[发明专利]耐磨涂层

说明书

本发明涉及氟聚合物涂料组合物与用这些组合物涂敷的、具有改进的耐磨性的基材。

氟聚合物树脂、特别是全氟聚合物树脂以其低的表面能与防粘性以及耐热性与耐化学性而著称。长期来希望在金属基材上获得长磨耗期的防粘聚合物涂层。涂敷基材的耐磨能力与其抗划性对获得具有长的使用期的涂敷的基材是至关重要的。“擦划”涉及涂层的塑性变形例如刀或其他金属工具的擦刮。磨耗涉及当磨擦或砂磨时出现的被磨掉的涂料量，其中涂料形成原纤维并从表面断裂或去掉。在损坏涂敷基材时，擦刮可能伴之以磨擦，其中引起涂层塑性变形的刀口可能还会随后被磨掉的原纤维的变形。

防粘涂层的耐久性常常作为涂层对金属基材的附着问题来考虑。如果为了选择涂层最佳的脱开条件以便防止食物颗粒在蒸煮后与其相粘或在其他应用中以便促进低摩擦滑动接触，这在获得防粘涂层对基材的良好附着方面肯定是困难的。

通常在本技术领域中，附着是通过在施加防粘涂料前糙化金属基材，以便使这种机械结合有助于促进附着的底涂层中的粘合剂的化学相互作用。通常的糙化包括酸蚀，砂磨，喷砂，刷毛和将玻璃、陶瓷、磁漆玻璃料的糙层烘烤到基材上。增加附着力并由此增加耐久性的其他方法包括喷涂金属材料的机械阻力层到糙化的金属基材上，如美国专利54117(Tsai)与5462769(Tsai)。为了促进附着而糙化基材和施加机械阻力的金属层增加了额外的涂饰操作费用，而在化学浸蚀的情况中，需要沉积浸蚀材料的额外费用。

获得抗擦刮涂料方面的先前努力包括使用较硬的辅助耐热树脂与全氟碳化合物。有时填料例如云母与铝粉被用来改进抗擦刮性，如美国专利4180609(Vassiliou)与4123401(Berghmans等人)中所述。对改进抗擦刮性有助的无机填料与耐热的聚合物材料被公开在美国专利5106682(Matsushita)中。在美国专利5250356(Batzar)中，公开一种多层体系，该体系使用小粒径的氧化铝增强的高膜厚的底涂层、氧化铝增强的中间层和提供释放与还降低的擦刮的常规面涂层。上述参考文献均基于铝基材的喷砂或玻璃料涂层以获得合适的附着。

以上讨论的所有现有技术的解决办法，尽管它们可能努力于通过增加附着或减少擦刮以获得长使用期的涂层，但是不涉及磨耗的机理及如何使摩擦力偏离涂层表面问题。

本发明考虑到对具有优异的抗擦刮性的耐久的、防粘涂层的需求。具体说，本发明提供一种用具有抗擦刮力的防粘涂层涂敷的基材，所说的涂层包括含有穿过涂层厚度以使磨擦力偏离涂层的陶瓷颗粒的氟化合物树脂，其中涂层厚度与陶瓷颗粒的最大直径之比为0.8～2.0。

此外，本发明提供一种用耐磨擦力的防粘涂层涂敷的基材，该涂层包括底涂层与面涂层，每一层含有氟树脂，底涂层还含有从底涂层延伸的陶瓷颗粒，面涂层显示出从底涂层延伸穿过面涂层厚度的颗粒以便使磨擦力偏离涂层。最好，底涂层与面涂层之总厚度对陶瓷颗粒的最大直径之比为0.8～2.0。

本发明还包括对平滑基材形成附着的涂层并显示耐擦耗性的组合物，它包括氟聚合物、聚合物粘合剂、与无机填料薄膜硬化剂，其中薄膜硬化剂的至少30％是由大的陶瓷颗粒组成的，该陶瓷颗粒具有至少为14微米的平均颗径，而陶瓷颗粒的量足以在所说的组合物形成的涂层的每1厘米长的横截面上提供至少3个这样的颗粒。

在另一种实施方案中，本发明包括能对平滑表面形成附着涂层并显示耐磨性的底涂层组合物，该底涂层组合物包括氟聚合物、聚合物粘合剂、与无机填料薄膜硬化剂，氟聚合物对聚合物硬化剂的重量比为0.5～2.0∶1，薄膜硬化剂对氟聚合物的重量比至少为1.4∶1。最好，填料薄膜硬化剂包括具有平均颗径至少为20微米的大的陶瓷颗粒。更优选的是，大陶瓷颗粒的量应足以在所说的底涂料组合物形成的涂层的每1厘米长的横截面上提供至少3个这样的颗粒。

图1为用含陶瓷颗粒的氟聚合物的防粘涂料组合物涂敷的基材的横截面的示意图。

图2为该涂敷基材的1000倍的扫描电子显微镜的横截面，它显示出在底涂层中的SiC颗粒与涂层表面的偏移点。

图3为显示在恒定的装填量时SiC颗粒粒径与耐磨力关系的曲线。

图4为显示大颗粒SiC的浓度与耐磨力关系的曲线。