耐高溫不粘鍋涂料綜述及參考配方

1、耐高溫不粘鍋涂料綜述一 耐高溫不粘鍋涂料1.1耐高溫不粘鍋涂料定義 所謂的耐高溫不粘鍋涂料就是一種涂層不僅具有優(yōu)異的耐高溫性能而且表面不易被其它粘性物質(zhì)所粘附或粘著后易被除去的特種涂料。這種涂料由于其所形成的化學(xué)鍵能高，物理結(jié)合牢固，表面能極低、摩擦系數(shù)小、易滑動(dòng)等特點(diǎn),所以具有耐高溫不粘性。1.2耐高溫不粘鍋涂料的作用1）保護(hù)作用：金屬制品（常用鋁、鐵、銅、鋼等）在高溫的作用下，比常溫下更易氧化，加上家電往往使用在油、水汽、鹽分、弱酸、弱堿比較多的環(huán)境，金屬制品如果不做保護(hù)，極易出現(xiàn)銹斑、腐蝕、表面硬度下降等現(xiàn)象，而且表面光澤下降，嚴(yán)重影響美觀。比如現(xiàn)在燃?xì)庠畹臓t頭流行使用銅拋光處理工藝，新

2、鮮的銅裸露在空氣中，本身就極易氧化，實(shí)際使用時(shí)，600以上的高溫加上炒菜使用的，油、鹽、水等，可以迅速地讓嬌嫩的銅表面變的斑斑駁駁、黯淡無光。因此小家電高溫部分對(duì)涂料的保護(hù)要求，主要是耐高溫、隔絕空氣、防氧化、防腐蝕（耐腐蝕）。同時(shí)作為涂料的基本要求，還要耐磨、抗沖擊、有一定硬度、抗劃傷、附著力好，以及在使用溫度內(nèi)不變色、高溫下不會(huì)變形、焦化、爆皮、脫落等等。2）裝飾作用：耐高溫不粘鍋涂料跟絕大部分涂料一樣，對(duì)涂料的光滑度、光澤、豐滿度、色彩、紋理等等都有著很高的要求。不過，每個(gè)廠家也有自己審美習(xí)慣，另外受國(guó)外大量采購(gòu)的客戶的影響和潮流的影響，每個(gè)廠家對(duì)外觀的要求又各不相同。比如：歐美的顧客往

3、往喜歡家電產(chǎn)品光澤不要太高，要自然、大方。而國(guó)內(nèi)的消費(fèi)者相對(duì)更喜歡家電產(chǎn)品外觀光澤高、感覺新而亮麗。3）新功能不粘鍋 除了保護(hù)和裝飾，越來越多的耐高溫涂料，被要求給家電產(chǎn)品賦予特定使用領(lǐng)域中的新功能。最典型的例子莫過于“不粘鍋”，涂料良好的不粘性能，使鍋的清洗大為簡(jiǎn)便。二 耐高溫不粘性涂料種類 目前，市場(chǎng)上耐高溫不粘鍋涂料種類繁多，其中用處最廣的就是：有機(jī)硅涂料，氟碳涂料，新近出現(xiàn)的無機(jī)陶瓷涂料。2.1有機(jī)硅涂料 有機(jī)硅涂料是在高溫環(huán)境中使用最多的涂料，也是種類最繁多的。有機(jī)硅涂料的主要成份是有機(jī)硅樹脂，它以硅-氧-硅為主鏈，硅原子上連接有機(jī)基團(tuán)，屬于半無機(jī)高聚物。“硅=氧”化學(xué)鍵鍵能較高（3

4、63kJ/mol），因而比較穩(wěn)定，耐熱性和耐高溫性能均很高。一般說來其熱穩(wěn)定性范圍可達(dá)200250，特殊類型的樹脂可以更高一些。在制成涂料的過程中，通過在樹脂中添加合適的顏填料和助劑，可以使涂料耐熱性提高到600甚至更高。在大分子主鏈上引進(jìn)甲基、苯基等各種功能基團(tuán)，也可以使有機(jī)硅樹脂力學(xué)性能、剛性、強(qiáng)度、電絕緣性能、耐高壓電弧、疏水性、耐腐蝕性能等等得到很大的提高，這也成就了有機(jī)硅涂料種類、功能的豐富多樣。2.1.2有機(jī)硅涂料的缺點(diǎn) 有機(jī)硅涂料盡管耐溫很高，但是在高溫下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“回粘”現(xiàn)象，也就是漆膜硬度下降得很厲害，低檔有機(jī)硅涂料，升溫到200硬度就可能下降到H（鉛筆硬度）。這時(shí)候漆膜如

5、果和其他硬物接觸，極易被劃傷。有機(jī)硅涂料在接觸高溫、明火一段時(shí)間后，往往顏色會(huì)黃變或發(fā)灰，光澤也大大降低。經(jīng)?？梢钥吹?，涂裝有機(jī)硅涂料的燃?xì)庠铑^，使用一個(gè)月就黯然失色，傷痕累累。炒鍋外壁也是這樣。此外有機(jī)硅涂料盡管有一定的疏水性，但耐沾污、抗溶劑、耐酸堿等性能還不夠好，因而燃?xì)庠畹拿姘迳鲜褂玫挠袡C(jī)硅漆膜臟后很難清洗。2.1.3有機(jī)硅涂料的組成 有機(jī)硅涂料是幾種樹脂、粘結(jié)劑和填料等的組合物,其中包括聚甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、氟樹脂、環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧樹脂以及氧化鋯,硅酸鋯和氧化鋁等一類填料。為了獲得不同的顏色,可加入各種無機(jī)或有機(jī)顏料。這種涂層具有熱穩(wěn)定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和強(qiáng)度高等

6、優(yōu)越性能。它的燒結(jié)溫度低于氟樹脂,大約在300 左右,對(duì)節(jié)能是有利的。此外,硅樹脂涂料涂敷方便,涂層色彩鮮艷。2.1.4有機(jī)硅涂料的參考配方有機(jī)硅樹脂 25-40環(huán)氧樹脂 10-15顏料 10-15填料 25-35磷酸鋅 1-5助劑 2-8 配方說明：有機(jī)硅樹脂為可以選用聚酯改性的耐高溫有機(jī)硅樹脂。顏料為鈦白粉，鎘紅，鉻鐵黃，鈷藍(lán)具體選用以實(shí)際需要顏色為主。填料為玻璃粉，陶瓷粉，云母粉，石棉粉等。助劑包括防沉劑（可以為氣相二氧化硅），分散劑，偶聯(lián)劑（例如常用KH570）。 制備工藝 ：先將有機(jī)硅樹脂和環(huán)氧樹脂丙烯酸樹脂加入備料中，攪拌混合均勻，然后在備料鍋內(nèi)依次加入著色顏料，消泡劑，潤(rùn)濕劑，成

7、膜助劑等助劑，混合均勻后加入填料攪拌15-20min，再用砂磨機(jī)研磨至需要的細(xì)度。2.2氟碳涂料 氟碳涂料的基本成分是氟樹脂，氟樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)中由于有C-F鍵，其鍵能為485KJ/mol，在所有化學(xué)鍵中堪稱第一；碳鏈外又有氟原子形成的空間屏蔽效應(yīng)，故其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱、耐酸堿、阻燃/耐火、耐老化和自潤(rùn)滑性等。在家用電器上使用的主要是聚四氟乙烯（PTFE）,它能在260以下長(zhǎng)期連續(xù)使用，它不溶解或溶脹于任何已知的溶劑，即使在高溫下，油水對(duì)它也不起作用。優(yōu)異的自潤(rùn)滑和疏水疏油雙疏性能，使得氟碳漆膜非?！安徽场保瑯O易清洗。因此，在小家電領(lǐng)域，如炊具內(nèi)壁，電熨斗底板，食品托盤，灶具面板等等

8、，隨處可見氟碳涂料的影子。2.2.1氟碳涂料的缺點(diǎn) 氟碳涂料的優(yōu)點(diǎn)很明顯，缺點(diǎn)也很明顯，主要體現(xiàn)在硬度、耐溫和施工三個(gè)方面。氟樹脂本身也是熱塑性的，常溫下硬度只有2-3H，200以上更是低于H。因此，使用氟碳涂料的炒鍋、電飯煲等炊具不能使用鐵鏟，洗刷也不能用鋼絲球，甚至百潔布都不可以使用。另外，據(jù)美國(guó)的媒體報(bào)道，氟碳涂料在800以上會(huì)分解，會(huì)釋放出有毒/致癌氣體。這一說法并未得到權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，也沒有充分的試驗(yàn)依據(jù)，但消費(fèi)者對(duì)此還是很敏感的。施工方面，PTFE氟碳涂料必須要烘烤，烘烤溫度較高（380-420）而且要求很嚴(yán)格，溫差要求控制在±5以內(nèi)，有些廠家的氟碳涂料還要按照一定的升溫

9、曲線烘烤。這無疑大大加重了廠家在設(shè)備、能耗上的投資，操作難度的增加相當(dāng)于提高了廢品出現(xiàn)的機(jī)率。大多數(shù)氟碳涂料都要2-3次噴涂，1-2次烘烤。多一道噴涂或者多一道烘烤，就意味著家電廠家要多投資和維護(hù)一套涂裝設(shè)備或烘道。 還有一些性能之外的因素也影響了氟碳涂料的發(fā)展。氟碳涂料的核心是氟樹脂，目前國(guó)內(nèi)外成熟掌握氟樹脂的生產(chǎn)工藝、并能快速跟進(jìn)市場(chǎng)需要改進(jìn)產(chǎn)品的原料供應(yīng)商并不太多，目前產(chǎn)量也跟不上，而很多涂料廠家是購(gòu)進(jìn)氟樹脂“勾兌”式生產(chǎn)。這樣氟碳涂料的價(jià)格一直居高不下，這也大大削弱了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2.2.2氟碳涂料的組成 與有機(jī)硅涂料類似，氟碳涂料是幾種樹脂、粘結(jié)劑和填料等的組合物,其中應(yīng)用于耐高溫不

10、粘鍋涂料用氟碳樹脂一般四氟樹脂。2.2.3水性氟碳涂料參考配方改性聚四氟乙烯水基樹脂 40-70 耐高溫顏料 10-30 氟樹脂添加劑 1-5 表面活性劑 1-5 耐磨填料 20-40 配方說明: 改性聚四氟乙烯水基樹脂可以選用丙烯酸水基樹脂，聚四氟乙烯水基樹脂，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸組成。耐高溫顏料可以選用搪瓷黑，炭黑，珠光粉或鋁粉。氟樹脂添加劑可以選用F8216 氟硅烷，DC-27AD改性聚硅氧烷聚合物，DC-51AD聚硅氧烷。 助劑可選用常用的分散劑，潤(rùn)濕劑，成膜助劑等。耐磨填料為石英粉等硬度較高的粉料。 制備工藝：將水，助劑，耐高溫顏料，耐磨填料混合攪拌均勻，研磨至要求的細(xì)度，加入改性

11、聚四氟乙烯水基樹脂，氟添加劑及其它助劑，攪拌調(diào)均勻，調(diào)節(jié)粘度。烘烤溫度280°C，10-20min。2.2.4油性氟碳涂料參考配方氟碳樹脂 50-80 固化劑 1-3 疏水粒子 0.3-1 耐磨填料 10-20 助劑 0.1-0.5 混合溶劑 10-20 配方說明：氟碳樹脂可選用有機(jī)硅改性氟碳樹脂。固化劑可選異氰酸酯三聚體或含NCO基團(tuán)的異氰酸酯預(yù)聚體。疏水粒子可選用納米氣相二氧化硅，蠟粉。助劑為常規(guī)的流平劑，潤(rùn)濕分散劑和消泡劑。顏填料為金紅石型鈦白粉，石英粉，炭黑等。溶劑可選用脂肪酮類，芳烴類或醋酸酯類的一種或幾種混合溶劑。 制備工藝：將氟碳樹脂，潤(rùn)濕分散劑，溶劑攪拌均勻后加入顏填

12、料，預(yù)分散后進(jìn)行研磨，研磨至規(guī)定細(xì)度下加入流平劑消泡劑等助劑，調(diào)劑粘度攪拌1-2h過濾得甲組份。 烘烤溫度280°C，10-20min。 2.3陶瓷涂料 陶瓷涂料作為新興的耐高溫不粘鍋涂料近幾年發(fā)展迅速，陶瓷涂料屬于功能涂料鄰域，是一種水性的無機(jī)涂料。它是以納米無機(jī)化合物為主要成分，并以水為分散液，涂裝后通過加熱的方式固化，形成性能和陶瓷相識(shí)的涂膜。2.3.1成膜機(jī)理 陶瓷涂料一般由多種納米級(jí)氧化物，通過改進(jìn)的溶膠-凝膠等反應(yīng)，并且在低溫下以水為分散介質(zhì)，水解固化形成類似陶瓷和玻璃的漆膜。2.3.2陶瓷涂料的特性 超耐候性：主要由無機(jī)材料組成，因此不會(huì)像有機(jī)涂膜那樣易被紫外線，酸雨，

13、汽車廢氣和大氣污染破壞而老化，屬于永久性材料。 不燃性：涂膜在高溫時(shí)僅發(fā)生變色而無分解，屬于不然性裝飾材料。 平衡性：因采用雜化技術(shù)制備，因此涂膜的剛性和柔性獲得了最佳平衡。 防腐蝕性：溶膠在成膜時(shí)和基材間不僅有物理錨固附著作用，更有化學(xué)鍵生成，因此涂膜和基材的附著力更強(qiáng)，且有鈍化作用，阻止了水和電解質(zhì)的入侵。 耐污染性：無機(jī)材質(zhì)的消除靜電能力，使其不易粘附大氣中的污染物質(zhì)，始終保持華麗的外觀。 抗劃傷性：具有極高的硬度和抗劃傷性。 多彩性：可提供多種多樣的色彩，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光澤度，可以提供素色，金屬閃光，珠光等外觀效果滿足建筑物對(duì)色彩和光澤的不同要求。2.3.3陶瓷涂料組成 陶瓷涂料的

14、主要成分是氧化鋁和氧化硅，以及無機(jī)耐高溫顏料，功能性顏料，它能改變基材的外貌，結(jié)構(gòu)，并賦予基材新的性能。2.3.4陶瓷涂料參考配方A組份：硅溶膠 45-100 顏料 10-20 填料 10-20 助劑 1-2B組份：催化劑 1-2 氟硅烷 5-10 助劑 2-5 有機(jī)溶劑 1-10 硅烷 10-20配方說明：催化劑選用甲酸或乙酸等酸類。硅溶膠中考察其PH值，粒徑，以及含量。氟硅烷的分子通式為RFnSi（OR)4-n.顏填料選用金紅石，鐵黃，氧化鐵紅，石英粉，晶須硅，氧化鋁，硅藻土，碳化硅，金鋼石等。硅烷選自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、硅酸甲酯、硅酸乙酯或環(huán)氧基硅烷中的至少一種。助劑為一般的分散劑，潤(rùn)濕劑，消泡劑，流平劑。 制備工藝：1）前處理：將金屬基材進(jìn)行酸洗，堿洗，噴砂處理，使其表面干凈，粗糙。 2）熟化前：先將A，B兩組份各自攪拌均勻并且避免A組份結(jié)塊熟化按照AB質(zhì)量配比進(jìn)行添加，攪拌2-4h，進(jìn)行水解縮合，反應(yīng)后得到熟化涂料。 3)燒結(jié)固化：將噴涂后的涂料先150°C流平烘干8-10min，再在280-300°C燒結(jié)冷卻8-10min。三 結(jié)語(yǔ) 作為市場(chǎng)