CN109401370A - 耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法，该耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料包括硅溶胶、硅烷、表面活性剂、颜料、填料、润湿分散剂、不粘流平剂、增稠剂和水，其制备方法是将硅烷、表面活性剂、硅溶胶和水按照特定比例和步骤制备出水性无机纳米陶瓷乳液，然后再将上述制备好的水性无机纳米陶瓷乳液与颜料、填料混合，并进行分散、研磨，最后加入助剂和水搅拌，制备成耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料。本发明的制备方法配置简单，而且制备出来的涂料产品性能稳定，具有耐油污、易清洁以及无烟无味的特点。

Description

耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法。

背景技术

目前，由于厨电产品长时间、高频率接触油烟、酸碱物质和各种调料，导致厨具的接触面极易沾有油污，由于油污与材料的粘结力较大，很难使油污从表面脱离，给产品使用者带来了很大的困扰，现有厨房电器涂料层都很难实现消费者对于易清洁性能的要求，厨具的油污问题是消费者使用厨房电器产品长时间来的一个难以解决的痛点，而且大部分家电及厨具、陶瓷产品采用了大量的有机涂层、溶剂型油漆等，这些材料会释放大量甲醛、VOC(挥发性有机化合物)等有害物质， 在高温下释放有害气体并涂膜发软，造成空气的二次污染，对人体身体健康造成很大的危害。

中国专利CN201710437558.X公开了一种含有纳米金铂的不粘涂料组合物，本发明首次采用纳米钻石粉末及纳米金铂作为组分用在不粘涂料上，制备的不粘涂料耐酸碱性强、导热性高、硬度高、耐磨性好，综合性能优越；且该不粘涂料主要是应用在烹饪厨具中，作为涂层使用，试验证明，其具有对人体安全无害，使用寿命长，使用范围广的特点，但是仍然没有解决消费者对于厨具耐油污易清洁的性能要求。

中国专利CN201611091173.4公开了一种厨具专用静电喷涂粉末涂料，通过选择环氧树脂、氟树脂为树脂基料，并辅以与树脂基料具有很好混溶性又具有合适反应的酚羟基树脂和胺类物质作为固化剂，使得涂料的贮存稳定性、熔融性、流动性和固化性之间具有良好平衡的体系，保证涂料具有低温固化性能的同时，为涂料的机械性和耐腐蚀性提供保证；与此同时，加入以三氟氯乙烯为主要成分的五元共聚氟树脂，可以显著提高涂膜的防污性、耐候性、耐腐蚀性、装饰效果、光泽度及保持度；此外，为了提高本发明所述涂料的抑菌抗菌性能，本发明中通过加入抗菌吸附剂，该抗菌吸附剂通过将以硅铝含量丰富的膨润土和麦饭石作为矿物来源先配置混合物凝胶，额外加入硅源物质对混合物凝胶的硅铝比进行调节后，在有机胺作为模板和无机碱作为催化剂的作用下进行水热反应，可以打散膨润土和麦饭石矿物中原本存在的隔阂不通的微孔，使微孔比表面积和容积增大，从而得到一种具有多孔以及孔径大小适宜的载体填料，有效减少了原有矿物中的空间位阻，提高孔容，内扩散速率加快，交换容量增大，从而提高其吸附性能和离子交换性能，在加入铜液的前提下，可以有效对铜离子进行交换吸附，抗菌剂铜通过载体填料与涂料组成牢固结合，进而形成一种对细菌和真菌具有强烈吸附和抑菌、杀菌作用的抗菌吸附剂，赋予涂料良好抑菌杀菌效果的同时，载体填料上的多孔结构还可以对臭味气体进行良好吸附；并且该抗菌吸附剂上的载铜结构，使其可以作为导电剂，使得本发明所述粉末涂料具有较强的导电性，从而可以采用静电喷涂法形成功能涂层；此后本发明中还加入纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米碳酸钙、铝矾土、沉淀硫酸钡作为填料，可进一步改善涂膜的耐化学性、耐候性及高装饰性；钛白粉可吸收紫外线的波谷达到75％以上，保护了高分子材料中的C-H键，从而提高了漆膜的耐候性，延迟漆膜粉化变色；羟乙基甲基纤维素可以与抗菌吸附剂合理配伍，利用了羟乙基甲基纤维素对基层的润湿性好，不易出现浮粉，有一定的引气性的特定，从而使抗菌吸附剂内部孔状结构的吸附性能更加优秀；聚酰胺蜡能够较好地平衡涂膜的抗流挂性与流平性，可赋矛涂料体系较高的触变性能，并具有良好的增稠、防沉作用；流平剂的加入则能够极大程度的降低涂料体系的表面张力，增进基材润湿性、防止缩孔，同时增进涂层表面的滑爽性和光泽。本发明不但可以起到抑菌杀菌的效果，同时具有吸附厨房臭味物质的能力，但厨具易沾油污、不易清洁的问题依然没有得到解决。

因此，如何制备出一种耐油污、易清洁、无烟无味的水性无机纳米陶瓷厨具涂料是本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，原料组成和质量百分比：

水性无机纳米陶瓷乳液 55～85% 颜料 1～25%

填料 1～30%

润湿分散剂 0.1～0.5%

不粘流平剂 0.1～0.5% 增稠剂 1～3%

水 余量；

其中：

所述水性无机纳米陶瓷乳液的组份和质量百分比分别为：

硅溶胶 20～70%

硅烷 10～70%

表面活性剂 0.1～10%

水 余量。

优选地，所述硅溶胶为酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中的至少一种。

优选地，所述硅溶胶的粒径为1～160nm，PH值为2～10。

优选地，所述硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。

优选地，所述烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、十二烷基甲基二甲氧基硅烷和十八烷基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂1831或阳离子表面活性剂OB-2中的至少一种。

优选地，所述颜料为市售的铜铬黑、钴黑、锰铁黑、珠光颜料和金属颜料中的至少一种。

优选地，所述填料为硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、硼酸铝晶须和钛酸盐片晶中的至少一种。

优选地，所述润湿分散剂为迪高245；所述消泡剂为BYK016；所述不粘流平剂为BYK3720；所述增稠剂为BYK420。

一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其制备方法为：

第一步：首先将一种或数种烷氧基硅烷进行混合，混合均匀后，加入阳离子表面活性剂进行搅拌，直至阳离子表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成硅烷混合液体，随后将硅烷混合液体滴加到预先称量投料完毕的硅溶胶中，30分钟内滴完，然后开始升温并保持反应温度为55～80℃，恒温反应0.5～5小时后，加入计量的水，停止加热，降温冷却，即可获得水性无机纳米陶瓷乳液；

第二步：将第一步获得的水性无机纳米陶瓷乳液与颜料、填料进行混合，并采用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，随后采用卧式砂磨机研磨，调节冷却水使研磨物料温度不超过60℃，研磨时间为1～2小时，最后加入助剂和水并搅拌均匀，即获得耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料。

本发明的技术创新优势在于：

1、本发明制备的水性无机纳米陶瓷涂料水接触角高达98°，涂膜表面分子结构排列非常有序，使其表面呈强烈的憎水性和憎油性，从而导致涂膜表面的吸水率和吸油率大幅度降低，涂膜表面极易清洁，故该涂料产品具有极强的耐油污性能；

2、本发明制备的水性无机纳米陶瓷涂料最终产物为二氧化硅，二氧化硅在1700℃高温下不分解，而且因为二氧化硅的防火阻燃隔热无机特性，明火无法使之燃烧，故该水性无机纳米陶瓷厨具涂料产品具有无烟无味的特点。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

实施例1~6

为了表述方便，下面用三个表来表达6个实施方式的配比与产品性能，分别为1~6个实施例的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料的原料组份和质量百分比表；水性无机纳米陶瓷乳液的组份和质量百分比表；耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料产品性能指标表。

表1：耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料的原料组份和质量百分比分别为：

表2：水性无机纳米陶瓷乳液的组份和质量百分比分别为：

表3：上述实施例1~6得到的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料产品性能指标：

实施例7：一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其制备方法为：

第一步：根据表2中配比将实施例1~6的一种或数种烷氧基硅烷进行混合，混合均匀后，加入阳离子表面活性剂进行搅拌，直至阳离子表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成硅烷混合液体，随后将硅烷混合液体滴加到预先称量投料完毕的硅溶胶中，30分钟内滴完，然后开始升温并保持反应温度为55～80℃，恒温反应0.5～5小时后，加入计量的水，停止加热，降温冷却，即可获得水性无机纳米陶瓷乳液；

第二步：根据表1中的配比将第一步获得的水性无机纳米陶瓷乳液与颜料、填料进行混合，并采用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，随后采用卧式砂磨机研磨，调节冷却水使研磨物料温度不超过60℃，研磨时间为1～2小时，最后加入助剂和水并搅拌均匀，即获得耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料。

需要说明的是，本发明在制备水性无机纳米陶瓷乳液的过程中，应根据各物料配比不同，各配方无机纳米陶瓷树脂固含量控制在30～50％之间，所获得的水性无机纳米陶瓷乳液的外观为半乳白透明低粘度液体。

本发明的制备方法具有配置简单、性能稳定的特点，在厨具行业的应用方面具有广阔的前景。因此，本发明的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法具有很高的产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料及其制备方法的原理，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，原料组成和质量百分比：

水性无机纳米陶瓷乳液 55～85%

颜料 1～25%

填料 1～30%

润湿分散剂 0.1～0.5%

不粘流平剂 0.1～0.5%

增稠剂 1～3%

水 余量；

其中：

所述水性无机纳米陶瓷乳液的组份和质量百分比分别为：

硅溶胶 20～70%

硅烷 10～70%

表面活性剂 0.1～10%

水 余量。

2.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述硅溶胶为酸性硅溶胶、碱性硅溶胶中的至少一种。

3.如权利要求2所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述硅溶胶的粒径为1～160nm，PH值为2～10。

4.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述硅烷由一种或几种烷氧基硅烷混合而成。

5.如权利要求4所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述烷氧基硅烷为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、十二烷基甲基二甲氧基硅烷和十八烷基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

6.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂1831或阳离子表面活性剂OB-2中的至少一种。

7.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述颜料为市售的铜铬黑、钴黑、锰铁黑、珠光颜料和金属颜料中的至少一种。

8.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述填料为硫酸钙晶须、硫酸镁晶须、硼酸铝晶须和钛酸盐片晶中的至少一种。

9.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为迪高245；所述消泡剂为BYK016；所述不粘流平剂为BYK3720；所述增稠剂为BYK420。

10.如权利要求1所述的耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料，其制备方法为：

第一步：首先将一种或数种烷氧基硅烷进行混合，混合均匀后，加入阳离子表面活性剂进行搅拌，直至阳离子表面活性剂完全均匀分散在硅烷体系中，形成硅烷混合液体，随后将硅烷混合液体滴加到预先称量投料完毕的硅溶胶中，30分钟内滴完，然后开始升温并保持反应温度为55～80℃，恒温反应0.5～5小时后，加入计量的水，停止加热，降温冷却，即可获得水性无机纳米陶瓷乳液；

第二步：将第一步获得的水性无机纳米陶瓷乳液与颜料、填料进行混合，并采用高速分散机进行高速分散，分散时间为10～30分钟，随后采用卧式砂磨机研磨，调节冷却水使研磨物料温度不超过60℃，研磨时间为1～2小时，最后加入助剂和水并搅拌均匀，即获得耐油污无烟无味水性无机纳米陶瓷厨具涂料。