩擦磨损实验，测试参数为：摩擦副为3M百洁布，载荷为1100g；磨损实验结果表明：该复合涂层在室温（20℃）下，涂层磨穿次数较普通特氟龙涂层提升12倍；静态接触角测试结果表明：接触角较普通特氟龙涂层增加了16.6%；中性盐雾实验结果表明：576h下，涂层未见异常，无腐蚀现象，表明涂层均匀致密，与基体结合牢固。附图图三（a）（b）（c）（d）分别为PTFE涂层和SiC/ZnO/PTFE复合涂层磨痕形貌和疏水角，疏水角分别为91.91°和107.15°。
实施例4
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其中，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒15 wt %，聚四氟乙烯乳液85%。
一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其中，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，固化处理温度为180℃，固化处理时间为5min，得到底漆层；
S4.将改性碳化硅颗粒和聚四氟乙烯乳液混合搅拌10min，得到混合料；
S5.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，固化处理温度为400℃，固化处理时间为10min，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入6wt%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13. 将混合物A中加入直径为500nm的碳化硅颗粒，室温下磁力搅拌3h，得到混合液B；
S14.将混合液B以10000r/min的转速离心处理10min后，用无水乙醇清洗3～5次，得到粉末；
S15.将粉末置于70℃烘干箱内，烘干12h，得到修饰碳化硅颗粒。
步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散30min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加2%的聚乙二醇，50℃下恒温磁力搅拌5h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理10min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S24.将粉末置于60℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
在室温（20℃）下，摩擦磨损实验采用的是往复式耐磨仪，实验方法为往复式摩擦磨损实验，测试参数为：摩擦副为3M百洁布，垂直载荷为1100g。
本实施例中通过采用空气喷涂法制备SiC/PTFE复合涂层，在室温（20℃）下，摩擦磨损实验采用的是往复式耐磨仪，实验方法为往复式摩擦磨损实验，测试参数为：摩擦副为3M百洁布，载荷为1100g；磨损实验结果表明：该复合涂层在室温（20℃）下，涂层磨穿次数较普通特氟龙涂层提升2~3倍；静态接触角测试结果表明：接触角较普通特氟龙涂层增加了17.8%；中性盐雾实验结果表明：576h下，涂层未见异常，无腐蚀现象，表明涂层均匀致密，与基体结合牢固。附图图四（a）（b）（c）（d）分别为PTFE涂层和SiC /PTFE复合涂层磨痕形貌和疏水角，疏水角分别为91.91°和108.25°。
通过添加改性后的无机颗粒，可得到一种均匀致密的特氟龙涂层；通过加入纳米碳化硅一类硬质颗粒均匀分散在涂层中，极大提高了复合涂层的耐磨性能，同时加入的微米氧化锌颗粒具有减磨作用，更细小的硬质碳化硅颗粒围绕在氧化锌周围，起到固定作用，两种颗粒相互协调增加涂层的耐磨性；聚四氟乙烯分子链上的CF3与-CF2-基团的表面能极低，可以提高纳米级碳化硅粒子的疏水性能和耐渗入性；经磨损实验测定，所制备涂层耐磨性能显著提升；在室温（20℃）下，摩擦磨损实验涂层磨穿次数相比于未经耐磨改性前的1000-1500次提升到10000-15000次，提升近十五倍，与此同时，其疏水性能没有明显下降，甚至稍比基体有所提高；整个制备过程无毒绿色环保，能够广泛应用于食品行业内，尤其是不沾类烘焙器具。
本发明通过添加改性后的陶瓷纳米粒子有望在不降低其疏水性能的基础上解决聚四氟乙烯涂层易磨损的缺点；本发明制备无机颗粒/聚四氟乙烯涂层具有优异的耐磨性和疏水性，并且绿色安全，可应用于不沾类烘焙器具涂层的使用，有效解决了不沾类烘焙器具不耐磨，使用寿命低的问题。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其特征在于，所述涂层包括底漆层和面漆层，按质量百分数计，所述面漆层包括以下组分：改性碳化硅颗粒10%-15 wt %，改性氧化锌颗粒1%-5wt %，聚四氟乙烯乳液80%-89wt%。
2.根据权利要求1所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层，其特征在于，所述涂层总厚约20-30μm，所述底漆厚度为10-15μm，所述面漆厚度为10-15μm。
3.一种无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.采用正硅酸乙酯对碳化硅颗粒进行表面修饰，得到修饰碳化硅颗粒；
S2.采用聚乙二醇对修饰碳化硅颗粒进行表面改性，得到改性碳化硅颗粒；
S3.采用硅烷偶联剂KH570对氧化锌颗粒进行表面改性，得到改性氧化锌颗粒；
S4.采用空气喷涂法在铝合金基体上均匀喷涂底漆，之后固化处理，得到底漆层；
S5.将改性碳化硅颗粒、改性氧化锌颗粒和聚四氟乙烯乳液混合搅拌8～12min，得到混合料；
S6.将混合料通过空气喷涂法在底漆层上均匀喷涂，固化处理，得到无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层。
4.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
S11.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S12.将混合溶剂中加入5%-10wt%的正硅酸乙酯，同时调节PH值至7～8，得到混合物A；
S13. 将混合物A中加入直径为300-500nm的碳化硅颗粒，室温下磁力搅拌3～4h，得到混合液B；
S14.将混合液B以10000～12000r/min的转速离心处理10～15min后，用无水乙醇清洗3～5次，得到粉末；
S15.将粉末置于70℃～80℃烘干箱内，烘干12h～14h，得到修饰碳化硅颗粒。
5.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S22.将混合溶剂中加入修饰碳化硅颗粒，室温下超声分散30～35min，得到混合物C；
S23.将混合物C中滴加2%-5wt%的聚乙二醇，50℃～55℃下恒温磁力搅拌5～6h使溶液充分反应，得到混合物D；
S24.将混合物D以10000r/min的转速离心处理10～12min，并用无水乙醇清洗三次，得到粉末；
S24.将粉末置于60℃～70℃烘干箱内，烘干12h，得到改性碳化硅颗粒。
6.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
S31.配置V乙醇：V去离子水=1：5的混合溶剂；
S32.将混合溶剂中加入直径1-5μm的ZnO颗粒，室温下超声分散30～35min，得到混合物E；
S33.将混合物E转移至三口烧瓶，加入乙酸调节PH值＜7，呈弱酸性，随后85℃～90℃下恒温磁力搅拌2～3h，待搅拌稳定后，滴加5%~8%的硅烷偶联剂KH570，得到混合物F；
S34.将混合物F充分搅拌至反应完全，之后将悬浊液以10000r/min的转速离心处理10～15min，并用无水乙醇清洗三次，随后干燥，得到改性氧化锌颗粒。
7.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S4固化处理温度为180℃～190℃，固化处理时间为3～6min。
8.根据权利要求3所述的无机颗粒/聚四氟乙烯复合疏水耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S6固化处理温度为400℃～420℃，固化处理时间为10min～12min。
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