一种搪瓷复底锅及其制备方法与流程

1.本发明涉及厨具的技术领域，尤其涉及一种搪瓷复底锅及其制备方法。


背景技术：

2.炊具产品的推陈出新，满足了人们日益增长的高质量生活要求，其包括了煮锅、煎锅、炒锅、奶锅、电磁炉等产品。一款具有良好导热性的炊具，将给用户带来更好烹饪效果的体验，尤其是目前市场上广泛使用的不粘锅产品，锅体底部的不良传热或热量分布不均匀，均可能降低烹饪效果，出现锅体内部食物糊、焦的现象；严重时，将缩短炊具产品的使用寿命。


技术实现要素：

3.鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种搪瓷复底锅，以解决现有搪瓷锅无法兼顾导热性能、自清洁和抗冲击等综合性能要求，进而难以满足用户烹饪效果的提升和长期可靠使用的问题。
4.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种搪瓷复底锅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：s1：提供一铝基锅体，所述锅体底部外表面经过喷砂处理；s2：将硅铝复合溶胶、mof增强石墨烯复合材料、去离子水、复合助剂和异丙醇搅拌混合均匀，然后喷涂在步骤s1得到的锅体底部上，放入120～160℃烘箱中烘烤5min进行预固化，得到锅体底部涂层；本技术以硅铝复合溶胶主体成份在锅体底部进行成膜制备，有效克服了单一二氧化硅溶胶较易结晶，所得膜层较脆的不足，通过硅铝复合溶胶制备得到的涂层其膜层韧性更好；通过mof增强石墨烯复合材料的添加，协同发挥金属有机框架mof材料和石墨烯材料的特点，进一步有效提高本技术搪瓷复底锅的导热性能。
5.s3：再将由碳化钛、钾长石、煅烧高岭土、海泡石、氟硅酸钠、硼砂、偏钒酸钠、凹土粉、硅微粉和去离子水组合的复合原料，通过热复合的方式复合在步骤s2得到的锅体底部涂层上，得到所述搪瓷复底锅。本技术上述复合原料制备得到的搪瓷涂层，不仅具有优异的热传导性，耐高温、耐腐蚀、传热均匀性等优势；而且提高了锅体底部基体的强度，搪瓷涂层和锅体基体的粘结性能力高，防止了因为碰撞导致的搪瓷层脱落。
6.优选地，所述硅铝复合溶胶、mof增强石墨烯复合材料、去离子水、复合助剂和异丙醇的质量比为45～60：18～24：7～15：12～15：5～9。
7.优选地，所述硅铝复合溶胶通过先将铝溶胶在容器中搅拌，然后加入硅氧烷和复合助剂，调节ph至4.2～5.6，搅拌反应后得到。简单不同溶胶的混合，容易导致粒子表面双电层不稳，发生溶胶破坏。为了得到稳定的复合溶胶，本技术采用同步生成的方法。即首先在铝溶胶中加入硅氧烷，由硅氧烷的水解，直接生成硅铝复合溶胶。
8.优选地，所述复合助剂由有机膨润土、有机酸和去离子水复配得到。本技术以有机膨润土为助剂，进一步提高硅铝复合溶胶的稳定性，促进溶胶成膜反应，通过有机酸的添加
则有利于调节硅铝复合溶胶的ph值，更加有利于锅体底部涂层的成膜反应。
9.优选地，所述mof增强石墨烯复合材料的制备方法为：将多元醇三嗪化合物与乙烯基苯胺进行亲核取代反应，得到多元醇三嗪中间体，再加入长链烯烃，在引发剂的作用下进行加成反应，得到多元醇三嗪衍生物；以多元醇三嗪衍生物作为有机配体与硝酸铜溶液按有机配体与硝酸铜摩尔比1：2进行混合，通过水热法进行分子自组装反应，得到金属有机框架mof材料；然后加入石墨烯或氧化石墨烯分散液，搅拌后得到所述mof增强石墨烯复合材料。本技术通过mof结构作为改性剂进行石墨烯的均匀分散，一方面增强石墨烯导热性能，另一方面通过引入三嗪提高耐高温性能，多位点的羟基提高了硝酸铜溶液的结合及与锅体基底的结合。另外一方面，通过石墨烯结合mof中的金属元素发挥的协同作用，进一步提高复底锅的导热性能。
10.优选地，所述多元醇三嗪化合物为2,2',2'',2'''-[(6-氯-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二次氮基]四乙醇或2,2'-[(6-氯-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二亚胺]二乙醇。
[0011]
优选地，所述乙烯基苯胺为4-(乙烯基氧基)-苯胺、3-乙烯基-苯胺、4-甲氧基-2-乙烯基苯胺、2-异丙基-4-乙烯基苯胺中的至少一种。
[0012]
优选地，所述长链烯烃为2-(全氟-9-甲基辛基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟-7-甲基辛基)乙基甲基丙烯酸酯、1h,1h,2h,2h-全氟辛醇丙烯酸酯、全氟己基乙烯、2-全氟辛基丙烯酸乙酯、1h,1h-全氟辛基丙烯酸酯、1h,1h-十五氟辛基甲基丙烯酸酯中的至少一种。含氟长链烯烃提高了锅体基底涂层的自清洁和抗冲击性能。
[0013]
优选地，在步骤s3中，所述复合原料按重量份计，分别为7～8份碳化钛、1.5～3.5份钾长石、2～3份煅烧高岭土、0.2～0.7份海泡石、0.2～0.5份氟硅酸钠、1.2～2.5份硼砂、1～2份偏钒酸钠、1.6～2.1份凹土粉、4.2～5.7份硅微粉和15～30份去离子水。
[0014]
优选地，在步骤s3中，所述热复合的复合温度为210～230℃。
[0015]
本发明的另外一方面是提供一种搪瓷复底锅，所述搪瓷复底锅采用如上述搪瓷复底锅的制备方法制备得到。
[0016]
本发明的有益效果：本发明制备的搪瓷复底锅，综合机械性能和尺寸稳定性好，其不仅具有优异的导热性能，而且具有良好的自清洁和抗冲击效果，可提升用户烹饪体验效果和满足长期使用的寿命要求。
具体实施方式
[0017]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0018]
实施例1本实施例搪瓷复底锅的制备方法，其包括以下步骤：s1：提供一铝基锅体，所述锅体底部外表面经过喷砂处理；s2：将质量比为45：18：7：12：5的硅铝复合溶胶、mof增强石墨烯复合材料、去离子水、复合助剂和异丙醇搅拌混合均匀，然后喷涂在步骤s1得到的锅体底部上，放入120℃烘箱中烘烤5min进行预固化，得到锅体底部涂层；s3：再将由7份碳化钛、1.5份钾长石、2份煅烧高岭土、0.2份海泡石、0.2份氟硅酸
钠、1.2份硼砂、1份偏钒酸钠、1.6份凹土粉、4.2份硅微粉和15份去离子水组合的复合原料，通过热复合的方式复合在步骤s2得到的锅体底部涂层上，所述热复合的复合温度为210℃，得到所述搪瓷复底锅。所述复合助剂由5份有机膨润土、3份有机酸和15份去离子水复配得到。
[0019]
所述硅铝复合溶胶通过先将铝溶胶在容器中搅拌，然后加入硅氧烷和复合助剂，调节ph至4.2，搅拌反应后得到。所述铝溶胶、硅氧烷和复合助剂的质量比为32：24：7。所述复合助剂由5份有机膨润土、10份去离子水和适量的有机酸复配得到。
[0020]
所述mof增强石墨烯复合材料的制备方法为：将摩尔比为1：1.02的2,2',2'',2'''-[(6-氯-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二次氮基]四乙醇与4-(乙烯基氧基)-苯胺进行亲核取代反应，得到多元醇三嗪中间体，再按2-(全氟-9-甲基辛基)乙基丙烯酸酯与多元醇三嗪中间体摩尔比为1：1的添加量加入2-(全氟-9-甲基辛基)乙基丙烯酸酯，在引发剂过硫酸铵的作用下进行加成反应，得到多元醇三嗪衍生物；以多元醇三嗪衍生物作为有机配体与硝酸铜溶液按有机配体与硝酸铜摩尔比1：2进行混合，升温加热至70℃，通过水热法进行分子自组装反应，得到金属有机框架mof材料；然后加入氧化石墨烯分散液，搅拌后得到所述mof增强石墨烯复合材料，所述金属有机框架mof材料与氧化石墨烯分散液的质量比为5：12。
[0021]
实施例2本实施例搪瓷复底锅的制备方法，其包括以下步骤：s1：提供一铝基锅体，所述锅体底部外表面经过喷砂处理；s2：将质量比为52：21：11：13.5：6的硅铝复合溶胶、mof增强石墨烯复合材料、去离子水、复合助剂和异丙醇搅拌混合均匀，然后喷涂在步骤s1得到的锅体底部上，放入140℃烘箱中烘烤5min进行预固化，得到锅体底部涂层；s3：再将由7.5份碳化钛、2.5份钾长石、2.5份煅烧高岭土、0.4份海泡石、0.3份氟硅酸钠、1.8份硼砂、1.5份偏钒酸钠、1.9份凹土粉、4.9份硅微粉和22份去离子水组合的复合原料，通过热复合的方式复合在步骤s2得到的锅体底部涂层上，所述热复合的复合温度为230℃，得到所述搪瓷复底锅。所述复合助剂由7份有机膨润土、8份有机酸和20份去离子水复配得到。
[0022]
所述硅铝复合溶胶通过先将铝溶胶在容器中搅拌，然后加入硅氧烷和复合助剂，调节ph至4.8，搅拌反应后得到。所述铝溶胶、硅氧烷和复合助剂的质量比为35：25：8。所述复合助剂由7份有机膨润土、12份去离子水和适量的有机酸复配得到。
[0023]
所述mof增强石墨烯复合材料的制备方法为：将摩尔比为1：1.02的2,2',2'',2'''-[(6-氯-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二次氮基]四乙醇与3-乙烯基-苯胺进行亲核取代反应，得到多元醇三嗪中间体，再按2-全氟辛基丙烯酸乙酯与多元醇三嗪中间体摩尔比为1：1的添加量加入2-全氟辛基丙烯酸乙酯，在引发剂过硫酸铵的作用下进行加成反应，得到多元醇三嗪衍生物；以多元醇三嗪衍生物作为有机配体与硝酸铜溶液按有机配体与硝酸铜摩尔比1：2进行混合，升温加热至70℃，通过水热法进行分子自组装反应，得到金属有机框架mof材料；然后加入氧化石墨烯分散液，搅拌后得到所述mof增强石墨烯复合材料，所述金属有机框架mof材料与石墨烯或氧化石墨烯分散液的质量比为7：13。
[0024]
实施例3本实施例搪瓷复底锅的制备方法，其包括以下步骤：
s1：提供一铝基锅体，所述锅体底部外表面经过喷砂处理；s2：将质量比为60：24：15：15：9的硅铝复合溶胶、mof增强石墨烯复合材料、去离子水、复合助剂和异丙醇搅拌混合均匀，然后喷涂在步骤s1得到的锅体底部上，放入160℃烘箱中烘烤5min进行预固化，得到锅体底部涂层；s3：再将由8份碳化钛、3.5份钾长石、3份煅烧高岭土、0.7份海泡石、0.5份氟硅酸钠、2.5份硼砂、2份偏钒酸钠、2.1份凹土粉、5.7份硅微粉和30份去离子水组合的复合原料，通过热复合的方式复合在步骤s2得到的锅体底部涂层上，所述热复合的复合温度为230℃，得到所述搪瓷复底锅。所述复合助剂由10份有机膨润土、12份有机酸和30份去离子水复配得到。
[0025]
所述硅铝复合溶胶通过先将铝溶胶在容器中搅拌，然后加入硅氧烷和复合助剂，调节ph至5.6，搅拌反应后得到。所述铝溶胶、硅氧烷和复合助剂的质量比为37：27：9。所述复合助剂由10份有机膨润土、15份去离子水和适量的有机酸复配得到。
[0026]
所述mof增强石墨烯复合材料的制备方法为：将摩尔比为1：1.02的2,2'-[(6-氯-1,3,5-三嗪-2,4-二基)二亚胺]二乙醇与2-异丙基-4-乙烯基苯胺进行亲核取代反应，得到多元醇三嗪中间体，再按1h,1h-全氟辛基丙烯酸酯与多元醇三嗪中间体摩尔比为1：1的添加量加入1h,1h-全氟辛基丙烯酸酯，在引发剂过硫酸铵的作用下进行加成反应，得到多元醇三嗪衍生物；以多元醇三嗪衍生物作为有机配体与硝酸铜溶液按有机配体与硝酸铜摩尔比1：2进行混合，升温加热至70℃，通过水热法进行分子自组装反应，得到金属有机框架mof材料；然后加入氧化石墨烯分散液，搅拌后得到所述mof增强石墨烯复合材料，所述金属有机框架mof材料与氧化石墨烯分散液的质量比为8：15。
[0027]
对比例1本对比例搪瓷复底锅的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例搪瓷复底锅的制备方法，步骤s2中未添加mof增强石墨烯复合材料。
[0028]
对比例2本对比例的搪瓷复底锅的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例搪瓷复底锅的制备方法，步骤s2中采用石墨烯代替mof增强石墨烯复合材料。
[0029]
对比例3本对比例的搪瓷复底锅的制备方法，其原料组成与制备步骤基本与实施例1相同，不同之处在于，本对比例搪瓷复底锅的制备方法，步骤s2中采用硅溶胶代替硅铝复合溶胶。
[0030]
将实施例1～3和对比例1～3制备得到的搪瓷复底锅进行性能测试，其性能结果如表1所示：其中，硬度按gb/t6739进行测试；耐冲击性按gb1732进行测试；导热性测试采用光热反射法测定；耐热性测试按gb/t 11418-1989《搪瓷耐热性测试方法》进行；耐温急变性测试按gb/t 11419-2008《搪瓷耐温急变性测试方法》进行；耐腐蚀性测试按gb/t 9989.1-2015《搪瓷耐化学侵蚀的测定 第1部分：室温下耐酸侵蚀的测定》进行；耐剥落性能测试：按gb/t 19354-2003《铝搪瓷 在电解液作用下铝上瓷层密着性的测定(剥落试验)》进行，以每平方分米试样表面上的剥落区域面积评价试样耐剥落性。
[0031]
表1
ꢀ
实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3耐剥落性，mm26.26.76.56.26.410.3硬度6h6h6h6h6h6h耐冲击性，kg*cm252256255251252245热导率，w/m
·
k167017121731135314661632升温速率，℃/秒2.612.532.571.942.182.32耐热性，℃483483483483483483耐温急变性，℃420420420400400380耐腐蚀性无白化、起泡等现象无白化、起泡等现象无白化、起泡等现象无白化、起泡等现象无白化、起泡等现象无白化、起泡等现象接触角124
°
123
°
126
°
124
°
125
°
123
°
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。