CN115093788B - 一种用于辊涂的水性单层不粘涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于辊涂的水性单层不粘涂料，包括成膜树脂，成膜树脂选自：聚醚砜，以及聚苯硫醚、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚亚苯基砜树脂、无定形二氧化硅溶胶和水性硅氧烷中的一种或两种以上组合物；和至少一种含氟聚合物树脂或两种以上的组合物，氟聚合物树脂选自聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物；和至少一种辅助成膜树脂，辅助成膜树脂选自水溶性聚氨酯树脂、碱溶胀型丙烯酸树脂或丙烯酸乳液树脂；和去离子水。该涂料在溶剂型聚醚砜涂层的基础上，增加含氟聚合物树脂以及辅助成膜树脂，大大提升了涂料的附着力，实现辊涂成膜，提升涂层的热硬度，降低VOC排放，在光滑表面具有优异附着力。

Description

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料

技术领域

本发明属于涂料领域，尤其是涉及一种用于辊涂的水性单层不粘涂料。

背景技术

众所周知，目前市场上用于辊涂的不粘涂料一般为溶剂型聚醚砜或水性双层或多层涂料。溶剂型聚醚砜涂料VOC含量高达750g/L以上，带来巨大的环境处理成本。而水性双层或多层涂料施工工艺复杂，附着力、柔韧性差，辊涂后后加工成型容易使涂料开裂或剥离，只能用于一些浅拉伸成型的煎锅、煎盘。

水性不粘涂料因其对于基材的附着性较差，因此，对基材的前处理粗化的要求较高，一般需要Ra2.5微米以上的粗糙度，而铝材和镀铝铁材表面的粗糙度都在1微米一下，因此，一般的水性不粘涂料要求对基材进行粗化处理，以满足附着性能的需求。而在卷涂工业中，粗化基材表面是一个非常复杂而昂贵的工艺，因此，在现有技术条件下，人们往往选择VOC排放较大的溶剂型涂料作为卷材的辊涂涂料。

另外，在卷涂工业中，水性涂料存在着诸多的弊病，如流平性、润湿性和附着力等，因此，水性涂料在卷涂工业中应用极少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于辊涂的水性单层不粘涂料，能够解决上述问题中的至少一个。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于辊涂的水性单层不粘涂料，包括成膜树脂，成膜树脂选自：聚醚砜，以及聚苯硫醚、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚亚苯基砜树脂、无定形二氧化硅溶胶和水性硅氧烷中的一种或两种以上组合物；和

至少一种含氟聚合物树脂或两种以上的组合物，氟聚合物树脂选自聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物；和

至少一种辅助成膜树脂，辅助成膜树脂选自水溶性聚氨酯树脂、碱溶胀型丙烯酸树脂或丙烯酸乳液树脂；和

去离子水。

本发明的有益效果是：该涂料在溶剂型聚醚砜涂层的基础上，通过增加含氟聚合物树脂以及辅助成膜树脂，大大提升了涂料的附着力，实现辊涂成膜，提升涂层的热硬度，降低VOC排放，并在光滑表面具有优异附着力的涂料；通过添加有辅助成膜树脂，便于涂料低温成膜，且辅助成膜树脂在330摄氏度以上时，分解成氧化物气体和水挥发掉，不影响涂料成膜后后续的使用。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高沸点溶剂，高沸点溶剂选自二乙二醇丁醚、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二甘醇醚、三甘醇醚、四甘醇醚、甘油、二丙二醇甲醚、NMP、DMAC、DEF、三乙醇胺和二甲基乙醇胺中的一种或多种。由此，可以提高涂料的附着力，改善流平性。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高温颜料，高温颜料选自炭黑、氧化铁、群青、钛黄和钒酸铋中的一种或多种。由此，满足不同的使用要求。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高温颜料，高温颜料选自碳化硅、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅和云母中的一种或多种。由此，满足不同的使用要求。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括催化剂，所述催化剂为12％Ce的异辛酸铈溶液。由此，通过催化剂，可以使得辅助成膜树脂可以在高温下快速分解，能够优化烧结的过程，减少烧结时间，减少能耗，同时美化涂层的外观。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括水性助剂，水性助剂包括消泡剂、分散剂和流平剂。由此，可以增加涂料的流平性。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括N-甲酰吗啉。由此，利于提高整个涂料的稳定性。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括油酸。

在一些实施方式中，一种用于辊涂的水性单层不粘涂料由如下重量份的各组分组成：聚酰胺酰亚胺2-10、聚醚砜15-25、聚四氟乙烯5-8、水溶性聚氨酯树脂5-8、碱溶胀型丙烯酸树脂2-5、颜料2-3、耐高温填料2-10、水性硅氧烷0.5-1、二甲基乙醇胺0.5-1、催化剂0.5-2、三乙醇胺1.5-3、油酸1-3、N-甲酰吗啉0.5-1、高沸点溶剂15-20、水性助剂2-3、去离子水30-40。由此，使得涂料成膜性好，适用于辊涂成膜，同时保证了辊涂后形成的涂层耐磨性好，抗弯曲性能好，煮水附着力0级，且具有很好的耐热硬度。

具体实施方式

下面结合对本发明作进一步详细的说明。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料，包括成膜树脂，成膜树脂选自：聚醚砜，以及聚苯硫醚、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚亚苯基砜树脂、无定形二氧化硅溶胶和水性硅氧烷中的一种或两种以上组合物；和

至少一种含氟聚合物树脂或两种以上的组合物，氟聚合物树脂选自聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物；和

至少一种辅助成膜树脂，辅助成膜树脂选自水溶性聚氨酯树脂、碱溶胀型丙烯酸树脂或丙烯酸乳液树脂；和

去离子水。该用于辊涂的水性单层不粘涂料主要运用于炊具、厨房电器用耐高温、易清洁涂层，实现其不粘性能，且能实现涂料的辊涂。通过包含辅助成膜树脂，大大改善了成膜树脂在低温成膜时附着力不够的现象；同时，当温度超过330℃时，辅助成膜树脂分解成氧化物气体和水挥发掉。在辊涂时，无需对基材的表面进行粗化处理，大大简化了操作流程，简化整个工序过程。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高沸点溶剂，高沸点溶剂选自二乙二醇丁醚、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二甘醇醚、三甘醇醚、四甘醇醚、甘油、二丙二醇甲醚、NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMAC(二甲基乙酰胺，Dimethylacetamide)、DEF(N,N-DIETHYLFORMAMIDE，N,N-二乙基甲酰胺)、三乙醇胺和二甲基乙醇胺中的一种或多种。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高温颜料，高温颜料选自炭黑、氧化铁、群青、钛黄和钒酸铋中的一种或多种。该类颜料可以长期在220℃稳定存在，满足不同的使用要求。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括高温颜料，高温颜料选自碳化硅、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅和云母中的一种或多种。该类颜料可以长期在220℃稳定存在，满足不同的使用要求。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括催化剂，催化剂为12％Ce的异辛酸铈溶液。由此，通过采用12％Ce的异辛酸铈溶液，减少涂层使用时对人体的伤害。通过加入催化剂，可以加速辅助成膜物质在高温下自行分解，避免分解时间过长，残留炭化物在涂层内部，影响外观；且，涂层在长时间的高温烧结，对成膜物树脂的性能也会产生影响。因此，通过催化剂能够优化烧结的过程，减少烧结时间，减少能耗，同时美化涂层的外观。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括水性助剂，水性助剂包括消泡剂、分散剂和流平剂。

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料还包括N-甲酰吗啉和油酸。

实施例1

一种用于辊涂的水性单层不粘涂料由如下重量份的各组分组成：

聚酰胺酰亚胺2、聚醚砜15、聚四氟乙烯5、水溶性聚氨酯树脂5、碱溶胀型丙烯酸树脂2、颜料2、耐高温填料2、水性硅氧烷0.5、二甲基乙醇胺0.5、催化剂0.5、三乙醇胺1.5、油酸1、N-甲酰吗啉0.5、高沸点溶剂15、水性助剂2、去离子水30。其中，高沸点溶剂可以选用二乙二醇丁醚和二甘醇。其中，颜料2可以选用炭黑，耐高温填料可以为碳化硅。

实施例2

该实施例与实施例1达到的效果相同，各成分基本相同，其区别在于：聚酰胺酰亚胺10、聚醚砜25、聚四氟乙烯8、水溶性聚氨酯树脂8、碱溶胀型丙烯酸树脂5、颜料3、耐高温填料6、水性硅氧烷1、二甲基乙醇胺1、催化剂2、三乙醇胺3、油酸3、N-甲酰吗啉1、高沸点溶剂20、水性助剂3、去离子水40。

实施例3

该实施例与实施例1达到的效果相同，各成分基本相同，其区别在于：聚酰胺酰亚胺6、聚醚砜20、聚四氟乙烯7、水溶性聚氨酯树脂7、碱溶胀型丙烯酸树脂4、颜料2.5、耐高温填料10、水性硅氧烷0.75、二甲基乙醇胺0.75、催化剂1、三乙醇胺2、油酸2、N-甲酰吗啉0.75、高沸点溶剂18、水性助剂2.5、去离子水35。

将本发明的中各实施例中的用于辊涂的水性单层不粘涂料得到的涂层，进行耐磨测试、T弯测试(抗弯曲测试)、煮水附着力测试、铅笔硬度测试和耐热硬度测试，各测试步骤参照如下：

耐磨测试：

1、100克中调配出95:5洗洁精水溶液；

2、将锅具清洗干净在电子秤上去皮调零，调配95:5的洗洁精水溶液润滑浸入涂层表面；

3、将锅具放到百洁布耐磨测试机上两边用铁磁固定好位置，把裁好的3*7(cm)百洁布放在涂层平面处，涂层面百洁布的位置要与耐磨机百洁布模板的位置相重合；

4、垂直施加3kg的压力；

5、然后打开耐磨测试机开关，按测试机红色圆按钮进行测试，百洁布模板在涂层面来回擦的距离为10cm，往复移动一份循环为一次，一面百洁布来回摩擦达到250次后，继续换面进行测试，百洁布两面来回磨擦共500次；

6、检查涂层面是否磨擦出肉眼可见到1cm左右的磨条痕(10个以上点状漏点)，如果没有出现磨痕标准的现象则需要继续进行以上操作，如果出现了磨痕标准的现象则表明测试完成。

T弯测试采用GBT 30791-2014折叠法。

煮水附着力测试：

1、样品在沸水中煮半个小时；

2、取出，擦干水分，用美工刀依照百格板1mm规格在样品涂层上划十横十竖，确保刚好划破涂层，达到底材表面，形成一百个1*1mm的小格子；

3、拿胶纸在样品涂层划了百格的位置紧紧用力划压，然后迅速大力的撕拉下来，从不同角度重复5次；

4、在日光灯下用肉眼观察检验胶带上有无粘覆物以及样品涂层脱落的情况。

铅笔硬度测试：

1、测量并记录涂层样品膜厚；

2、取出一支铅笔，用削笔刀将铅笔削至露出柱形铅芯4-5mm(切不可松动或削伤笔芯)；

3、握住笔芯使其与砂纸垂直，来回磨动直到笔芯端面平整，边缘锐利为止(边缘不得破碎或缺口)；

4、将铅笔固定在于铅笔硬度测试机，并调节铅笔笔芯能刚好接触到涂层表面，确保测试样品在水平面上；

5、与涂层面成45°角，用750g铅笔硬度测试机以0.5mm/s-1mm/s的速度向前推动至少7mm的距离；

6、观察涂层表面痕迹，确定涂层是否有损伤。以没有使涂层出现内聚破坏的最硬铅笔硬度表示涂层的铅笔硬度。

耐热硬度：

1.取20*20的涂覆样板；

2.置于烤架上，涂层与烤架接触，在其上放置1Kg砝码；

3.开启烤箱，设定温度为230℃；

4.温度升至230℃后，保温半小时；

5.取出样板，待其冷却至室温；

6.清洗样板，并擦干水分，检查样板与烤架接触部分是否有脱落，压痕等涂层损伤的情况。

通过上述的各检测方法，得到本发明的用于辊涂的水性单层不粘涂料辊涂得到的涂层的耐磨测试>5000，T弯测试为0T，煮水附着力为0级，铅笔硬度为2-3H，耐热硬度结果为OK。

将该实施例的涂料辊涂得到的涂层，与现有市面上市售的油性单层涂层，以及水性双层涂层的上述各项性能进行对比；同时将本发明的涂料中的部分成分含量进行调整，形成对照组。具体的：

对照组1：将聚醚砜的含量调整至10，并添加聚苯硫醚，使得聚醚砜与聚苯硫醚的总量与实施例1中聚醚砜的含量一致，省去碳化硅，加入与实施例1中相同含量的氧化铝，省去N-甲酰吗啉。

对照组2：省去聚酰胺酰亚胺、水性硅氧烷和二甲基乙醇胺。

对照组3：将聚酰胺酰亚胺的含量调整至30，聚醚砜的含量调整至12，省去水溶性聚氨酯树脂、碱溶胀型丙烯酸树脂、二甲基乙醇胺和碳化硅，增加二氧化硅的含量为4，将水性助剂的含量调整至22.6。

对照组4：将聚醚砜的含量调整至10，并添加聚苯硫醚，使得聚醚砜与聚苯硫醚的总量与实施例1中聚醚砜的含量一致，省去二甲基乙醇胺。

对比数据参见下表：

由上表可知，本发明的各实施例的涂料经辊涂后，耐磨测试、T弯测试、煮水附着力、铅笔硬度和耐热强度各项性能优良，克服了现有技术中涂料的相应缺陷，且为水性单层不粘涂料，在辊涂后具有优良的性能，满足相应的使用要求。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于辊涂的水性单层不粘涂料，其特征在于，由如下重量份的各组分组成：

聚酰胺酰亚胺2-10、聚醚砜15-25、聚四氟乙烯5-8、水溶性聚氨酯树脂5-8、碱溶胀型丙烯酸树脂2-5、颜料2-3、耐高温填料2-10、水性硅氧烷0.5-1、二甲基乙醇胺0.5-1、催化剂0.5-2、三乙醇胺1.5-3、油酸1-3、N-甲酰吗啉0.5-1、高沸点溶剂15-20、水性助剂2-3、去离子水30-40；

所述高沸点溶剂选自二乙二醇丁醚、二甘醇、三甘醇、四甘醇、二甘醇醚、三甘醇醚、四甘醇醚、甘油、二丙二醇甲醚、NMP、DMAC、DEF、三乙醇胺和二甲基乙醇胺中的一种或多种；

所述催化剂为12%Ce的异辛酸铈溶液；

所述颜料选自炭黑、氧化铁、群青、钛黄和钒酸铋中的一种或多种；

所述耐高温填料选自碳化硅、氧化铝、硫酸钡、二氧化硅和云母中的一种或多种；

所述水性助剂包括消泡剂、分散剂和流平剂。