CN113292878B - 一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法 - Google Patents

一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及涂料领域，具体公开了一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法。涂料按质量份数计包括如下组分：热固性丙烯酸树脂60‑80份，氨基树脂19‑27份，过硫酸铵1‑3份，纳米粒子2‑5份，固化剂1‑5份，催化剂0.2‑0.8份，溶剂5‑15份，助剂3‑5份；其制备方法为：将热固性丙烯酸树脂和氨基树脂混合，然后加入助剂，混合均匀后加入甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸铵、纳米粒子、催化剂和溶剂，再次混合均匀，然后加入固化剂，混合均匀得到涂料。本申请的涂料可用于涂覆在304不锈钢刀具表面，其具有强度高，耐候性好的优点。

Description

一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及涂料领域，更具体地说，它涉及一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法。
背景技术
304不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性，适用于制作刀具。
304不锈钢在干燥的室内环境中使用效果非常好，但是在乡村和城市要想在户外保持其外观，就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。
通常，采用在刀具表面涂覆一层涂料以便于清洁。其中，热固性丙烯酸树脂为原料制备的涂料具有优异的光泽、耐溶剂性和耐候性等优点，但是由于丙烯酸树脂涂料强度不高，从而导致该涂料固化后形成的漆膜硬度较低，容易发生损坏。
发明内容
为了改善以热固性丙烯酸树脂制备的涂料强度不足的问题，本申请提供一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料，采用如下的技术方案：
一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料，按质量份数计，原料包括如下组分：
热固性丙烯酸树脂 60-80份
氨基树脂 19-27份
甲基丙烯酸羟乙酯 1-3份
过硫酸铵 1-3份
纳米粒子 2-5份
固化剂 1-5份
催化剂 0.2-0.8份
溶剂 5-15份
助剂3-5份。
通过采用上述技术方案，热固性丙烯酸树脂的相对分子量较低，其分子结构为长直链，没有发生交联时强度低，容易拉断且没有弹性，加入氨基树脂后，氨基树脂会与热固性丙烯酸树脂发生反应，在线型的分子之间产生化学键，使得线型分子相互连接在一起，形成网状结构，从而提高涂料的强度和弹性。同时，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的复合树脂体系制得的涂料具有优异的光泽、硬度、耐溶剂性、耐候性。
优选的，所述热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比为（3-4）：1。
通过采用上述技术方案，热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比在（3-4）：1的范围内时，制得的涂料性能最佳。
热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比大于4：1时，制得的涂料强度和弹性发生下降。
优选的，所述氨基树脂为脲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷。
通过采用上述技术方案，脲醛树脂和聚酰胺多胺环氧氯丙烷均能够提高热固性丙烯酸树脂的强度，从而提高涂料固化后漆膜的硬度。
优选的，所述脲醛树脂经丁醇改性处理。
通过采用上述技术方案，经过丁醇改性后的脲醛树脂，由于引入了醚键，改善了溶解性。
优选的，所述纳米粒子为无机粒子和稀土粒子中的其中一种或两者的混合物。
通过采用上述技术方案，纳米粒子的添加，能够提高涂料的强度，当纳米粒子为无机粒子和稀土粒子的混合物时，对涂料强度的提升效果最佳。
优选的，所述稀土粒子为氧化铈、氧化锆、氧化铈-氧化锆固溶体中的其中一种或两种以上的混合物。
通过采用上述技术方案，添加稀土粒子能够提高涂料的强度，且稀土粒子为氧化铈-氧化锆固溶体时，由于氧化铈-氧化锆固溶体本身具备高的储氧能力和良好的热稳定性，且该固溶体相较于氧化铈或氧化锆而言具有更高的韧性和塑性，故对涂料强度的提升效果较单一添加氧化铈或氧化锆更为明显。
优选的，所述无机粒子为纳米二氧化硅或纳米二氧化锆。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅和纳米二氧化锆能够改善涂料的耐候性和悬浮稳定性，大幅提高涂膜与刀具的结合强度，增加涂膜的硬度，还能够改善表面自洁能力。
优选的，所述纳米粒子经硅烷偶联剂处理。
通过采用上述技术方案，经硅烷偶联剂处理后的纳米粒子添加至树脂体系中，相较于未经硅烷偶联剂处理的纳米粒子而言，涂层的硬度得到提高，同时涂层的附着力也得到提高。
第二方面，本申请提供一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取各原料；
S2、将热固性丙烯酸树脂和氨基树脂混合，得到混合物一；
S3、向混合物一中加入助剂，混合均匀得到混合物二；
S4、向混合物二中加入甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸铵、纳米粒子、催化剂和溶剂，得到混合物三；
S5、向混合物三中加入固化剂，混合均匀得到涂料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用热固定丙烯酸树脂与氨基树脂复合的树脂体系，由于两者会发生反应形成网状结构，从而提高涂料的强度和弹性；
2、本申请中优选采用脲醛树脂经丁醇改性，由于引入了醚键，从而改善了脲醛树脂的溶解性。
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。
本申请中助剂包括防沉剂、分散剂和消泡剂。
本申请中热固性丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚酰胺多胺环氧氯丙烷、氧化铈-氧化锆固溶体、硅烷偶联剂均为市售。
实施例
一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取各原料；
S2、将热固性丙烯酸树脂和氨基树脂混合，搅拌过程中加入防沉剂，得到混合物一；
S3、向混合物一中加入分散剂和消泡剂，混合均匀得到混合物二；
S4、向混合物二中加入甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸铵、纳米粒子、催化剂和溶剂，得到混合物三；
S5、向混合物三中加入固化剂，混合均匀得到涂料。
其中，氨基树脂为脲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷；脲醛树脂经丁醇改性处理；纳米粒子经硅烷偶联剂处理，本申请中采用KH550。
实施例1
一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取各原料，原料的组分及用量见表1所示；
S2、将热固性丙烯酸树脂和脲醛树脂按质量比为3:1进行混合，搅拌过程中加入防沉剂，得到混合物一；
S3、向混合物一中加入分散剂和消泡剂，混合均匀得到混合物二；
S4、向混合物二中加入甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸铵、纳米粒子、催化剂和溶剂，得到混合物三；
其中，纳米粒子为纳米二氧化硅和氧化铈-氧化锆固溶体的混合物，且该纳米粒子经硅烷偶联剂处理；
纳米粒子的处理：将纳米粒子放入水:乙醇为1: 1的KH550溶液中，在温度为80℃的条件下加热1h，取出然进行烘干；
S5、向混合物三中加入固化剂，混合均匀得到涂料。
实施例2-4
实施例2-4中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于原料的组分及用量不同，具体如表1所示。
表1 实施例1-4中涂料的组分及用量
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例5
本实施例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于热固性丙烯酸树脂为与氨基树脂的质量比为4:1，原料总质量保持不变，其余组分及其含量保持不变。
实施例6
本实施例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比为5:1，原料总质量保持不变，其余组分及其含量保持不变。
实施例7
本实施例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于脲醛树脂不经过丁醇改性处理。
实施例8-11
实施例8-11中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于纳米粒子的组分及用量不同，具体如表2所示。
表2 实施例8-11中纳米粒子的组分及用量
Figure 97180DEST_PATH_IMAGE002
实施例12
本实施例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于纳米粒子不经过硅烷偶联剂处理。
对比例
对比例1
本对比例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于原料中不添加氨基树脂，热固性丙烯酸树脂为100份。
对比例2
本对比例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于原料中不添加氨基树脂，其余组分及其含量保持不变。
对比例3
本对比例中涂料的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于原料中不添加纳米粒子，其余组分及其含量保持不变。
试验方法
硬度：按照标准ASTM D3363-2005《铅笔试验法测定涂膜硬度的标准试验方法》进行试验；
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。
表3 实施例1-12和对比例1-3的试验结果
Figure DEST_PATH_IMAGE003
结合实施例1-3并结合表3可以看出，由本申请的涂料固化后形成的漆膜具有足够的硬度和良好的附着力，在长时间使用过程中不容易发生损坏。
其原因可能在于：热固性丙烯酸树脂没有发生交联时强度低，容易拉断且没有弹性，加入氨基树脂后，氨基树脂与热固性丙烯酸树脂发生反应，形成网状结构，从而提高涂料的强度和弹性。
结合实施例1、实施例4和实施例7并结合表3可以看出，由于实施例1中氨基树脂选用经过丁醇改性后的脲醛树脂，相较于实施例4选用聚酰胺多胺环氧氯丙烷而言，实施例4中漆膜的硬度以及附着力均与实施例1相近。
由于实施例1中氨基树脂选用经过丁醇改性后的脲醛树脂，相较于实施例7中选用未经过丁醇改性后的脲醛树脂而言，实施例1中漆膜的硬度与实施例7相近，附着力也与实施例7一致。
结合实施例1和实施例5-6并结合表3可以看出，实施例1中热固性丙烯酸树脂为与氨基树脂的质量比为3:1，实施例5中热固性丙烯酸树脂为与氨基树脂的质量比为4:1，实施例1漆膜的硬度以及附着力与实施例5相近。
说明热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比在（3-4）：1的范围内时，制得的涂料性能优异。
实施例1中热固性丙烯酸树脂为与氨基树脂的质量比为3:1，实施例6中热固性丙烯酸树脂为与氨基树脂的质量比为5:1，实施例1漆膜的硬度以及附着力大于实施例5。
其原因可能在于：热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比大于4：1时，制得的涂料强度和弹性发生下降，从而降低漆膜的硬度和附着力。
结合实施例1、实施例8-11和对比例3并结合表3可以看出，实施例1中纳米粒子为纳米二氧化硅和氧化铈-氧化锆固溶体的混合物，实施例8中纳米粒子为纳米二氧化锆和氧化铈-氧化锆固溶体的混合物，这两者漆膜的硬度和附着力相近。
实施例9中纳米粒子为纳米二氧化锆和氧化铈的混合物，这两者漆膜的硬度小于实施例1；实施例10中纳米粒子仅为纳米二氧化硅，其漆膜的硬度明显小于实施例1；实施例11中纳米粒子仅为氧化铈-氧化锆固溶体，其漆膜的硬度小于实施例1，但是大于实施例10；对比例3中未添加纳米粒子，相较于实施例1而言，其漆膜硬度明显下降。
根据上述结论，可以得出纳米粒子的添加，能够提高涂料的强度，当纳米粒子为无机粒子和稀土粒子的混合物时，对涂料强度的提升效果最佳。同时，当稀土粒子为氧化铈-氧化锆固溶体时，由于氧化铈-氧化锆固溶体本身具备高的储氧能力和良好的热稳定性，且该固溶体相较于氧化铈或氧化锆而言具有更高的韧性和塑性，故对漆膜硬度的提升效果较单一添加氧化铈或氧化锆更为明显。
结合实施例1和实施例12并结合表3可以看出，实施例12中漆膜硬度小于实施例1，说明经过硅烷偶联剂处理的纳米粒子能能够进一步提高涂料的强度，从而提高漆膜的硬度。
其原因可能在于：没有经过硅烷偶联剂处理的纳米粒子呈团聚状态，经过硅烷偶联剂处理后，纳米粒子在复合树脂体系中分散良好且呈架桥状态，从而改善漆膜硬度。
结合实施例1和对比例1-2并结合表3可以看出，对比例1-2中不添加氨基树脂制得的涂料，其漆膜硬度明显小于实施例1。
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 (3)

1.一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料，其特征在于，按质量份数计，原料包括如下组分：
热固性丙烯酸树脂 60-80份
氨基树脂 19-27份
过硫酸铵 1-3份
纳米粒子 2-5份
固化剂 1-5份
催化剂 0.2-0.8份
溶剂 5-15份
助剂 3-5份；
所述热固性丙烯酸树脂与氨基树脂的质量比为（3-4）：1，所述氨基树脂为脲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷，所述脲醛树脂经丁醇改性处理；所述纳米粒子为氧化铈-氧化锆固溶体与无机粒子的混合物，所述无机粒子为纳米二氧化硅或纳米二氧化锆。
2.根据权利要求1所述的一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料，其特征在于：所述纳米粒子经硅烷偶联剂处理。
3.如权利要求1-2任一项所述的一种涂覆于304不锈钢刀具表面的涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按比例称取各原料；
S2、将热固性丙烯酸树脂和氨基树脂混合，得到混合物一；
S3、向混合物一中加入助剂，混合均匀得到混合物二；
S4、向混合物二中加入甲基丙烯酸羟乙酯、过硫酸铵、纳米粒子、催化剂和溶剂，得到混合物三；
S5、向混合物三中加入固化剂，混合均匀得到涂料。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: A kind of coating applied to the surface of 304 stainless steel cutting tool and preparation method thereof

Effective date of registration: 20220810

Granted publication date: 20220607

Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Ningbo Fenghua sub branch

Pledgor: NINGBO BAILI KNIFE Co.,Ltd.

Registration number: Y2022330001701

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