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一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法及不粘锅与流程

2021-08-13 19:38:00 来源:中国专利 TAG:
本申请涉及厨房用具领域,更具体地说,它涉及一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法及不粘锅。
背景技术
:不粘锅是一种做饭时不会粘锅的金属锅,它与普通金属锅的区别仅在于它的内表面涂覆了不粘涂料,不粘涂料形成了一层不粘涂层。制备不粘涂层的不粘材料具有良好的润滑性,摩擦系数小,表面张力较小,使其难以粘附物质,故食物就不容易粘上去。常见的不粘涂层有两类,一类是含氟聚合物,如聚四氟乙烯(又称特氟龙);一类是硅氧聚合物,如陶瓷涂层材料。相较而言,含氟聚合物的涂层不粘性更好,而陶瓷涂层的耐刮擦性更好。但是,含氟聚合物类的涂层不具备良好的耐磨性,在使用过程中容易发生磨损而失去防粘的性能,所以需要提高此类涂层的耐磨性。技术实现要素:为了改善含氟聚合物类涂层的耐磨性能,本申请提供一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法及不粘锅。第一方面,本申请提供一种耐磨不粘锅涂层,采用如下的技术方案:一种耐磨不粘锅涂层,包括聚四氟乙烯70-80份、聚芳砜5-10份、氮化硼3-7份、二氧化钼5-8份、有机硅耐磨剂1-3份和炭黑1-3份。通过采用上述技术方案,由于采用聚四氟乙烯为主料,添加二氧化钼、聚芳砜、氮化硼等填料,提高了不粘锅涂层的力学强度。聚芳砜作为聚四氟乙烯的有机填料,能够提高聚四氟乙烯的耐热、抗蠕变、抗压和耐磨性能。二氧化钼具有优异的自润滑性和对载荷的承载能力,它能够作为分散相存在于涂层材料中,当涂层受到外力作用时,它能够承担部分载荷,同时起到传递载荷的作用。这种载荷可以防止聚四氟乙烯分子的带状破坏,所以在一定程度上增强了不粘锅涂层的拉伸强度。同时,二氧化钼具有优异的形成转移膜的能力,能够降低涂层的磨耗量,从而提高了含氟聚合物类涂层的耐磨性能。优选的,所述聚芳砜为双酚a聚砜、聚(1,4-亚苯基醚-醚-砜)和聚苯醚砜中的其中一种。通过采用上述技术方案,聚芳砜具有耐碱、耐热、耐磨、化学性能稳定等优点,能够在-196-260℃下使用,且聚芳砜的性能能够与聚酰亚胺相媲美,但是成本却比聚酰亚胺要低,所以在原料中添加聚芳砜能够在保证提高不粘锅涂层性能的同时降低生产成本。同时,聚芳砜能够在高温下长期使用,且其性能基本不变。聚芳砜还具有良好的尺寸稳定性,在50%的湿度下放置一个月,其尺寸变化小于0.1%。其中,聚苯醚砜具有耐热性、耐蠕变性、高强度、高刚性和韧性、抗氧化劣化性等性能,特别是在高温下能够连续使用,同时在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定,与不粘锅的应用环境非常适配。优选的,所述有机硅耐磨剂为超高分子量硅酮耐磨剂、硅烷耐磨剂的其中一种。通过采用上述技术方案,有机硅耐磨剂的添加能够提高不粘锅涂层的耐磨性能,从而减少不粘涂层的磨损量,提高不粘锅的使用寿命。优选的,还包括10-15份的云母粉,且所述云母为绢云母。通过采用上述技术方案,云母粉具有良好的耐热性和化学稳定性,尤其是绢云母,其具有径厚比大、富弹性、耐600℃以上的高温、耐化学品腐蚀性强的特点。绢云母能够在涂料中均匀分散不易沉淀,同时炭黑粒子易进入绢云母的晶格层间,从而使不粘锅涂层的颜色保持长久,且在长时间的光照下也不容易褪色。添加绢云母制得的涂料,能够提高不粘锅涂层的耐候性,抗透水性,增强涂层与锅体的附着力和涂膜强度,改善涂膜的表观。同时添加有绢云母的不粘锅涂层不容易发生脱落现象,还能够提高其防锈性能和耐腐蚀性能。第二方面,本申请提供一种耐磨不粘锅涂层的制备方法,采用如下的技术方案:一种耐磨不粘锅涂层的制备方法,包括如下制备步骤:s1、按所需称取原料;s2、将聚四氟乙烯和聚芳砜进行加热并搅拌,得混料;s3、向混料中加入云母粉、氮化硼、有机硅耐磨剂和二硫化钼,搅拌3-4h,得到耐磨不粘锅涂料;s4、将耐磨不粘锅涂料涂覆在锅体内表面上,并将锅体放置于恒温干燥箱内进行干燥,得到耐磨不粘锅涂层。通过采用上述技术方案,上述不粘锅涂层的制备方法简单,且制得的耐磨不粘锅涂层具有良好的防粘性和耐磨性能。优选的,s2中加热温度为480-520℃,搅拌时间为6-8h。通过采用上述技术方案,480-520℃的温度下搅拌6-8h,能够使得聚四氟乙烯和聚芳砜反应完全。优选的,s4中,干燥温度为270-330℃,干燥时间15-30min。通过采用上述技术方案,270-330℃的温度下干燥15-30min,能够使得涂料完全干燥,使制得的不粘锅涂层表面光滑,具有良好的耐磨性能和防粘性。第三方面,本申请提供一种不粘锅,采用如下的技术方案:一种不粘锅,所述不粘锅内表面有一层上述耐磨不粘锅涂层。通过采用上述技术方案,上述不粘锅能够在保证良好不粘性能的同时具有良好的耐磨性能,不易发生磨损,具有较长的使用寿命。综上所述,本申请具有以下有益效果:1、由于本申请采用聚四氟乙烯为主料,添加二氧化钼、聚芳砜、氮化硼等填料,由于聚芳砜作为聚四氟乙烯的有机填料,能够提高聚四氟乙烯的耐热、抗蠕变、抗压和耐磨性能,同时二氧化钼具有优异的形成转移膜的能力,能够降低涂层的磨耗量,因此值得的耐磨不粘锅图层具有优异的耐磨性能。2、本申请中优选采用在原料中添加绢云母,由于绢云母能够在涂料中均匀分散,且不容易发生沉淀,同时炭黑粒子易进入绢云母的晶格层间,从而使制得的不粘锅涂层的颜色保持长久,且在长时间的光照下也不容易褪色。3、本申请的方法,通过简单的加热搅拌和干燥过程即可得到耐磨不粘锅涂层,方法非常简单,且制得的耐磨不粘锅涂层具有良好的防粘性和耐磨性能。具体实施方式以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。本申请中双酚a聚砜选自天门恒昌化工有限公司;聚(1,4-亚苯基醚-醚-砜)选自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;聚苯醚砜选自的东莞安信达塑胶材料有限公司;超高分子量硅酮耐磨剂选自广州市氟缘硅科技有限公司;硅烷耐磨剂选自常州百昌涂料科技有限公司;绢云母选自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;氮化硼选自湖北诺纳科技有限公司;二硫化钼选自上海麦克林生化科技有限公司。实施例1一种不粘锅涂层的制备方法,包括如下制备步骤:s1、按所需称取原料,包括750g聚四氟乙烯,130g绢云母,80g聚苯醚砜,50g氮化硼,60g二氧化钼,20份超高分子量硅酮耐磨剂和20份炭黑;s2、将聚四氟乙烯和聚芳砜在500℃下进行加热并搅拌7h,得混料;s3、向混料中加入云母粉、氮化硼、有机硅耐磨剂和二硫化钼,搅拌3h,得到耐磨不粘锅涂料;s4、将耐磨不粘锅涂料涂覆在锅体内表面上,并将锅体放置于恒温干燥箱内进行干燥,干燥温度为300℃,干燥时间为20min,干燥完毕后得到耐磨不粘锅涂层。实施例2-5实施例2-5中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于如表1所示:表1实施例1-5中耐磨不粘锅涂层的原料组成及用量实施例6本实施例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于s2中加热温度为480℃,搅拌时间为8h。实施例7本实施例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于s2中加热温度为520℃,搅拌时间为6h。实施例8本实施例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于s3中搅拌时间为4h。实施例9本实施例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于s4中干燥温度为270℃,干燥时间为30min。实施例10本实施例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于s4中干燥温度为330℃,干燥时间为15min。对比例1本对比例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于原料中不添加聚芳砜。对比例2本对比例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于原料中不添加有机硅耐磨剂。对比例3本对比例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于原料中不添加二氧化钼。对比例4本对比例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于原料中添加100g份二氧化钼。对比例5本对比例中耐磨不粘锅涂层的制备方法与实施例1相同,区别仅在于原料中不添加氮化硼。性能检测试验耐磨性能:采用gb/t1768-1979《漆膜耐磨性测定法》进行试验,负载总重量为500g,砂轮转数设定为300圈,测定耐磨不粘锅涂层的失重;不粘性:采用qb/t2421-1998《铝及铝合金不粘锅》进行试验,被测涂层表面无残留物即为合格。表2实施例1-5的测试结果失重/g不粘性实施例10.0005合格实施例20.0007合格实施例30.0004合格实施例40.0006合格实施例50.0007合格结合实施例1-3并结合表2可以看出,本申请中制备得到的耐磨不粘锅涂层具有良好的耐磨性能和不粘性。结合实施例1和实施例4-5并结合表2可以看出,实施例1中的聚芳砜选用的是聚苯醚砜,其对耐磨不粘锅涂层的耐磨性能的提升效果要优于实施例4中的双酚a聚砜以及实施例5中的非双酚a聚芳烃砜。表3实施例1和实施例6-10的测试结果失重/g不粘性实施例10.0006合格实施例60.0005合格实施例70.0004合格实施例80.0005合格实施例90.0007合格实施例100.0004合格结合实施例1和实施例6-7并结合表3可以看出,实施例1中500℃的加热温度以及实施例6中480℃的加热温度和实施例7中520℃的加热温度,对最终制得的耐磨不粘锅涂层没有什么影响,在480-520℃的温度范围内制得的耐磨不粘锅涂层均具有良好的耐磨性能。结合实施例1和实施例8并结合表3可以看出,实施例1中搅拌3h和实施例8中搅拌4h,对最终制得的耐磨不粘锅涂层没有什么影响,在3-4h的搅拌条件下,耐磨不粘锅涂料中各原料能够分布均匀,因此对最终制得的耐磨不粘锅涂层具有良好的耐磨性能。结合实施例1和实施例9-10并结合表3可以看出,实施例1中300℃的干燥温度以及实施例9中330℃的干燥温度和实施例10中330℃的干燥温度,对最终制得的耐磨不粘锅涂层没有什么影响,在270-330℃的温度范围内制得的耐磨不粘锅涂层均具有良好的耐磨性能。表4实施例1和对比例1-4的测试结果失重/g不粘性实施例10.0006合格对比例10.0027合格对比例20.0015合格对比例30.0019合格对比例40.0013合格结合实施例1和对比例1并结合表4可以看出,实施例1中耐磨不粘锅涂层的失重要小于对比例1中耐磨不粘锅涂层的失重,说明聚芳砜的添加能够提高耐磨不粘锅涂层的耐磨性能。其原因在于,聚苯醚砜作为聚四氟乙烯的有机填料,能够提高聚四氟乙烯的耐热、抗蠕变、抗压和耐磨性能。结合实施例1和对比例2并结合表4可以看出,实施例1中耐磨不粘锅涂层的失重要小于对比例2中耐磨不粘锅涂层的失重,说明有机硅耐磨剂的添加能够提高耐磨不粘锅涂层的耐磨性能。结合实施例1和对比例3-4并结合表4可以看出,对比例3中不添加二氧化钼制得的耐磨不粘锅涂层的耐磨性能要劣于实施例1的耐磨不粘锅涂层的耐磨性能,对比例4中耐磨不粘锅涂层的耐磨性能要劣于实施例1的耐磨不粘锅涂层的耐磨性能。其原因在于,二氧化钼的添加能够作为耐磨不粘锅涂层制备过程中的分散相,由于分散相的加入使得在受力的截面上,作为连续相的聚四氟乙烯的含量相对较少,复合后的涂层中聚四氟乙烯的受力面积小于纯聚四氟乙烯的受力面积。当二氧化钼添加量较少时,增强效应占主导,会提高不粘锅涂层的拉伸强度,但是当二氧化钼添加量增加到一定程度时,二氧化钼会产生一定的副作用,反正会降低不粘锅涂层的拉伸强度。应用例1一种不粘锅,不粘锅内表面涂覆有一层实施例1-10任一项耐磨不粘锅涂层。本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12
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