一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料及其製備方法
2023-05-14 06:18:56 1
專利名稱：一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及不粘炊具的塗料，尤其涉及一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料及其製備方法。
背景技術：
隨著生活水平的提高，人們對炊具表面塗層的性能要求也越來越高，它們不僅エ作在強腐蝕的環境中，同時還承受著不同程度的磨損，現使用的一些聚四氟こ烯、有機矽等塗料，其表面經過長時間的摩擦後，就會很快磨損、剝落而失去對基材的保護作用，從而影響炊具的質量和壽命，另外，在煮食過程中，剝落的不粘塗料還容易混在食物中，人們在不知道的情況下，將不粘塗料吃到肚子裡，嚴重損害了人們的身體健康
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料及其製備方法，該塗料以金屬氧化物膠體與聚矽氧烷進行縮聚反應，形成溶膠-凝膠成膜物，並通過採用聚酯預聚體對水性環氧樹脂進行改性，從而提高成膜物的粘結強度，另外還利用共沸蒸餾法處理過的三氧化ニ鋁微粉與球形陶瓷粉末做填料，因此得到耐磨性能優越的陶瓷塗料。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是
一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料，由A組分和B組分按重量比2. 8-3. 2 :1. 8-2. O混合組成，所述的A組分由如下重量份數的成分組成氧化矽溶膠30-35份，氧化鋁溶膠10-15份，氧化鋯溶膠5-10份，水溶性聚酯改性環氧樹脂10-15份，氧化鋁微細粉5_10份，氧化鐵黑1-3份，球形陶瓷微粉3-8份，異丙醇3-8份，去離子水15-20份，羥こ基醋酸丁酸纖維素1-3. 5份，氟矽油2-4份，所述的B組分由如下重量份數的成分組成甲基三こ氧基矽烷40-45份，胺基ニこ氧基矽烷13-18份，ニ甲基ニ甲氧基矽烷15-20份，異丙醇10-15份，こ醇10-15份。進ー步，所述ー種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料的製備方法，包括以下步驟
1)用共沸蒸餾法對氧化鋁微細粉進行處理，使其表面覆蓋極性弱的化學物質，上述的共沸蒸餾法的操作過程為在氧化鋁微細粉末中加入正丁醇，劇烈攪拌45min，使其分散為白色乳狀懸乳液，將上述白色乳狀懸乳液放置於150°C蒸餾，正丁醇-水共沸物在93-95°C首先蒸出，脫水完成後，溫度上升至正丁醇本身的沸點117°C，在此溫度下回流30min，減壓蒸餾除去正丁醇，再真空乾燥，即可得到不同晶形的超細氧化鋁微粉，，經非均相共沸蒸餾エ藝，可使氧化鋁膠體中的水分子以共沸物的形式最大限度地被脫除，表面的自由羥基被-OC4H9基團取代，該基團不會在氧化鋁顆粒間形成氫鍵，且該基團本身還有一定的空間位阻作用，這在一定程度上抑止膠粒的靠近，使粒子的分散性能要好，且改性後大部分粒子都為一次團聚；
2)將聚酯預聚體加入70-80°C水中，使其充分溶解，恆溫狀態下加入水性環氧樹，攪拌I小時，使連接在環氧樹脂剛性鏈段上的聚酯預聚體以彈性顆粒狀態分散析出，從而得到水溶性聚酯改性環氧樹脂；
3)按塗料A組分配比，將異丙醇和去離子水混合，加入羥こ基醋酸丁酸纖維素，再依次加入氧化矽溶膠、氧化鋁溶膠、氧化鋯溶膠、水溶性聚酯改性環氧樹脂、氧化鐵黑、球形陶瓷微粉，在800-1000rpm高速攪拌下分散均勻,用球形研磨機研磨5_7小時,至細度< 10 μ m,後用磷酸調整pH = 3-4，加入氧化鋁微細粉和氟矽油，再次分散均勻後得到塗料的A組分；
4)按塗料B組分配比，把甲基三こ氧基矽烷、胺基ニこ氧基矽烷、ニ甲基ニ甲氧基矽 烷、異丙醇和こ醇混合，並在200-300rpm低速攪拌分散均勻，得到塗料的B組分；
5)將上述步驟3)中得到的A組分和步驟4)中得到的B組分按重量比2.8-3. 2 :1. 8-2. O的重量比混合，在35°C、800-1000rpm狀態下密封攪拌熟化至少3小時，得到用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料，上述攪拌熟化過程中B組分中的烷氧基矽烷發生水解，並與A組分中的物質進行縮聚反應及自身發生縮聚反應，同時B組分中的胺基與環氧樹脂交聯結合。本發明的有益效果是由於本發明產品通過金屬氧化物膠體與聚矽氧烷進行縮聚反應，形成溶膠-凝膠成膜物，並且採用聚酯預聚體對水性環氧樹脂進行改性，提高成膜物的粘結強度；將經共沸蒸餾法處理過的三氧化ニ鋁微粉與球形陶瓷粉末作為本發明塗料的填料，改性後粉體與成膜物的相容性得到根本改善，進ー步增強了其的抗磨性能，同時由於陶瓷粉末的球徑小，表面積大，易吸附成膜物質而成為準交聯點，陶瓷粉末與陶瓷黏結劑結合得更牢固，很好地解決了現有不粘炊具的塗料容易磨損，甚至剝落的問題。
具體實施例方式為便於對本發明進ー步理解，現結合具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明利用共沸蒸餾法處理Al2O3微細粉體表面，改性後粉體與成膜物的相容性得到根本改善，其抗磨作用進ー步增強；由於顆粒間普遍存在的範德華力和庫侖力，有的甚至還有化學鍵結合，Al2O3顆粒極易團聚，顆粒越小團聚就越緊，使其應有的性能難以充分發揮；未經處理的Al2O3微粒表面親水易團聚，同基體間的界面作用カ較弱，分散不均勻，在摩擦過程中易因應カ集中而造成較大範圍的破壞，形成尺寸較大的磨粒，不利於降低摩擦係數和磨損率，而Al2O3微粒經表面改性處理後，其表面覆蓋了極性較弱的化學物質，從而減弱了微粒之間的團聚傾向，有利於微粒均勻地分散於黏度相對較大的樹脂基體中，填料和基體樹脂之間的界面結合得以加強，因此相應塗料的耐磨性得到顯著的提高。另外，由於聚氨酯預聚體結構中有聚酷-聚醚鏈，它與環氧樹脂中的極性脂肪烴基和醚鍵共同作用，在溼氣催化的條件下形成有SiO2結構存在的高度交聯三維網狀結構的物質，從而提高了體系的粘結強度。本發明將經共沸蒸餾法處理過的三氧化ニ鋁微粉與球形陶瓷粉末作為本發明塗料的填料，由於陶瓷粉末的球徑小，表面積大，易吸附成膜物質而成為準交聯點，陶瓷粉末與陶瓷黏結劑結合得更牢固，使得塗層的附著力、抗衝擊性能及耐磨性的指標均優於國家標準GB 1720-79、GB 1768-79，尤其是耐磨性能，按BS7069 :1988測試耐磨在100000個循環以上，遠超國內外著名品牌達到的25000個循環。本發明公開了ー種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料，其具體的エ藝步驟是
實施例I1)用共沸蒸餾法對氧化鋁微細粉進行處理，使其表面覆蓋極性較弱的化學物質，上述的共沸蒸餾法的操作過程為在氧化鋁微細粉末中加入正丁醇，劇烈攪拌45min，使其分散為白色乳狀懸乳液，將上述白色乳狀懸乳液放置於150°C蒸餾，正丁醇-水共沸物在93-95°C首先蒸出，脫水完成後，溫度上升至正丁醇本身的沸點117°C，在此溫度下回流30min,減壓蒸餾除去正丁醇，再真空乾燥，即可得到不同晶形的超細氧化鋁微粉，經非均相共沸蒸餾エ藝，可使氧化鋁膠體中的水分子以共沸物的形式最大限度地被脫除，表面的自由羥基被-OC4H9基團取代，該基團不會在氧化鋁顆粒間形成氫鍵，且該基團本身還有ー定的空間位阻作用，這在一定程度上抑止膠粒的靠近，使粒子的分散性能要好，且改性後大部分粒子都為一次團聚；
2)將聚酯預聚體加入70°C水中，使其充分溶解，恆溫狀態下加入水性環氧樹，攪拌I小時，使連接在環氧樹脂剛性鏈段上的聚酯預聚體以彈性顆粒狀態分散析出，從而得到水溶性聚酯改性環氧樹脂； 3)取異丙醇3份和去離子水15份混合，加入羥こ基醋酸丁酸纖維素I份，再依次加入氧化矽溶膠30份、氧化鋁溶膠10份、氧化鋯溶膠5份、水溶性聚酯改性環氧樹脂10份、氧化鐵黑I份、球形陶瓷微粉3份，在800 rpm高速攪拌下分散均勻後，用球形研磨機研磨5小吋，至細度彡10 μ m,並用磷酸調整混合物的pH = 3，加入氧化鋁微細粉5份和氟矽油2份，再次分散均勻後得到塗料的A組分；
4)取甲基三こ氧基矽烷40份、胺基ニこ氧基矽烷13份、ニ甲基ニ甲氧基矽烷15份、異丙醇10份和こ醇10份混合，並在200rpm低速攪拌分散均勻，得到塗料的B組分；
5)將上述步驟3)中得到的A組分和步驟4)中得到的B組分按重量比2.8 :1. 8的重量比混合，在35°C、800rpm狀態下密封攪拌熟化3小吋，上述攪拌熟化過程中B組分中的烷氧基矽烷發生水解，並與A組分中的物質進行縮聚反應及自身發生縮聚反應，同時B組分中的胺基與環氧樹脂交聯結合，然後再將攪拌熟化後的混合物放在25°C、200rpm狀態下密封攪拌2小時，讓反應趨於平緩，從而得到用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料。 實施例2
O用共沸蒸餾法對氧化鋁微細粉進行處理，使其表面覆蓋極性較弱的化學物質，上述的共沸蒸餾法的操作過程為在氧化鋁微細粉末中加入正丁醇，劇烈攪拌45min，使其分散為白色乳狀懸乳液，將上述白色乳狀懸乳液放置於150°C蒸餾，正丁醇-水共沸物在93-95°C首先蒸出，脫水完成後，溫度上升至正丁醇本身的沸點117°C，在此溫度下回流30min,減壓蒸餾除去正丁醇，再真空乾燥，即可得到不同晶形的超細氧化鋁微粉；
2)把聚酯預聚體加入75°C水中，使其充分溶解，恆溫下加入水性環氧樹脂，攪拌I小時，使連接在環氧樹脂剛性鏈段上的聚酯預聚體以彈性顆粒狀態分散析出，從而得到水溶性聚酯改性環氧樹脂；
3)取異丙醇5份和去離子水18份混合，加入羥こ基醋酸丁酸纖維素2份，再依次加入氧化矽溶膠33份、氧化鋁溶膠13份、氧化鋯溶膠8份、水溶性聚酯改性環氧樹脂13份、氧化鐵黑2份、球形陶瓷微粉5份，在900 rpm高速攪拌下分散均勻後，用球形研磨機研磨6小吋，至細度彡10 μ m,並用磷酸調整混合物的pH = 3. 5，加入氧化鋁微細粉8份和氟矽油3份，再次分散均勻後得到塗料的A組分；
4)取甲基三こ氧基矽烷43份、胺基ニこ氧基矽烷15份、ニ甲基ニ甲氧基矽烷18份、異丙醇13份和こ醇13份混合，並在250rpm低速攪拌分散均勻，得到塗料的B組分；
5)將上述步驟3)中得到的A組分和步驟4)中得到的B組分按重量比3. O :1. 9的重量比混合，在35°C、900rpm狀態下密封攪拌熟化3. 5小吋，上述攪拌熟化過程中B組分中的烷氧基矽烷發生水解，並與A組分中的物質進行縮聚反應及自身發生縮聚反應，同時B組分中的胺基與環氧樹脂交聯結合，然後再將攪拌熟化後的混合物放在25°C、250rpm狀態下密封攪拌2. 5小時，讓反應趨於平緩，從而得到用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料。實施例3
O用共沸蒸餾法對氧化鋁微細粉進行處理，使其表面覆蓋極性較弱的化學物質，上述的共沸蒸餾法的操作過程為在氧化鋁微細粉末中加入正丁醇，劇烈攪拌45min，使其分散為白色乳狀懸乳液，將上述白色乳狀懸乳液放置於150°C蒸餾，正丁醇-水共沸物在93-95°C首先蒸出，脫水完成後，溫度上升至正丁醇本身的沸點117°C，在此溫度下回流30min,減壓蒸餾除去正丁醇，再真空乾燥，即可得到不同晶形的超細氧化鋁微粉；
2)把聚酯預聚體加入80°C水中，使其充分溶解，恆溫下加入水性環氧樹脂，攪拌I小時，使連接在環氧樹脂剛性鏈段上的聚酯預聚體以彈性顆粒狀態分散析出，從而得到水溶性聚酯改性環氧樹脂；
3)取異丙醇8份和去離子水20份混合，加入羥こ基醋酸丁酸纖維素3.5份，再依次加入氧化矽溶膠35份、氧化鋁溶膠15份、氧化鋯溶膠10份、水溶性聚酯改性環氧樹脂15份、氧化鐵黑3份、球形陶瓷微粉8份，在1000 rpm高速攪拌下分散均勻後，用球形研磨機研磨7小吋，至細度彡10 μ m,並用磷酸調整混合物的pH = 4，加入氧化鋁微細粉10份和氟矽油4份，再次分散均勻後得到塗料的A組分；
4)取甲基三こ氧基矽烷45份、胺基ニこ氧基矽烷18份、ニ甲基ニ甲氧基矽烷20份、異丙醇15份和こ醇15份混合，並在300rpm低速攪拌分散均勻，得到塗料的B組分；
5)將上述步驟3)中得到的A組分和步驟4)中得到的B組分按重量比3.2 :2. O的重量比混合，在35°C、IOOOrpm狀態下密封攪拌熟化4小時，上述攪拌熟化過程中B組分中的烷氧基矽烷發生水解，並與A組分中的物質進行縮聚反應及自身發生縮聚反應，同時B組分中的胺基與環氧樹脂交聯結合，然後再將攪拌熟化後的混合物放在25°C、300rpm狀態下密封攪拌3小時，讓反應趨於平緩，從而得到用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料。以上所述僅為本發明的優先實施方式，只要以基本相同手段實現本發明目的的技術方案都屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料，其特徵在於，由A組分和B組分按重量比2.8-3. 2 :1. 8-2. O混合組成，所述的A組分由如下重量份數的成分組成氧化矽溶膠30-35份，氧化鋁溶膠10-15份，氧化鋯溶膠5-10份，水溶性聚酯改性環氧樹脂10-15份，氧化鋁微細粉5-10份，氧化鐵黑1-3份，球形陶瓷微粉3-8份，異丙醇3-8份，去離子水15-20份，羥こ基醋酸丁酸纖維素1-3. 5份，氟矽油2-4份，所述的B組分由如下重量份數的成分組成甲基三こ氧基矽烷40-45份，胺基ニこ氧基矽烷13-18份，ニ甲基ニ甲氧基矽烷15-20份，異丙醇10-15份，こ醇10-15份。
2.根據權利要求I所述ー種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料的製備方法，其特徵在幹，包括以下步驟 1)用共沸蒸餾法對氧化鋁微細粉進行處理，使其表面覆蓋極性弱的化學物質，上述的共沸蒸餾法的操作過程為在氧化鋁微細粉末中加入正丁醇，劇烈攪拌45min，使其分散為白色乳狀懸乳液，將上述白色乳狀懸乳液放置於150°C蒸餾，正丁醇-水共沸物在93-95°C首先蒸出，脫水完成後，溫度上升至正丁醇本身的沸點117°C，在此溫度下回流30min，減壓蒸餾除去正丁醇，再真空乾燥，即可得到不同晶形的超細氧化鋁微粉； 2)將聚酯預聚體加入70-80°C水中，使其充分溶解，恆溫狀態下加入水性環氧樹，攪拌I小時，使連接在環氧樹脂剛性鏈段上的聚酯預聚體以彈性顆粒狀態分散析出，從而得到水溶性聚酯改性環氧樹脂； 3)按塗料A組分配比，將異丙醇和去離子水混合，加入羥こ基醋酸丁酸纖維素，再依次加入氧化矽溶膠、氧化鋁溶膠、氧化鋯溶膠、水溶性聚酯改性環氧樹脂、氧化鐵黑、球形陶瓷微粉，在800-1000rpm高速攪拌下分散均勻,用球形研磨機研磨5_7小時,至細度< 10 μ m,後用磷酸調整pH = 3-4，加入氧化鋁微細粉和氟矽油，再次分散均勻後得到塗料的A組分； 4)按塗料B組分配比，把甲基三こ氧基矽烷、胺基ニこ氧基矽烷、ニ甲基ニ甲氧基矽烷、異丙醇和こ醇混合，並在200-300rpm低速攪拌分散均勻，得到塗料的B組分； 5)將上述步驟3)中得到的A組分和步驟4)中得到的B組分按重量比2.8-3. 2 :1. 8-2. O的重量比混合，在35°C、800-1000rpm狀態下密封攪拌熟化至少3小時，得到用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料。
全文摘要
本發明公開了一種用於不粘炊具的耐磨陶瓷塗料及其製備方法，所述的塗料由A組分和B組分按重量比2.8-3.21.8-2.0組成，上述的A組分由氧化矽溶膠、氧化鋁溶膠、氧化鋯溶膠、水溶性聚酯改性環氧樹脂、氧化鋁微細粉、氧化鐵黑、球形陶瓷微粉、異丙醇、去離子水、羥乙基醋酸丁酸纖維素和氟矽油組成，上述的B組分由甲基三乙氧基矽烷、胺基二乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、異丙醇和乙醇組成；其製備方法將塗料的A組分和B組分按重量比2.8-3.21.8-2.0混合，在35℃、800-1000rpm狀態下密封攪拌熟化至少3小時，得到塗料，本發明通過金屬氧化物膠體與聚矽氧烷進行縮聚反應，提高成膜物的粘結強度。
文檔編號C09D163/00GK102653660SQ201210134718
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉心學, 林英傑, 程農兵 申請人:江門市安諾特炊具製造有限公司