本發(fā)明涉及涂料，具體涉及一種高性能不粘鍋涂料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、鍋具在日常生活中普遍使用，按功能分為壓力鍋、煎鍋、炒鍋、湯鍋、蒸鍋、奶鍋、電飯鍋等；按材質(zhì)分為不銹鋼鍋、鐵鍋、鋁鍋、砂鍋、銅鍋、搪瓷鍋、復(fù)合材質(zhì)鍋等；按手柄個(gè)數(shù)分為單耳鍋和雙耳鍋；按鍋底形狀分為平底鍋和圓底鍋等。人們?cè)谌粘嘶蜃鲲堖^程中，如果火候較大，鍋身受熱較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)菜粘在鍋底內(nèi)，經(jīng)常出現(xiàn)燒焦的情況，而且粘附在鍋具內(nèi)的食物粘力較大，清洗起來(lái)較費(fèi)力。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，不粘鍋的問世給人們生活帶來(lái)了極大的方便。然而傳統(tǒng)的不粘鍋涂層材質(zhì)較軟，用戶在炒菜時(shí)有時(shí)會(huì)用到金屬鏟，由于該產(chǎn)品硬度較大，在長(zhǎng)時(shí)間使用后，經(jīng)常會(huì)將鍋內(nèi)的涂層劃傷損壞，繼而影響其不粘效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出一種高性能不粘鍋涂料及其制備工藝以解決上述問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種高性能不粘鍋涂料，包括以下重量份原料：雙酚a型環(huán)氧樹脂10-24份、丙醇12-36份、表面活性劑6-12份、磷酸鋯層狀納米粒子20-40份、納米氮化硅4-8份、納米二氧化硅6-8份、改性石墨烯4-16份、流平劑1-3份、硅烷偶聯(lián)劑1-3份。

3、進(jìn)一步的，一種高性能不粘鍋涂料，包括以下重量份原料：雙酚a型環(huán)氧樹脂16份、丙醇24份、表面活性劑9份、磷酸鋯層狀納米粒子30份、納米氮化硅6份、納米二氧化硅7、改性石墨烯10份、流平劑2份、硅烷偶聯(lián)劑2份。

4、進(jìn)一步的，改性石墨烯由以下方法制得：在20-30℃條件下，將石墨烯粉加入至無(wú)水乙醇中，以300-500rpm攪拌10-20min，制得石墨烯乙醇分散液，所述石墨烯粉與無(wú)水乙醇質(zhì)量體積比g/ml為(0.03-0.05):(3.0-4.0)；將端羥基聚酰胺和二氧化鋅以300-500rpm攪拌5-10min，并將其滴加到石墨烯乙醇分散液中，所述端羥基聚酰胺、二氧化鋅、石墨烯乙醇分散液量體積比g/ml為(0.04-0.10):(0.04-0.10):(1.0-3.0)，將上述混合液置入超聲設(shè)備中，在超聲頻率20-40khz、超聲功率100-300w條件下超聲處理25-35min，超聲處理結(jié)束后，繼續(xù)以300-500rpm攪拌混合液至形成溶膠狀態(tài)，將溶膠置入干燥箱中在60-80℃下干燥處理6-10h，得到凝膠狀復(fù)合物；將凝膠狀復(fù)合物置入燒結(jié)爐中，在惰性氣氛下以200-400℃燒結(jié)40-60min；燒結(jié)結(jié)束后，將復(fù)合物取出并冷卻至20-30℃，研磨至30-50nm，改性石墨烯。

5、進(jìn)一步的，表面活性劑是聚乙烯醇、聚氧乙烯十二烷基醚、月桂酰兩性基乙酸鈉、十二烷基二甲基甜菜堿、十二烷基磷酸酯鉀鹽其中的一種或幾種組合。

6、進(jìn)一步的，流平劑是聚二甲基硅氧烷、辛基酚聚氧乙烯醚、醋酸丁酯其中的一種。

7、進(jìn)一步的，硅烷偶聯(lián)劑是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷其中的一種或幾種組合。

8、進(jìn)一步的，一種高性能不粘鍋涂料的制備工藝，包括以下步驟：

9、(1)將雙酚a型環(huán)氧樹脂、表面活性劑和磷酸鋯層狀納米粒子加入丙醇中，混合并在在40-50℃加熱條件下攪拌，制得基體溶液；

10、(2)向上述基體溶液中加入納米氮化硅和納米二氧化硅，超聲攪拌均勻，制得混合溶液；

11、(3)向所上混合溶液中加入石墨烯復(fù)合物，混合均勻，再加入流平劑、硅烷偶聯(lián)劑，混合均勻，制得高性能不粘鍋涂料。

12、進(jìn)一步的，步驟(1)中攪拌的轉(zhuǎn)速為500-800rpm，攪拌時(shí)間為30-40min。步驟(2)中超聲攪拌功率為200-400w、超聲頻率為20-40khz、超聲攪拌時(shí)間為20-30min。步驟(3)中加入石墨烯復(fù)合物時(shí)以300-500rpm攪拌15-20min，加入流平劑、硅烷偶聯(lián)劑時(shí)以300-500rpm攪拌10-15min。

13、進(jìn)一步的，所述高性能不粘鍋涂料應(yīng)用于鍋具內(nèi)表層。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中磷酸鋯層狀納米粒子均勻分散于涂層中時(shí)，可以有效提升涂層的耐熱溫度和抵抗各種化學(xué)物質(zhì)侵蝕的能力，還可以顯著增加涂層的硬度、耐磨性和抗刮擦性。同時(shí)磷酸鋯層狀納米粒子的活性位點(diǎn)能夠與雙酚a型環(huán)氧樹脂分子中的官能團(tuán)形成化學(xué)鍵，將環(huán)氧樹脂分子牢牢地固定在磷酸鋯層狀納米粒子的表面。由于磷酸鋯層狀納米粒子具有較大的比表面積和層狀結(jié)構(gòu)，能夠在涂料中形成一個(gè)廣泛的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將環(huán)氧樹脂分子與納米氮化硅、納米二氧化硅、流平劑、硅烷偶聯(lián)劑緊密地連接在一起，形成更加致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有助于提高涂層的附著力、內(nèi)聚力和整體力學(xué)性能，使涂層更加牢固地附著于金屬基底上，不易脫落。此外，在涂料固化過程中，磷酸鋯層狀納米粒子能夠以高度有序的方式剝離并排列，形成規(guī)整的片層結(jié)構(gòu)。這種有序排列不僅增強(qiáng)了涂層的物理強(qiáng)度，還形成了一道有效的屏障，能夠極大地減緩或阻止腐蝕介質(zhì)如水、氧氣、酸性或堿性物質(zhì)滲透到金屬基底，從而顯著提高涂層的防腐蝕性能，延長(zhǎng)鍋具的使用壽命。

15、本發(fā)明中使用端羥基酰胺和二氧化鋅對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，端羥基聚酰胺的加入使得其氨基官能團(tuán)與石墨烯表面發(fā)生相互作用，通過化學(xué)鍵合在石墨烯表面引入了氨基官能團(tuán)，顯著增強(qiáng)了改性石墨烯與環(huán)氧樹脂的相容性。改性后的石墨烯其氨基官能團(tuán)與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基、羧基反應(yīng)，促進(jìn)了涂料各組分間的交聯(lián)反應(yīng)，從而形成更加致密和牢固的涂層結(jié)構(gòu)。在改性的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變和燒結(jié)過程中，二氧化鋅粒子附著在石墨烯表面，形成復(fù)合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，有助于提升改性石墨烯的硬度和抗磨損性能，使其在不粘鍋涂料中表現(xiàn)出更優(yōu)異的機(jī)械性能。

16、本發(fā)明中的表面活性劑能夠吸附在磷酸鋯層狀納米粒子的表面，通過其親油基團(tuán)與環(huán)氧樹脂基體相容，而親水基團(tuán)則朝向粒子外部，形成一層包覆膜。這層包覆膜有效降低了納米粒子之間的表面張力，防止了粒子的團(tuán)聚，從而提高了磷酸鋯層狀納米粒子在環(huán)氧樹脂中的分散度和取向度，從而使得層狀納米粒子高效發(fā)揮其阻隔效應(yīng)，進(jìn)一步提高涂層的防腐蝕性能。

技術(shù)特征：

1.一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：雙酚a型環(huán)氧樹脂10-24份、丙醇12-36份、表面活性劑6-12份、磷酸鋯層狀納米粒子20-40份、納米氮化硅4-8份、納米二氧化硅6-8份、改性石墨烯4-16份、流平劑1-3份、硅烷偶聯(lián)劑1-3份。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：雙酚a型環(huán)氧樹脂16份、丙醇24份、表面活性劑9份、磷酸鋯層狀納米粒子30份、納米氮化硅6份、納米二氧化硅7、改性石墨烯10份、流平劑2份、硅烷偶聯(lián)劑2份。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，所述改性石墨烯由以下方法制得：在20-30℃條件下，將石墨烯粉加入至無(wú)水乙醇中，以300-500rpm攪拌10-20min，制得石墨烯乙醇分散液，所述石墨烯粉與無(wú)水乙醇質(zhì)量體積比g/ml為(0.03-0.05):(3.0-4.0)；將端羥基聚酰胺和二氧化鋅以300-500rpm攪拌5-10min，并將其滴加到石墨烯乙醇分散液中，所述端羥基聚酰胺、二氧化鋅、石墨烯乙醇分散液量體積比g/ml為(0.04-0.10):(0.04-0.10):(1.0-3.0)，將上述混合液置入超聲設(shè)備中，在超聲頻率20-40khz、超聲功率100-300w條件下超聲處理25-35min，超聲處理結(jié)束后，繼續(xù)以300-500rpm攪拌混合液至形成溶膠狀態(tài)，將溶膠置入干燥箱中在60-80℃下干燥處理6-10h，得到凝膠狀復(fù)合物；將凝膠狀復(fù)合物置入燒結(jié)爐中，在惰性氣氛下以200-400℃燒結(jié)40-60min；燒結(jié)結(jié)束后，將復(fù)合物取出并冷卻至20-30℃，研磨至30-50nm，得到改性石墨烯。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，所述表面活性劑是聚乙烯醇、聚氧乙烯十二烷基醚、月桂酰兩性基乙酸鈉、十二烷基二甲基甜菜堿、十二烷基磷酸酯鉀鹽其中的一種或幾種組合。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，所述流平劑是聚二甲基硅氧烷、辛基酚聚氧乙烯醚、醋酸丁酯其中的一種。

6.如權(quán)利要求1所述的一種高性能不粘鍋涂料，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷其中的一種或幾種組合。

7.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種高性能不粘鍋涂料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

8.如權(quán)利要求7所述的一種高性能不粘鍋涂料的制備工藝，其特征在于，所述步驟(1)中攪拌的轉(zhuǎn)速為500-800rpm，攪拌時(shí)間為30-40min；所述步驟(2)中超聲攪拌功率為200-400w、超聲頻率為20-40khz、超聲攪拌時(shí)間為20-30min；所述步驟(3)中加入改性石墨烯時(shí)以300-500rpm攪拌15-20min，加入流平劑、硅烷偶聯(lián)劑時(shí)以300-500rpm攪拌10-15min。

9.如權(quán)利要求8所述的一種高性能不粘鍋涂料的制備工藝，其特征在于，所述高性能不粘鍋涂料應(yīng)用于鍋具內(nèi)表層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種高性能不粘鍋涂料及其制備工藝，所述高性能不粘鍋涂料包括以下重量份原料：雙酚A型環(huán)氧樹脂10?24份、丙醇12?36份、表面活性劑6?12份、磷酸鋯層狀納米粒子20?40份、納米氮化硅4?8份、納米二氧化硅6?8份、改性石墨烯4?16份、流平劑1?3份、硅烷偶聯(lián)劑1?3份。本發(fā)明不粘鍋涂料應(yīng)用到不粘鍋中制得的不粘涂層硬度高、粘附力強(qiáng)同時(shí)具有良好的耐酸性、耐堿性且使用壽命長(zhǎng)久。

技術(shù)研發(fā)人員：林維,王艷,談太起
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東樸薪材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2