CN115160906B - 一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料及制备方法，属于新型高分子材料技术领域。本发明涂料由A、B、C组分构成：A组分包括水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂；B组分包括水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂；C组分包括水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水。应用中，水性羟基丙烯酸树脂和水性环氧树脂分别与水性异氰酸酯固化剂和水性环氧固化剂交联形成相互交错的三维网络结构，水性环氧树脂和水性羟基丙烯酸树脂反应得到的水性环氧丙烯酸树脂、亲水改性的水性聚酯树脂以及填料穿插在三维网络中，使涂料成膜更致密，具备更高的硬度、耐磨性、耐高温和耐腐蚀性。

Description

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于新型高分子材料技术领域，涉及一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料及其制备方法。

背景技术

现有微波炉、烤炉等烹饪器具的腔体一般为金属底材表面喷涂耐高温涂料制成，所用耐高温涂料一般采用油性耐高温树脂加无机和金属粉体填料的方法制成。例如专利CN103666191 A公开了一种微波炉内吸波涂料，采用油性环氧树脂加粉体填料制备而成，里面含有大量有机溶剂丙二醇甲醚醋酸酯；专利公开号CN 113583486 A公开了一种杀菌耐温涂料，采用有机无机耐高温树脂和粉体填料制成，可以用在微波炉内壁上，也含有醋酸丁酯、乙酸乙酯、二甲苯和丁酮等溶剂。

上述油性涂料技术有以下几个缺点：一是油性涂料在喷涂过程中有大量VOCs排放，对环保和工人健康有害；二是为了提高涂层附着力，在施工过程中需要对腔体金属底材用喷砂工艺进行表面处理，该工艺污染环境、施工性差，且经过喷砂处理后的腔体容易变形，导致后续组装、使用不便；三是为了达到易清洁效果，涂料中往往含有氟元素，作为食品接触级材料，对人体健康不利。

为了解决这些问题，又有两种新的技术：一种是粉末涂料，一种是水性陶瓷涂料。专利公开号CN 111138642 A公开了一种微波炉内层粉末涂料，采用聚酯树脂加填料用螺杆挤出机加工制成；但其硬度偏低、只有1H，且耐高温性能不强，达不到微波炉腔体涂料的基本要求。专利公开号CN 111073504 A公开了一种水性陶瓷涂料，硬度高、可以耐450℃以上高温；但其需要采用底漆和面漆两道工序，施工工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料及其制备方法，本发明涂料由A、B、C组分构成：A组分包括水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂；B组分包括水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂；C组分包括水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水。在应用过程中，水性羟基丙烯酸树脂和水性环氧树脂分别与特定的水性异氰酸酯固化剂和水性环氧固化剂交联固化形成相互交错的三维网络结构，同时水性环氧树脂和水性羟基丙烯酸树脂反应得到的水性环氧丙烯酸树脂、经过亲水改性的水性聚酯树脂以及填料穿插在三维网络结构中，使涂料成膜更为致密，具备更高的硬度(达到6H以上)、耐磨性、耐高温(达到长时间耐450℃以上高温)和耐腐蚀性，该陶瓷涂料不添加有机溶剂，环保无污染，并且免喷砂、免底漆，喷涂时只用一道工序、方便施工。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由A组分、B组分和C组分构成。所述A组分包括水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂；所述B组分包括水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂；所述C组分包括水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水。

作为本发明的一种优选技术方案，所述A组分、B组分和C组分的重量比为25～35:12～18:50～60。所述A组分包括55～75重量份水性羟基丙烯酸树脂、20～35重量份水性环氧固化剂、3～10重量份流平剂和3～8重量份消泡剂；所述B组分包括52～70重量份水性环氧树脂、30～45重量份硅溶胶、15～25重量份水性异氰酸酯固化剂和5～8重量份成膜助剂；所述C组分包括25～40重量份水性聚酯树脂、8～15重量份气相二氧化硅、15～25重量份铁粉、16～28重量份炭黑、9～18重量份色粉、3～10重量份分散剂和100～300重量份去离子水。

其中，水性羟基丙烯酸树脂与水性异氰酸酯固化剂分开在A、B两个组分中，水性环氧固化剂与水性环氧树脂分开在A、B两个组分中，可以防止涂料提前固化，提高涂料储存稳定性。C组分为水性色浆，通过研磨制成，主要包含了除硅溶胶以外的所有粉体填料。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水性羟基丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：

(1)将80～100重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至78～85℃；

(2)滴加含有120～150重量份甲基丙烯酸甲酯、26～35重量份丙烯酸丁酯、15～25重量份二羟甲基丙酸、80～96重量份丙烯酸羟丙酯、8～12重量份引发剂过氧化二苯甲酰和30～50重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应1～2h；

(3)将15～20重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用150～200重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

(4)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入8～12重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5～8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

1)将100重量份E-44或E-51环氧树脂，与10～15重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至50～60℃搅拌至完全溶解；

2)将3～10重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用60～120重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水性聚酯树脂制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入30～50重量份分子量为1000的聚乙二醇、40～55重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、20～30重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持50～80min；

S2.继续加入67～89重量份新戊二醇、53～90重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、45～68重量份丁基羟基茴香醚、23～35重量份分子量为1000的聚乙二醇、40～56重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和55～82重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌2～3h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至80～90℃，加入20～35重量份乙二醇丁醚、30～50重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、300～500重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至60～70℃，加入19～26重量份二甲基乙醇胺中和1～2h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水性环氧固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的其中一种。

所述流平剂为水性流平剂，选自BYK-333、BYK-249、BYK-381、Tego-410和Tego-450中的其中一种；流平剂能促使涂料在施工过程中起到湿润、防流挂、平整、光滑等作用。

所述消泡剂为水性消泡剂，选自Tego-810、Tego-902W、BYK-024、BYK-028中的至少一种；消泡剂可以消除涂料在搅拌过程中产生的气泡，从而防止涂层烘烤成膜时有气孔产生。

所述硅溶胶为水性硅溶胶，即纳米级的二氧化硅颗粒在水中的分散液；硅溶胶可提高涂层的硬度、表面致密度和耐温性。

所述水性异氰酸酯固化剂为水性HDI型固化剂，选自科思创3100、科思创2655、万华270、万华161中的其中一种。

所述成膜助剂为十二碳醇酯或十六碳双酯，可采用润泰新材的RTC-12、RTC-16型号；该类成膜助剂为水性涂料高效成膜助剂，可改善涂料流变性、稳定性、颜料润湿剂，改善漆膜硬度防止开裂，耐善耐擦洗性能。

所述气相二氧化硅为亲水型纳米级白炭黑，选自赢创德固赛A200、A300、A380中的其中一种；气相二氧化硅的作用是增稠、提高漆膜硬度、提高耐温性能。

所述铁粉粒径采用200～400目；加入铁粉目的是起到吸波作用，使微波分布更加均匀，另外铁粉在高温烘烤后被氧化，表面更致密，使涂层性能更稳定。

所述炭黑为400～800目的高色素炭黑；炭黑的作用是减少色粉使用量，并且可在高温下碳化，与树脂形成致密涂层。

所述色粉为酞菁蓝、钴蓝、铬黄、钴绿、氧化铁红等颜料中的其中一种，优选为酞菁蓝。

所述分散剂为水性分散剂，选自BYK-103、BYK-110、BYK-163、Efka-4010中的其中一种；分散剂能使涂料中的粉体材料稳定均匀地分散于水性树脂中，特别在色浆研磨中能够防止粉体团聚。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

A.将水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

本发明的有益效果：

1.本发明中的水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧树脂和水性聚酯树脂均经过特定的亲水改性且粒径均较小，通过搅拌在水中分散更为均匀，不同树脂以及不同固化剂相互扩散，在涂料应用过程中，使树脂之间反应以及树脂与固化剂之间反应更为全面；

2.在涂料应用过程中，水性羟基丙烯酸树脂和水性环氧树脂分别与特定的异氰酸酯固化剂和水性环氧固化剂交联固化形成相互交错的三维网络结构，同时水性环氧树脂和水性羟基丙烯酸树脂反应得到的水性环氧丙烯酸树脂、经过亲水改性的水性聚酯树脂以及填料穿插在三维网络结构中，使涂料成膜更为致密，具备更高的硬度(达到6H以上)、耐磨性、耐高温(达到长时间耐450℃以上)和耐腐蚀性；

3.该水性陶瓷涂料不含有机溶剂，环保无污染，并且免喷砂、免底漆，喷涂时只用一道工序、方便施工。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由30重量份A组分、12重量份B组分、52重量份C组分构成。所述A组分包括62重量份水性羟基丙烯酸树脂、22重量份水性环氧固化剂二乙烯三胺、5重量份流平剂BYK-333和3重量份消泡剂Tego-902W；所述B组分包括55重量份水性环氧树脂、33重量份水性硅溶胶、18重量份水性异氰酸酯固化剂万华270和6重量份成膜助剂RTC-16；所述C组分包括29重量份水性聚酯树脂、12重量份气相二氧化硅、21重量份粒度为200目的铁粉、18重量份粒度为600目的炭黑、11重量份酞菁蓝、4重量份分散剂BYK-110和200重量份去离子水。

所述水性羟基丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：

(1)将88重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至80℃；

(2)滴加含有128重量份甲基丙烯酸甲酯、30重量份丙烯酸丁酯、20重量份二羟甲基丙酸、85重量份丙烯酸羟丙酯、9重量份引发剂过氧化二苯甲酰和32重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应2h；

(3)将18重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用185重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

(4)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入10重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5～8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂。

所述水性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

1)将100重量份E-51环氧树脂，与12重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至55℃搅拌至完全溶解；

2)将5重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用80重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂。

所述水性聚酯树脂制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入38重量份分子量为1000的聚乙二醇、52重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、26重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持65min；

S2.继续加入72重量份新戊二醇、59重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、50重量份丁基羟基茴香醚、31重量份分子量为1000的聚乙二醇、48重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和61重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌3h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至86℃，加入22重量份乙二醇丁醚、38重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、320重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至60℃，加入22重量份二甲基乙醇胺中和1.5h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法包括以下步骤：

A.将上述水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂二乙烯三胺、流平剂BYK-333和消泡剂Tego-902W按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将上述水性环氧树脂、水性硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂万华270和成膜助剂RTC-16按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将上述水性聚酯树脂、气相二氧化硅、粒度为200目的铁粉、粒度为600目的炭黑、酞菁蓝、分散剂BYK-110和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

实施例2

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由28重量份A组分、15重量份B组分和55重量份C组分构成。所述A组分包括58重量份水性羟基丙烯酸树脂、21重量份水性环氧固化剂三乙烯四胺、5重量份流平剂BYK-381和4重量份消泡剂BYK-028；所述B组分包括56重量份水性环氧树脂、33重量份水性硅溶胶、21重量份水性异氰酸酯固化剂科思创2655和5重量份成膜助剂RTC-12和6重量份分散剂Efka-4010；所述C组分包括35重量份水性聚酯树脂、10重量份气相二氧化硅、25重量份粒度为400目的铁粉、16重量份粒度为800目的炭黑、9重量份钴蓝、6重量份分散剂Efka-4010和250重量份去离子水。

所述水性羟基丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：

(1)将9重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至85℃；

(2)滴加含有120重量份甲基丙烯酸甲酯、32重量份丙烯酸丁酯、21重量份二羟甲基丙酸、86重量份丙烯酸羟丙酯、10重量份引发剂过氧化二苯甲酰和38重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应1h；

(3)将16重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用190重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

(4)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入12重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5～8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂。

所述水性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

1)将100重量份E-44环氧树脂，与16重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至52℃搅拌至完全溶解；

2)将10重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用100重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂。

所述水性聚酯树脂制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入38重量份分子量为1000的聚乙二醇、45重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、25重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持75min；

S2.继续加入69重量份新戊二醇、58重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、62重量份丁基羟基茴香醚、30重量份分子量为1000的聚乙二醇、45重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和66重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌2.5h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至90℃，加入26重量份乙二醇丁醚、38重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、400重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至70℃，加入19重量份二甲基乙醇胺中和2h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法包括以下步骤：

A.将上述水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂三乙烯四胺、流平剂BYK-381和消泡剂BYK-028按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将上述水性环氧树脂、水性硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂科思创2655和成膜助剂RTC-12按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将上述水性聚酯树脂、气相二氧化硅、粒度为400目的铁粉、粒度为800目的炭黑、钴蓝、分散剂Efka-4010和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

对比例1

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由30重量份A组分、12重量份B组分、52重量份C组分构成。所述A组分包括62重量份水性羟基丙烯酸树脂、5重量份流平剂BYK-333和3重量份消泡剂Tego-902W；所述B组分包括55重量份水性羟基丙烯酸树脂、33重量份水性硅溶胶、18重量份水性异氰酸酯固化剂万华270和6重量份成膜助剂RTC-16；所述C组分包括29重量份水性聚酯树脂、12重量份气相二氧化硅、21重量份粒度为200目的铁粉、18重量份粒度为600目的炭黑、11重量份酞菁蓝、4重量份分散剂BYK-110和200重量份去离子水。

所述水性羟基丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：

(1)将88重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至80℃；

(2)滴加含有128重量份甲基丙烯酸甲酯、30重量份丙烯酸丁酯、20重量份二羟甲基丙酸、85重量份丙烯酸羟丙酯、9重量份引发剂过氧化二苯甲酰和32重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应2h；

(3)将18重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用185重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

(4)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入10重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5～8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂。

所述水性聚酯树脂制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入38重量份分子量为1000的聚乙二醇、52重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、26重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持65min；

S2.继续加入72重量份新戊二醇、59重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、50重量份丁基羟基茴香醚、31重量份分子量为1000的聚乙二醇、48重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和61重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌3h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至86℃，加入22重量份乙二醇丁醚、38重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、320重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至60℃，加入22重量份二甲基乙醇胺中和1.5h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法包括以下步骤：

A.将上述水性羟基丙烯酸树脂、流平剂BYK-333和消泡剂Tego-902W按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将上述水性羟基丙烯酸树脂、水性硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂万华270和成膜助剂RTC-16按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将上述水性聚酯树脂、气相二氧化硅、粒度为200目的铁粉、粒度为600目的炭黑、酞菁蓝、分散剂BYK-110和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

对比例2

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由30重量份A组分、12重量份B组分、52重量份C组分构成。所述A组分包括62重量份水性环氧树脂、22重量份水性环氧固化剂二乙烯三胺、5重量份流平剂BYK-333和3重量份消泡剂Tego-902W；所述B组分包括55重量份水性环氧树脂、33重量份水性硅溶胶和6重量份成膜助剂RTC-16；所述C组分包括29重量份水性聚酯树脂、12重量份气相二氧化硅、21重量份粒度为200目的铁粉、18重量份粒度为600目的炭黑、11重量份酞菁蓝、4重量份分散剂BYK-110和200重量份去离子水。

所述水性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

1)将100重量份E-51环氧树脂，与12重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至55℃搅拌至完全溶解；

2)将5重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用80重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂。

所述水性聚酯树脂制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入38重量份分子量为1000的聚乙二醇、52重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、26重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持65min；

S2.继续加入72重量份新戊二醇、59重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、50重量份丁基羟基茴香醚、31重量份分子量为1000的聚乙二醇、48重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和61重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌3h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至86℃，加入22重量份乙二醇丁醚、38重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、320重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至60℃，加入22重量份二甲基乙醇胺中和1.5h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法包括以下步骤：

A.将上述水性环氧树脂、水性环氧固化剂二乙烯三胺、流平剂BYK-333和消泡剂Tego-902W按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将上述水性环氧树脂、水性硅溶胶和成膜助剂RTC-16按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将上述水性聚酯树脂、气相二氧化硅、粒度为200目的铁粉、粒度为600目的炭黑、酞菁蓝、分散剂BYK-110和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

对比例3

一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由30重量份A组分、12重量份B组分、52重量份C组分构成。所述A组分包括62重量份水性羟基丙烯酸树脂、22重量份水性环氧固化剂二乙烯三胺、5重量份流平剂BYK-333和3重量份消泡剂Tego-902W；所述B组分包括55重量份水性环氧树脂、33重量份水性硅溶胶、18重量份水性异氰酸酯固化剂万华270和6重量份成膜助剂RTC-16；所述C组分包括29重量份水性环氧树脂、12重量份气相二氧化硅、21重量份粒度为200目的铁粉、18重量份粒度为600目的炭黑、11重量份酞菁蓝、4重量份分散剂BYK-110和200重量份去离子水。

所述水性羟基丙烯酸树脂制备方法包括以下步骤：

(1)将88重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至80℃；

(2)滴加含有128重量份甲基丙烯酸甲酯、30重量份丙烯酸丁酯、20重量份二羟甲基丙酸、85重量份丙烯酸羟丙酯、9重量份引发剂过氧化二苯甲酰和32重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应2h；

(3)将18重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用185重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

(4)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入10重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5～8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂。

所述水性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

1)将100重量份E-51环氧树脂，与12重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至55℃搅拌至完全溶解；

2)将5重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用80重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3)减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂。

上述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法包括以下步骤：

A.将上述水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂二乙烯三胺、流平剂BYK-333和消泡剂Tego-902W按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将上述水性环氧树脂、水性硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂万华270和成膜助剂RTC-16按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将上述水性环氧树脂、气相二氧化硅、粒度为200目的铁粉、粒度为600目的炭黑、酞菁蓝、分散剂BYK-110和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。

性能测试

将实施例1～2和对比例1～3中的微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料分别在金属镀铝板表面制备涂层，方法如下：

①清洁基材

将金属镀铝板表面灰尘清洁干净，再用酒精擦试、晾干待用；

②涂覆

分别将实施例1～2和对比例1～3中的微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料喷涂在金属镀铝板表面，厚度控制在0.1mm；悬挂在马弗炉中，先在120℃温度下烘干30min，再升高温度至220℃烘烤120min，即得到表面致密的微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂层。

用百格法测试涂层的附着力，其中0级为最高级；

按照GB/T 6739-1996测试涂层的硬度；

按照GB/T 1768-1979测试涂层的耐磨性，测试250g砝码下砂轮打磨200圈后失重情况；

按照GB/T 1735-2009测试涂层的耐热性，测试条件为450℃-24h；

按照GB/T 1771测试涂层的耐盐雾性能，测试条件为中级盐雾(5％)要求，进行240h。

测试结果如下表1所示：

表1微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料性能测试

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通过上述测试结果可知：对比例1在实施例1基础上在B组分中用水性羟基丙烯酸树脂替换掉等量的水性环氧树脂，并去掉A组分中的水性环氧固化剂；对比例2在实施例1的基础上在A组分中用水性环氧树脂替换掉等量的水性羟基丙烯酸树脂，并去掉B组分中的水性异氰酸酯固化剂；对比例3在实施例1基础上在C组分中用水性环氧树脂替换掉等量的水性聚酯树脂；对比例1～3最终涂层的附着力、硬度、耐磨性、耐热性、耐盐雾性能均明显低于实施例1。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述涂料由A组分、B组分和C组分构成；所述A组分包括水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂；所述B组分包括水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂；所述C组分包括水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水；

所述A组分、B组分和C组分的重量比为25~35:12~18:50~60；所述A组分包括55~75重量份水性羟基丙烯酸树脂、20~35重量份水性环氧固化剂、3~10重量份流平剂和3~8重量份消泡剂；所述B组分包括52~70重量份水性环氧树脂、30~45重量份硅溶胶、15~25重量份水性异氰酸酯固化剂和5~8重量份成膜助剂；所述C组分包括25~40重量份水性聚酯树脂、8~15重量份气相二氧化硅、15~25重量份铁粉、16~28重量份炭黑和9~18重量份色粉、3~10重量份分散剂和100~300重量份去离子水；

所述水性羟基丙烯酸树脂的制备方法包括以下步骤：

（1）将80~100重量份丙酮加入反应釜中，开启冷凝回流，搅拌并加热至78~85℃；

（2）滴加含有120~150重量份甲基丙烯酸甲酯、26~35重量份丙烯酸丁酯、15~25重量份二羟甲基丙酸、80~96重量份丙烯酸羟丙酯、8~12重量份引发剂过氧化二苯甲酰和30~50重量份乙酸乙酯的预先混合溶液，2h内滴加完毕后，保温反应1~2h；

（3）将15~20重量份乳化剂十二烷基苯磺酸钠用150~200重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，30min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

（4）减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，关闭冷凝回流装置，加入8~12重量份三乙胺进行中和，使pH值控制在7.5~8.5后出料，得到水性羟基丙烯酸树脂；

所述水性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：

1）将100重量份E-44或E-51环氧树脂，与10~15重量份分子量为2000的聚乙二醇投入反应釜中，用50重量份正丁醇稀释，升温至50~60℃搅拌至完全溶解；

2）将3~10重量份乳化剂十二烷基硫酸钠用60~120重量份去离子水稀释后，滴加到反应釜中，20min内滴加完毕，再高速搅拌1h；

3）减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性环氧树脂；

所述水性聚酯树脂的制备方法包括以下步骤：

S1.向反应釜中依次加入30~50重量份分子量为1000的聚乙二醇、40~55重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、20~30重量份丁基羟基茴香醚，升温至120℃，搅拌均匀，然后升温至150℃，恒温保持50~80min；

S2.继续加入67~89重量份新戊二醇、53~90重量份1,4-丁二醇-2-磺酸钠、45~68重量份丁基羟基茴香醚、23~35重量份分子量为1000的聚乙二醇、40~56重量份间苯二甲酸-5-磺酸钠、和55~82重量份二羟基丁酸，搅拌均匀，然后升温至190℃，保持恒温搅拌2~3h；

S3.当酸值为40mgKOH/g时，冷却至80~90℃，加入20~35重量份乙二醇丁醚、30~50重量份乳化剂十二烷基硫酸钠、300~500重量份去离子水，高速搅拌2h；

S4.然后再降温至60~70℃，加入19~26重量份二甲基乙醇胺中和1~2h；减压蒸馏脱除溶剂，降至室温，得到水性聚酯树脂；

所述水性环氧固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺中的其中一种；所述硅溶胶为水性硅溶胶，即纳米级的二氧化硅颗粒在水中的分散液；所述气相二氧化硅为亲水型纳米级白炭黑，选自赢创德固赛A200、A300、A380中的其中一种；所述铁粉粒径为200~400目；

所述水性异氰酸酯固化剂为水性HDI型固化剂，选自科思创3100、科思创2655、万华270、万华161中的其中一种；所述炭黑为400~800目的高色素炭黑。

2.根据权利要求1所述的一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述流平剂为水性流平剂，选自BYK-333、BYK-381、Tego-410和Tego-450中的其中一种；所述消泡剂为水性消泡剂，选自Tego-810、Tego-902W、BYK-024、BYK-028中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料，其特征在于，所述成膜助剂为十二碳醇酯或十六碳双酯，采用润泰新材的RTC-12或RTC-16型号；所述分散剂为水性分散剂，选自BYK-103、BYK-110、BYK-163、Efka-4010中的其中一种；所述色粉为酞菁蓝、钴蓝、铬黄、钴绿、氧化铁红中的其中一种。

4.一种权利要求1~3任一项所述的一种微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

A.将水性羟基丙烯酸树脂、水性环氧固化剂、流平剂和消泡剂按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到A组分；将水性环氧树脂、硅溶胶、水性异氰酸酯固化剂和成膜助剂按照比例在搅拌釜中混合均匀，得到B组分；

B.再将水性聚酯树脂、气相二氧化硅、铁粉、炭黑、色粉、分散剂和去离子水按照比例混合均匀，在研磨机中研磨至粒径为微米级，得到C组分；

C.最后将A组分、B组分、C组分按照比例加入到反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2h，得到所述微波炉腔体用水性耐高温陶瓷涂料。