CN105331260A - 一种水性抗刮耐磨不粘涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料领域，公开了一种水性抗刮耐磨不粘涂料，不粘涂料的原料包括20~30份聚醚醚酮、30~50份水性含氟树脂乳液、20~40份去离子水、1~5份成膜助剂、1~5份增稠剂和0.1~0.5份氨水，所述含氟树脂为全氟烷氧基树脂和/或氟化乙烯丙稀共聚物；不粘涂料的原料还包括3~6重量份助溶剂、1~5重量份助剂和1~5重量份颜料。本发明还公开了该不粘涂料的制备方法。本发明的水性抗刮耐磨不粘涂料，可以直接涂覆于铝、铝合金、不锈钢等基材上，形成一层保护涂层，涂层耐刮、耐磨，不粘性能优异，产品的使用寿命大大提高。

Description

一种水性抗刮耐磨不粘涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体是一种水性抗刮耐磨不粘涂料及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对家电的要求也随之提高。目前市场上的不粘产品如电饭煲、炒锅等，在使用时涂层很容易被刮花甚至脱落。因为传统的不粘涂料不粘性、抗刮、耐磨效果存在一定的缺陷，有的是不粘性好，但抗刮、耐磨较差，且价格较高。

耐热不粘涂层最早用于锅等炊具上，迄今已有30多年的历史，提高其使用寿命是科研人员一直努力的方向。30多年来虽然科研人员开发了多种用于涂覆不粘涂层的涂料，但其主要成分是相同的，都是聚四氟乙烯（简称4F，PTFE）这种合成的高分子材料。聚四氟乙烯是由四氟乙烯共聚而成的全氟代聚合物。聚四氟乙烯具有结晶度高、分子量大、分子中没有支链，氟原子紧密排布在C-C骨架的周围，C-F键能高和氟原子对主链起屏蔽作用等结构特点，这些特点决定了其具有摩擦系数小、不吸水、不粘、不燃、耐气候性好，使用温度范围宽和介电性能优异等特点，使得氟涂料具备了其它涂料不具备的优良特性。但氟涂料力学性能如硬度、耐磨擦性达不到要求，因此，早期通过对氟涂料中加入无机填料，来提高氟涂料涂层的耐磨性，但迄今为止，所取得的成果还不是很理想。目前市场上使用的不粘涂料，还有有机硅不粘涂料和纳米陶瓷涂料，有机硅不粘涂料可以做到很好的不粘效果，但硬度差，无法满足铁铲测试要求；纳米陶瓷涂料硬度高但涂膜脆遇到硬物容易掉漆。所以为了满足市场的需要，需要开发出一种抗刮、耐磨、不粘性及性价比较好的涂层，提高电器产品的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性抗刮耐磨不粘涂料。

本发明的另一目的是提供该不粘涂料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水性抗刮耐磨不粘涂料，按照重量份数，所述不粘涂料的原料包括20~30份聚醚醚酮、30~50份水性含氟树脂乳液、20~40份去离子水、1~5份成膜助剂、1~5份增稠剂和0.1~0.5份氨水。

进一步地，所述聚醚醚酮的MFR为30~50g/10min。

进一步地，所述含氟树脂为全氟烷氧基树脂和/或氟化乙烯丙稀共聚物。

进一步地，所述水性含氟树脂乳液的浓度是20~60wt%。

进一步地，所述成膜助剂为丙二醇***、丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的至少一种。

进一步地，所述增稠剂为20~60wt%的聚丙烯酸钠溶液、20~60wt%的缔合型聚氨酯溶液或20~60wt%的聚乙烯醇溶液。

进一步地，所述不粘涂料的原料还包括3~6重量份助溶剂、1~5重量份助剂和1~10重量份颜填料。

进一步地，所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中的至少一种。

进一步地，所述助剂为消泡剂、流平剂、防腐剂、乳化剂、防霉剂和触变剂中的至少一种。

所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为改性聚二甲基硅氧烷。

所述颜填料是以炭黑为颜料，耐磨粉为填料。

上述任意一项权利要求所述的不粘涂料的制备方法，具体是：先在设备缸中加入去离子水和氨水，边搅拌边加入增稠剂，增稠剂分散完全后加入聚醚醚酮，继续搅拌使粉体分散均匀，然后研磨至细度小于10μm，最后在搅拌状态下加入成膜助剂和水性含氟树脂乳液。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用特定熔体流动速率（MFR）的聚醚醚酮粉体作为主体树脂，能极大的提高产品的防腐耐酸性，聚醚醚酮树脂具有较高的硬度、优异的韧性和强度，在380~420℃高温烧结过程中，使涂层很好的附着于底材上，并且形成很平滑的表面效果；采用不粘性能好的全氟烷氧基树脂等与聚醚醚酮高温烧结，使产品有更好的不粘性及不粘持久性；采用氨水将体系中的pH值调整为7~9，有利于体系的稳定；加入增稠剂有助于保证产品存放过程中不容易沉淀结块，并有助于涂料的施工；加入成膜助剂有利于涂料成膜更细致均匀，并使不粘性更好。本发明的水性抗刮耐磨不粘涂料，可以直接涂覆于铝、铝合金、不锈钢等基材上，形成一层保护涂层，涂层耐刮、耐磨，不粘性能优异，可以替代传统的油性或者水性涂膜，解决现有涂膜抗刮耐磨性差的难题，产品的使用寿命大大提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：

以下实施例中的份数均指重量份，实施例1~3、5、6所用聚醚醚酮的MFR为30~50g/10min。

实施例1

按照以下步骤制备水性抗刮耐磨不粘涂料：

（1）在不锈钢缸中加入33份去离子水和0.3份氨水，在搅拌机下边搅拌边加入3份40wt%的聚丙烯酸钠溶液（增稠剂），高速分散30min使增稠剂完全溶解且完全分散开来；

（2）继续边搅拌边加入26.4份聚醚醚酮、5份耐磨粉、1份有机硅消泡剂、2份碳黑，高速搅拌30min使粉体分散均匀；

（3）将制得的基料取出，用卧式砂磨机研磨至细度小于10μm，并喷板观察表面细度；

（4）在搅拌状态下加入2份丙二醇***（成膜助剂）和30份40wt%的水性全氟烷氧基树脂乳液，搅拌均匀后过滤包装入包装桶。

实施例2

按照以下步骤制备水性抗刮耐磨不粘涂料：

（1）在不锈钢缸中加入30份去离子水和0.2份氨水，在搅拌机下边搅拌边加入4份40wt%的缔合型聚氨酯溶液（增稠剂），高速分散30min使增稠剂完全溶解且完全分散开来；

（2）继续边搅拌边加入28.4份聚醚醚酮、6份耐磨粉、1份有机硅消泡剂、2份碳黑，高速搅拌30min使粉体分散均匀；

（3）将制得的基料取出，用卧式砂磨机研磨至细度小于10μm，并喷板观察表面细度；

（4）在搅拌状态下加入3份丙二醇丁醚（成膜助剂）和40份60wt%的水性全氟烷氧基树脂乳液，搅拌均匀后过滤包装入包装桶。

实施例3

按照以下步骤制备水性抗刮耐磨不粘涂料：

（1）在不锈钢缸中加入20份去离子水和0.4份氨水，在搅拌机下边搅拌边加入2份40wt%的聚乙烯醇溶液（增稠剂），高速分散30min使增稠剂完全溶解且完全分散开来；

（2）继续边搅拌边加入20份聚醚醚酮、5份耐磨粉、5份有机硅消泡剂、5份碳黑，高速搅拌30min使粉体分散均匀；

（3）将制得的基料取出，用卧式砂磨机研磨至细度小于10μm，并喷板观察表面细度；

（4）在搅拌状态下加入2.5份二丙二醇丁醚（成膜助剂）和40份40wt%的水性氟化乙烯丙稀共聚物乳液，搅拌均匀后过滤包装入包装桶。

实施例4

将实施例1~3制得的涂料和市售的A、B产品喷涂于铝板上，进行抗刮耐磨不粘测试，结果如表1所示：

其中，A产品所用聚醚醚酮的MFR为60~100g/10min；B产品没有使用本发明的成膜助剂，而是使用聚醚砜作为粘合剂。

由表1可知，本发明的不粘涂料的抗刮、耐磨、不粘、防腐性能远远优于市售产品，这主要是因为：1、本发明经过探索，选用了熔体流动速率为30~50g/10min的聚醚醚酮粉体，发现这种聚醚醚酮粉体能起到特别好的抗刮、耐磨、不粘效果；2、加入成膜助剂代替常规的粘合剂，有利于涂料成膜更细致均匀，并使不粘性更好。

实验方法

本发明实验方法选用的测试基材为压铸铝，表面粗糙度为：2～5μm。

仪器

研磨介质：一元人民币硬币，承载对研磨介质施加向下3kg的力。

往复支架：用来固定被测厨具工件。可以控制其以每分钟55个循环的速度在各个方向上水平移动100±5mm。

研磨垫：被酚醛树脂和三氧化二铝浸蘸过的尼龙网（7447B，3M公司）。规格为长75±5mm，宽30±5mm，厚5mm，粘附在一个尺寸类似的硬塑料块上，可以承载对研磨垫施加向下15.0±0.2N的力。

耐刮测试

将被测工件固定在所述的往复支架上，并将研磨介质放在不粘涂层上，从各个水平方向上，穿过工件中心，前后移动往复支架100±5mm。重复50个循环，每50个循环更换一次研磨介质。用清水冲洗被研磨过的工件表面，检测其涂层损坏情况，以开始露底时循环次数作为耐刮性结果。

耐磨测试

将被测工件固定在所述的往复支架上，并将研磨垫放在不粘涂层上，用50mL浓度为5g/L的家用洗涤液润滑涂层表面。保持研磨垫固定不动，从各个水平方向上，穿过工件中心，前后移动往复支架50mm±2.5mm。重复250个循环，每250个循环更换一次研磨垫。用清水冲洗被研磨过的工件表面，检测其涂层损坏情况，以开始露底时循环次数作为耐磨结果。

不粘测试

擦洗干净的平底铝锅平放于电炉上加热，表面温度控制在150～180℃。将鸡蛋打入平底锅，待鸡蛋凝固后（2min左右），用小铲将蛋铲起，蛋白应完好，试样表面无粘附物。重复同一位置操作3次；若合格重复上述过程。

耐腐蚀测试

检测试剂：质量分数为10%的NaCl溶液。

检测流程：将被测工件置于电磁炉或煤气炉上，倒入配置好的NaCl溶液，持续沸煮8h为一个循环，至少3个循环以上，清洗干净后，试样表面平整光滑、不起泡、不脱落。

实施例5

按照以下步骤制备水性抗刮耐磨不粘涂料：

（1）在不锈钢缸中加入40份去离子水和0.5份氨水，在搅拌机下边搅拌边加入5份20wt%的聚乙烯醇溶液（增稠剂）和6份正丙醇（助溶剂），高速分散30min使增稠剂完全溶解且完全分散开来；

（2）继续边搅拌边加入30份聚醚醚酮、0.5份耐磨粉、0.5份碳黑，高速搅拌30min使粉体分散均匀；

（3）将制得的基料取出，用卧式砂磨机研磨至细度小于10μm，并喷板观察表面细度；

（4）在搅拌状态下加入5份成膜助剂（丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚）和20份20wt%的水性全氟烷氧基树脂乳液、30份60wt%的水性氟化乙烯丙稀共聚物乳液，搅拌均匀后过滤包装入包装桶。

实施例6

按照以下步骤制备水性抗刮耐磨不粘涂料：

（1）在不锈钢缸中加入25份去离子水和0.1份氨水，在搅拌机下边搅拌边加入1份60wt%的聚乙烯醇溶液（增稠剂）和3份乙醇（助溶剂），高速分散30min使增稠剂完全溶解且完全分散开来；

（2）继续边搅拌边加入24.5份聚醚醚酮，高速搅拌30min使粉体分散均匀；

（3）将制得的基料取出，用卧式砂磨机研磨至细度小于10μm，并喷板观察表面细度；

（4）在搅拌状态下加入1份成膜助剂（丙二醇***和丙二醇丁醚）和35份50wt%的水性氟化乙烯丙稀共聚物乳液，搅拌均匀后过滤包装入包装桶。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水性抗刮耐磨不粘涂料，其特征在于，按照重量份数，所述不粘涂料的原料包括20~30份聚醚醚酮、30~50份水性含氟树脂乳液、20~40份去离子水、1~5份成膜助剂、1~5份增稠剂和0.1~0.5份氨水。

2.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述聚醚醚酮的MFR为30~50g/10min。

3.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述含氟树脂为全氟烷氧基树脂和/或氟化乙烯丙稀共聚物。

4.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述水性含氟树脂乳液的浓度是20~60wt%。

5.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述成膜助剂为丙二醇***、丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述增稠剂为20~60wt%的聚丙烯酸钠溶液、20~60wt%的缔合型聚氨酯溶液或20~60wt%的聚乙烯醇溶液。

7.根据权利要求1所述的不粘涂料，其特征在于，所述不粘涂料的原料还包括3~6重量份助溶剂、1~5重量份助剂和1~10重量份颜填料。

8.根据权利要求7所述的不粘涂料，其特征在于，所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的不粘涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、流平剂、防腐剂、乳化剂、防霉剂和触变剂中的至少一种。

10.上述任意一项权利要求所述的不粘涂料的制备方法，其特征在于，先在设备缸中加入去离子水和氨水，边搅拌边加入增稠剂，增稠剂分散完全后加入聚醚醚酮，继续搅拌使粉体分散均匀，然后研磨至细度小于10μm，最后在搅拌状态下加入成膜助剂和水性含氟树脂乳液。