一种不粘陶瓷涂料、制备方法及其应用与流程

本发明属于不粘涂料，特别涉及一种不粘陶瓷涂料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、陶瓷涂层是由硅溶胶和硅氧烷在有机酸的催化下，经过水解、聚合反应形成的类似陶瓷或玻璃的si-o-si交联结构的无机涂层。耐高温性非常好，高温下不会发生分解，也不会释放出有毒的气体，并且涂层的硬度高、耐磨性和不粘性好。但不粘持久性与水性含氟涂料相比，稍显逊色。陶瓷涂料的不粘性主要来源于涂层表面的甲基(-ch3)基团，由于目前的陶瓷涂料都是靠组分中的硅油提供甲基(-ch3)基团，在高温下或者烹饪时的磨损或者经常用洗涤剂清洗，表面的甲基(-ch3)基团数量会逐渐衰减；并且硅油在陶瓷涂料中添加的比例都非常低，添加高了会出现浮油，严重影响陶瓷涂料的性能，所以陶瓷涂层的不粘性持久性与水性含氟涂层相比，也是相对较差的。

2、cn201510954017公开了一种用于厨具表面的水性陶瓷不粘涂料及其制备方法。其利用陶瓷不粘涂料树脂与聚四氟乙烯树脂复配的形式，依靠陶瓷涂料内的不粘助剂提供初始不粘性，氟碳树脂提供不粘持久性。该发明存在陶瓷树脂与氟碳树脂复配时的相容性问题，两种表面张力不同的树脂混合在一起，由于表面张力不同，容易出现分层现象。

3、cn112759963a公开了一种炊具用不粘陶瓷涂料及其制备方法，其利用不同分子量硅油分布在涂层的不同位置来提升持久不粘性能，希望涂层上部硅油损失掉后涂层里的硅油能上浮补充不粘性能。该方法虽然能在一定程度上提高不粘性能，但是由于硅油添加的总量很低，在高温下或者烹饪时的磨损或者洗涤剂清洗下，表面的甲基(-ch3)基团数量会逐渐衰减的很快。这也是陶瓷涂层在使用一段时间过后不粘性下降的主要原因。因为洗涤剂的主要成分是表面活性剂，表面活性剂是分子结构中含有亲水基和亲油基两部分的化合物，所以硅油在清洗、使用过程中会满满的被带走，所以无法实现长期的不粘性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种不粘陶瓷涂料，该涂料经过特殊配方组合，具有耐高温不沾、耐盐水不沾、耐洗涤剂不沾、耐摩不沾等综合不沾性能。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种不粘陶瓷涂料，所述陶瓷涂料是由a、b、c三组分以100：60～100：6～16的重量比制成，按重量份计，

4、所述a组分是由以下原料混合分散制得：硅溶胶20～79份，四甲基二苯基二硅氧烷2～20份，填料10～29份，耐温颜料0～30份，水0～30份，分散剂0～10份，a组分原料总计为100重量份；

5、所述b组分是由以下原料混合而成：硅烷59～85份，硅烷偶联剂0-10份，硅油1～10份，催化剂0～5份，b组分原料总计为60～100重量份；

6、所述c组分由以下原料混合而成：溶剂0～15份，流平剂0～10份，消泡剂0～5份，c组分原料总计为6～16重量份。

7、本发明所述四甲基二苯基二硅氧烷的分子结构式为1mol四甲基二苯基二硅氧烷会水解生成2mol二甲基苯基硅醇，1个二甲基苯基硅醇分子只会带一个硅羟基(—si-oh)。本发明首次在涂料中添加四甲基二苯基二硅氧烷，得到含有大量甲基(-ch3)和苯基的陶瓷涂层，其反应机理如下：首先，四甲基二苯基二硅氧烷水解生成二甲基苯基硅醇，反应式为

8、

9、然后，因为硅溶胶上有很多羟基，所以二甲基苯基硅醇跟硅溶胶发生接枝共聚合反应，反应式为

10、

11、再然后，二甲基苯基硅醇会跟带有多个羟基起交联作用的硅烷发生接枝共聚合反应，反应式为

12、

13、同时，硅溶胶在这过程中还会与带有多个羟基起交联作用的硅烷发生交联反应；最后会得到各个不同位置均含有大量甲基(-ch3)和苯基的陶瓷涂层。

14、首先，本发明通过在涂料中添加四甲基二苯基二硅氧烷，先让硅溶胶与四甲基二苯基二硅氧烷进行接枝共聚合反应，再让四甲基二苯基二硅氧烷与硅烷进行接枝共聚合反应，同时硅溶胶与硅烷在催化剂的作用下又会进行交联反应，形成一个“你中有我，我中有你”的网状结构；其次，通过往涂料里添加不同粒径搭配的氧化锆碳化硅等耐磨性非常好的填料；最后，通过加大交联组分的量提高涂层致密度；最终实现陶瓷涂料涂覆后具有耐高温不沾、耐盐水不沾、耐洗涤剂不沾、耐磨不沾等优良特性。

15、作为优选，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶的固体质量分数为15％-40％，粒径为5-50nm。

16、作为优选，陶瓷涂料的a组分的配方是：硅溶胶40～69份，四甲基二苯基二硅氧烷6～18份，填料10～29份，耐温颜料0～30份，水0～30份，分散剂0～5份，a组分原料总计为100重量份；进一步优选的是，a组分中，四甲基二苯基二硅氧烷更优选的是10～14份，即10～14wt％。

17、作为优选，所述填料包括云母、氧化锆、滑石粉、碳化硅、氧化铝粉、晶须硅、白炭黑、重晶石、硅微粉或玻璃鳞片中的一种或几种的组合；

18、所述颜料为钛白粉、氧化铁黑、炭黑、铜铬黑、锰铁黑、氧化铁黄、钛黄、铋黄、氧化铁红、钴蓝、酞菁蓝、酞菁绿、钴绿、金属颜料、氧化铁绿或珠光颜料中的一种或几种的组合；所述分散剂为水性分散剂，所述的消泡剂为水性消泡剂，所述的流平剂为水性流平剂。

19、作为优选，以a组分原料总计为100重量份计，b组分中的硅烷为75～85份。提高硅烷等交联组分的量，可以提高涂层的致密性。在此优选重量比条件下，可以实现陶瓷涂层内部结构更加致密，且涂层不会太脆导致容易出现开裂。

20、作为优选，以a组分原料总计为100重量份计，b组分中的硅烷为甲基三甲氧基硅烷40～42份，甲基三乙氧基硅烷15～18份，四甲氧基硅烷20～25份。

21、作为优选，b组分中，

22、所述硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷中的一种或几种；

23、所述硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种；

24、所述的硅油为二甲基硅油、羟基硅油、含氢硅油、酚羟基硅油、氨基硅油、醇羟基硅油、巯基硅油中的一种或几种；

25、所述的催化剂为甲酸、乙酸、丙酸、盐酸、柠檬酸中的一种或几种。

26、作为优选，填料是氧化锆和碳化硅以质量比为2-3:1的组合，氧化锆的粒径是5～15μm，碳化硅的粒径是2～5μm。氧化锆与碳化硅填料按不同粒径搭配可以提高涂层的耐磨性。

27、一种所述的不粘陶瓷涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

28、s1、将配方量的a组分各原料混合，在高速研磨分散机下研磨至细度15μm下，过滤得到a组分；

29、s2、a组分和b组分混合，10-30℃温度下滚动熟化4-10h，转速1000rpm～1600rpm；熟化后，c组分按照配方量添加，搅拌均匀后得到可喷涂使用的不粘陶瓷涂料。

30、作为优选，不粘陶瓷涂料按重量份计的配方如下：

31、a组分：60kg硅溶胶，10kg四甲基二苯基二硅氧烷，1kg分散剂，3kg碳化硅，9kg氧化锆，17kg铜铬黑；氧化锆的粒径是5～15μm，碳化硅的粒径是2～5μm；

32、b组分：40kg甲基三甲氧基硅烷，15kg甲基三乙氧基硅烷，21kg四甲氧基硅烷，1kg硅烷偶联剂，2kg二甲基硅油，0.4kg甲酸和0.6kg乙酸；

33、c组分：8kg异丙醇和2kg流平剂。

34、一种本发明所述的不粘陶瓷涂料在制备不粘厨具方面的应用，所述厨具包括煎锅、炒锅、汤锅、饭煲、烤箱、烟机。

35、作为优选，用气动喷涂方式将所述的陶瓷涂料喷涂至厨具上，控制涂覆的厚度为30-40微米，然后在280℃±50℃烘烤15min-30min得到长期耐高温的不粘陶瓷涂层。

36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

37、现有陶瓷涂层最大的缺点是不粘性能持久性不够好，随着在高温下或者烹饪时的磨损或者多次洗涤剂清洗，靠添加少量硅油提供陶瓷涂层的甲基(-ch3)基团数量会逐渐衰减，很快消耗殆尽。

38、本发明在涂料配方中添加的四甲基二苯基二硅氧烷可以提供大量的甲基(-ch3)基团和苯基基团，甲基(-ch3)基团提供不沾性，苯基基团提供耐热性；本发明配方中的氧化锆与碳化硅填料按不同粒径搭配可以提高涂层的耐磨性；本发明配方中提高硅烷等交联组分的量，可以提高涂层的致密性；经试验验证，本发明得到的陶瓷涂料具有更好的耐高温不沾性、耐盐水不沾性、耐洗涤剂不沾性、耐磨不沾性等优秀的综合不沾性能；并且本发明中反应条件简单，制备过程简单，环境友好，容易大规模生产，具有很高的应用价值。