[发明专利]一种柔韧性陶瓷不粘涂层组合物及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明属于对表面涂布液体或其它流体的工艺技术领域，涉及一种柔韧性陶瓷不粘涂层组合物及其涂覆方法。

背景技术

不粘涂层在炊具应用已有半个世纪，其良好的不粘性能为人们的生活提供了便捷。不粘涂层根据其成膜物质分类主要有氟树脂不粘涂层、陶瓷不粘涂层、硅树脂不粘涂层三类，主要应用在炊具、小家电等领域。含硅不粘涂层由于耐热性、耐腐蚀性、不粘性等性能达不到较高的要求，慢慢退出不粘涂层市场。含氟不粘涂层自发明以来，由于氟材料的良好特性，在不粘涂层大量应用。但是最近几年，人们发现含氟不粘涂层在高温（260℃以上）会释放有害分解物，而且生产过程中一般会使用PFOA这一有害材料，其应用开始减少，取而代之的是耐温性能好、硬度高的环保型陶瓷不粘涂层。

陶瓷不粘涂层应用溶胶-凝胶技术，涂层形成网络无机结构，陶瓷涂层的特点是硬度高、耐温性能好，缺点是很脆，相比有机涂层韧性很差，涂层在和一些硬物相碰撞时容易绷瓷，应用也受到很大的局限。因此，需要研制一种柔韧性陶瓷涂层来解决这些问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷提供一种柔韧性陶瓷不粘涂层组合物，改善现有的陶瓷涂层柔韧性较差的问题。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：

一种柔韧性陶瓷不粘涂层组合物，由A、B两组分混合而成，其中A组分与B组分的重量比为1～3：1，其中，A组分包括以下质量百分含量计的组分： 30～95%硅溶胶、0～3%流平剂、0～20%耐温颜料、0～30%填料，余量为水溶性溶剂；B组分包括以下质量百分含量计的组分：50～90%烷氧基硅烷、2～4%环氧基硅烷、6～12%的线性有机官能团的聚硅氧烷树脂、0.1～1%酸催化剂，余量为水溶性溶剂。

另一种柔韧性陶瓷不粘涂层组合物（不含水溶性溶剂），由A、B两组分混合而成，其中A组分与B组分的重量比为1～3：1，其中，A组分包括以下质量百分含量计的组分：47～100%硅溶胶、0～3%流平剂、0～20%耐温颜料、0～30%填料；B组分包括以下质量百分含量计的组分：83～91.9%烷氧基硅烷、2～4%环氧基硅烷、6～12%的线性有机官能团的聚硅氧烷树脂、0.1～1%酸催化剂。

上述柔韧性陶瓷不粘涂层组合物的成膜技术机理和过程如下：

1、硅烷在硅溶胶中水解，得到溶胶-凝胶体系，反应机理如下：

2、涂层涂覆和烧结，溶胶-凝胶体系形成网络结构的无机涂膜，同时环氧基硅烷和线性有机官能团的聚硅氧烷树脂反应，形成涂层。线性有机官能团的聚硅氧烷树脂连接到无机涂层中，增强涂膜的柔韧性。

硅溶胶

硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO₂含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO₂·nH₂O。硅溶胶在本发明中作为无机成膜物质之一，和水解的硅烷缩合脱水，得到SiO₂网状结构，从而使得不粘涂层具有高硬度、耐水性、耐腐蚀性和耐温性等性能。

本发明中的硅溶胶，优选pH为2～11，粒径为5～50nm，二氧化硅含量为20～50%。

耐温颜料

在本发明中，耐温颜料作为着色剂使用。本发明中的耐温颜料为无毒的 耐温200℃以上的有机颜料和/或无机颜料，可以通过ROHS检测，包括但不限于：金红石钛白、钛黄、氧化铁黑、氧化铁红、钴黑、钴蓝、钴绿、炭黑、珠光或铝银粉中的一种或二种以上。

填料

在本发明中，填料帮助不粘涂层提高固体含量，提高不粘涂层操作性，另外还可以提高不粘涂层的强度。

本发明中的填料是耐温无毒，粒径小于100μm的粉末填料,选自晶须类、纤维类、陶瓷颗粒等无机材料物质，包括但不限于：石英粉、硅晶须、钛酸钾晶须、氧化铝、硅藻土、碳化硅或金刚石中的一种或二种以上。

流平剂

本发明中的流平剂为降低表面张力的表面活性剂起到帮助涂层流平的作用。

烷氧基硅烷