專利名稱：具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對表面涂布液體或其它流體的工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種不粘涂層，具 體地說是一種具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層。
背景技術(shù)：
不粘涂層在1958年被發(fā)明應(yīng)用以后迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于炊具、小家電等領(lǐng)域， 給人們生活帶來了便捷。但是現(xiàn)有的不粘涂層其核心成分為聚四氟乙烯(PTFE)，而聚四 氟乙烯在生產(chǎn)過程會(huì)添加極微量全氟辛酸銨(PFOA)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的PFOA進(jìn)入自然環(huán)境 和人體后，會(huì)長期存在，而不是很快分解。研究表明，低劑量PFOA不僅出現(xiàn)在河流、海洋和 土壤中，也存在于人們的血液中，而且在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)有致癌作用和其他不良后果。為 此，美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)要求聚四氟乙烯制造商在2010年P(guān)FOA使用減少95%，2015年停 止生產(chǎn)PF0A。另外研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的不粘涂層在超過260°C以上的高溫下，聚四氟乙烯會(huì)釋 放出有害氣體，造成對環(huán)境的污染和對人體的傷害。納幕爾杜邦公司的專利ZL 02807868. 3介紹了一種氟聚合物不粘涂層，通過添加 陶瓷顆粒使得涂層具有耐磨性和食物剝離兩者表現(xiàn)俱佳的特點(diǎn)，大大提高不粘涂層的使用 壽命，但此不粘涂層主要材料為氟聚合物，高溫(260°C以上)會(huì)釋放有害分解物，而且生產(chǎn) 過程中一般會(huì)使用PFOA這一有害材料，因此其應(yīng)用受到一定局限。由于不粘涂層主要應(yīng)用 于不粘炊具之上，頻繁與食物相接觸，而食物和不粘炊具不可避免帶有各種有害細(xì)菌，影響 人們的身體健康。因此，需要研制一種既具有抑菌作用又不含或含微量有害物質(zhì)的陶瓷不 粘涂層來滿足人們對不粘涂層的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提供一種具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層，該不粘涂層 不添加PTFE和PFOA等物質(zhì)、環(huán)保安全，同時(shí)具有抑菌殺菌功能。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種該陶瓷不粘涂層的涂覆方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施的
一種具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層，該涂層是由A、B、C三組分按重量比2 :0. 5 2 0. 1 2混合而成，其中
A組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的組分硅溶膠50 100%、耐溫顏料0 50%、體質(zhì)顏料0 20%、分散助劑0 2%和流平助劑0 2%進(jìn)行分散，然后研磨2小時(shí)以上得到A組分； B組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的乙酸0. 4 1. 5%和余量為至少一種硅烷混合而成； C組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的醇溶性丙烯酸樹脂1 10%、不粘助劑0 30%和抑菌材料 1 50%分散溶解在異丙醇50 95%中得到C組分，且所述的抑菌材料的添加量為A、B、C 三組分中固體組分總質(zhì)量的1 25%。硅溶膠
硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于硅溶膠中的SiO2含有
3大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為SiO2 · ηΗ20ο硅溶膠在本發(fā)明中作為無機(jī)成膜物 質(zhì)之一，和水解的硅烷縮合脫水，得到SiO2網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使得不粘涂層具有硬度、耐水性、 耐腐蝕性和耐溫性等性能。本發(fā)明中的硅溶膠，pH為2-11，粒徑為5-50nm，二氧化硅含量為20-50%。在本發(fā) 明中，硅溶膠在A組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50-100%。耐溫顏料
在本發(fā)明中，耐溫顏料作為著色劑使用。本發(fā)明中的耐溫顏料為無毒的耐溫200°C以上 的有機(jī)顏料和/或無機(jī)顏料，可以通過ROHS檢測，包括但不限于金紅石鈦白、鈦黃、氧化鐵 黑、氧化鐵紅、鈷黑、鈷藍(lán)、鈷綠、炭黑、珠光和鋁銀粉等。在本發(fā)明中，耐溫顏料在A組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-50%。體質(zhì)顏料
在本發(fā)明中，體質(zhì)顏料作為填料加入，幫助不粘涂層提高固體含量，提高不粘涂層操作 性，另外還可以提高不粘涂層的強(qiáng)度。本發(fā)明中的體質(zhì)顏料是耐溫?zé)o毒，粒徑小于100 μ m的粉末填料，選自晶須類、纖 維類、陶瓷顆粒等無機(jī)材料物質(zhì)，包括但不限于石英粉、硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁、硅藻 土、碳化硅和金剛石等。在本發(fā)明中，體質(zhì)顏料在A組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-20%。分散助劑
本發(fā)明中的分散助劑是可以幫助顏料和填料分散的涂料助劑，例如德國BYK-190。在本發(fā)明中，分散助劑在A組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-2%。流平助劑
本發(fā)明中的流平助劑，其特征是可以幫助涂料潤濕流平的涂料助劑，例如BYK-333。在本發(fā)明中，流平助劑在A組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-2%。硅烷
本發(fā)明中所述的硅烷，具有以下分子通式RnSi(0R’)4_n,其中R為烷基、芳基、取代烷 基或取代芳基；R’ SC1 -C5烷基；n=l、2或0。硅烷用于水解后與硅溶膠縮合成成膜物質(zhì)，R要求鏈短耐溫好，R’要求鏈短容易水解。本發(fā)明的硅烷優(yōu)選甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基 硅烷、苯基三乙氧基硅烷、硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷中的一種或多種。乙酸
本發(fā)明中的乙酸，其作用是硅烷水解催化劑，添加量是A、B、C三組分總量的0. 1-0. 5%， 添加量過大，水解速度過快，反應(yīng)不好控制，添加量很低，水解速度過慢，甚至不發(fā)生水解。 在本發(fā)明中乙酸也可以用甲酸、鹽酸等有機(jī)酸或無機(jī)酸取代。不粘助劑
本發(fā)明中的不粘助劑，其作用是提高不粘涂層表面滑爽和降低不粘涂層表面張力，使 得不粘涂層具有不粘和易清潔的性能，例如D0WC0RNING公司的型號為1-9770的具有離型 不粘作用的硅油。不粘助劑添加量在C組分中的重量比為0-30%，在A、B、C三組分總重量的0-2. 5%。
抑菌材料
抑菌材料是能夠在一定時(shí)間內(nèi)，使某些微生物(細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等)的 生長或繁殖保持在必要水平以下的化學(xué)物質(zhì)。一般的有機(jī)抗菌劑容易水解，耐熱差，在水中易析出，有效期短，不適合用在不粘 涂層中；無機(jī)抗菌劑水銀、鎘、鉛等雖能耐溫高且具有抑菌功能，但是重金屬材料，對人體有 害，也不適合在不粘涂層中使用。本發(fā)明中的抑菌材料，為具有較強(qiáng)抑菌功能并且無毒、耐溫的材料。本發(fā)明的抑菌 材料選自納米銀、磷酸鋯鈦銀、二氧化鈦銀交換體等，添加量為A、B、C三組分總重量中固體 含量的1-25%。本發(fā)明優(yōu)選抑菌材料是納米銀，由于成本原因，添加量為A、B、C三組分總重量中 固體含量的1_5%。納米銀抑菌材料對大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都 有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用，具有廣譜抗菌、強(qiáng)效殺菌、滲透性強(qiáng)、抗菌持久、安全無毒、而且 不會(huì)產(chǎn)生耐藥性等特性。醇溶性丙烯酸樹脂
本發(fā)明中的醇溶性丙烯酸樹脂屬于有機(jī)成分，可以有效地輔助無機(jī)涂料成膜，并且防 止涂膜因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力過大而造成涂膜開裂，但是其耐溫性相對而言比較差，所以添加量不宜 過大，一般添加量為C組分的1-10%，A、B、C三組分總重量的0. 5-1. 5%。異丙醇
異丙醇作為溶劑，溶解分散不粘助劑、抑菌材料和醇溶性丙烯酸樹脂。作為優(yōu)選，所述的A、B、C三組分的重量比為2 1 0. 1 1。作為優(yōu)選，A組分中，所述的硅溶膠的pH為2 11，粒徑為5 50nm，二氧化硅含 量為20 50%。作為優(yōu)選，A組分中，所述的耐溫顏料為無毒的耐溫200°C以上的有機(jī)顏料和/或 無機(jī)顏料，選自金紅石鈦白、鈦黃、氧化鐵黑、氧化鐵紅、鈷黑、鈷藍(lán)、鈷綠、炭黑、珠光和鋁銀 粉中的一種或多種。作為優(yōu)選，所述的體質(zhì)顏料是無毒的粒徑小于100 μ m的粉末填料，選自石英粉、 硅晶須、鈦酸鉀晶須、氧化鋁、硅藻土、碳化硅和金剛石中的一種或多種。作為優(yōu)選，所述的分散助劑為BYK-190 ；所述的流平助劑為BYK-333。作為優(yōu)選，B組分中，所述的硅烷具有以下分子通式RnSi(0R’)4_n，其中R為烷基、 芳基、取代烷基或取代芳基；R’為C1 -C5烷基；n=l、2或0。作為優(yōu)選，B組分中，所述的乙酸的添加量是A、B、C三組分總重量的0. 1 0. 5%。作為優(yōu)選，C組分中，所述的不粘助劑是具有離型不粘作用的硅油，本發(fā)明采用的 是道康寧(Dowcorning )公司的型號為1-9770的硅油。作為優(yōu)選，C組分中，所述的抑菌材料選自納米銀、磷酸鋯鈦銀和二氧化鈦銀交換 體。一種所述的陶瓷不粘涂層的涂覆方法，該方法包括以下步驟 a，前處理將金屬基材噴砂使其表面粗糙，以增加涂層的密著性；
b，涂料混合將發(fā)明中所述的A、B組分按重量比混合攪拌或滾動(dòng)3 15小時(shí)(根據(jù)氣 溫不同熟化時(shí)間不同)，進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，然后加入C組分混合均勻；c，涂料噴涂將經(jīng)a步驟處理后的基材預(yù)熱到40 80°C (可根據(jù)實(shí)際情況確定預(yù)熱 溫度)，將步驟b得到的涂料通過壓縮空氣噴涂在預(yù)熱的基材上；
d，燒結(jié)固化將c步驟得到的基材在55 80°C溫度下流平烘干lOmin，再逐漸升溫到 280°C 300°C，燒結(jié)IOmin后冷卻即可。與現(xiàn)有的不粘涂層相比，本發(fā)明的具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層屬無機(jī)涂料，耐 溫在300°C以上，生產(chǎn)過程中不添加PTFE和PFOA等物質(zhì)，環(huán)保安全，由于添加抑菌材料，因 此同時(shí)具有抑菌殺菌功能。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于炊具及其他廚具表面上從而得到具有抑 菌功效的功能炊具或其他產(chǎn)品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，涂覆本發(fā)明的陶瓷不粘涂層的炊具具有抑菌 或殺菌的功效，可以達(dá)到食物殺菌和食物保鮮的目的，從而保護(hù)了人們的身體健康。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，這些實(shí)施例可以對本發(fā)明作進(jìn)一步的補(bǔ)充和說明。 為了測試方便，本發(fā)明實(shí)施例中耐溫顏料選用杜邦公司鈦白R-900，體質(zhì)顏料選用5微米粒 徑的氧化鋁，硅溶膠選用日產(chǎn)公司SN0WTEX-0，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明陶瓷不粘涂層的涂覆方法具體如下a，前處理將金屬基材噴砂使其表 面粗糙，以增加涂層的密著性；b，涂料混合將本發(fā)明中所述的A、B組分按重量比混合攪拌 或滾動(dòng)3 15小時(shí)(根據(jù)氣溫不同熟化時(shí)間不同)，進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，然后加入C組分 混合均勻；c，涂料噴涂將經(jīng)a步驟處理后的基材預(yù)熱到40 80°C，這里可根據(jù)實(shí)際情況 確定預(yù)熱溫度，將涂料通過壓縮空氣噴涂在預(yù)熱的基材上；d，燒結(jié)固化將c步驟得到的基 材在55 80°C溫度下流平烘干lOmin，再逐漸升溫到280°C 300°C，燒結(jié)IOmin后冷卻即 可。以下實(shí)施例中所使用的技術(shù)，除非特別說明，均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的常規(guī) 技術(shù)；所使用的儀器設(shè)備、試劑等，除非是本說明書特別說明，均為本領(lǐng)域的研究和技術(shù)人 員可以通過公共途徑獲得的。實(shí)施例1-8
本發(fā)明陶瓷不粘涂層的涂覆方法具體如下 a，前處理將金屬基材噴砂使其表面粗糙，以增加涂層的密著性； b，涂料混合將表1中的A、B組分按重量比混合攪拌6 7小時(shí)，使反應(yīng)物進(jìn)行水解縮 合反應(yīng)，然后加入C組分混合均勻；
c，涂料噴涂將經(jīng)a步驟處理后的基材預(yù)熱到50 60°C，將涂料通過壓縮空氣噴涂在 預(yù)熱的基材上；
d，燒結(jié)固化將c步驟得到的基材在55 70°C溫度下流平烘干lOmin，再逐漸升溫到 280°C 300°C，燒結(jié)IOmin后冷卻即可。實(shí)施例9-16
本發(fā)明陶瓷不粘涂層的涂覆方法具體如下 a，前處理將金屬基材噴砂使其表面粗糙，以增加涂層的密著性； b，涂料混合將續(xù)表1中的A、B組分按重量比混合滾動(dòng)8 9小時(shí)，使反應(yīng)物進(jìn)行水解 縮合反應(yīng)，然后加入C組分混合均勻；
c，涂料噴涂將經(jīng)a步驟處理后的基材預(yù)熱到60 80°C，將涂料通過壓縮空氣噴涂在預(yù)熱的基材上；
d，燒結(jié)固化將c步驟得到的基材在70 80°C溫度下流平烘干lOmin，再逐漸升溫到 280°C 300°C，燒結(jié)IOmin后冷卻即可。
表 1 (單位g)
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續(xù)表1 (單位:g)
權(quán)利要求
一種具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層，其特征在于該涂層是由A、B、C三組分按重量比20.5～20.1～2混合而成，其中A組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的組分硅溶膠50～100%、耐溫顏料0～50%、體質(zhì)顏料0～20%、分散助劑0～2%和流平助劑0～2%進(jìn)行分散，然后研磨2小時(shí)以上得到A組分；B組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的乙酸0.4～1.5%和余量為至少一種硅烷混合而成；C組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的醇溶性丙烯酸樹脂1～10%、不粘助劑0～30%和抑菌材料1～50%分散溶解在異丙醇50～95%中得到C組分，且所述的抑菌材料的添加量為A、B、C三組分中固體組分總質(zhì)量的1～25%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于A組分中，所述的硅溶膠的pH為 2 11，粒徑為5 50nm，二氧化硅含量為20 50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于A組分中，所述的耐溫顏料選自 金紅石、鈦白、鈦黃、氧化鐵黑、氧化鐵紅、鈷黑、鈷藍(lán)、鈷綠、炭黑、珠光和鋁銀粉中的一種或 多種；所述的體質(zhì)顏料是粒徑小于ΙΟΟμπι的粉末填料，選自石英粉、硅晶須、鈦酸鉀晶須、 氧化鋁、硅藻土、碳化硅和金剛石中的一種或多種；所述的分散助劑為ΒΥΚ-190 ；所述的流 平助劑為ΒΥΚ-333。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于Β組分中，所述的硅烷 具有以下分子通式RnSi (0R’)4_n，其中R為烷基、芳基、取代烷基或取代芳基；ITSC1 -C5 烷基；n=l、2或0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于B組分中，所述的乙酸 的添加量是A、B、C三組分總重量的0. 1 0. 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于C組分中，所述的不粘 助劑是硅油1-9770。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于C組分中，所述的抑菌 材料選自納米銀、銀離子、磷酸鋯鈦銀和二氧化鈦銀交換體中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于所述的A、B、C三組分 的重量比為2 :1 :0. 1 1。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷不粘涂層，其特征在于所述的A、B、C三組分的重量比 為 2 :1 :0. 1 1。
10.一種如權(quán)利要求1所述的陶瓷不粘涂層的涂覆方法，該方法包括以下步驟a，前處理將金屬基材噴砂使其表面粗糙；b，涂料混合將權(quán)利要求1中的A、B組分按重量比混合攪拌或滾動(dòng)3 15小時(shí)，進(jìn)行 水解縮合反應(yīng)，然后加入C組分混合均勻；c，涂料噴涂將經(jīng)a步驟處理后的基材預(yù)熱到40 80°C，將步驟b得到的涂料噴涂在 預(yù)熱的基材上；d，燒結(jié)固化將c步驟得到的基材在55 80°C溫度下流平烘干lOmin，再逐漸升溫到 280°C 300°C，燒結(jié)IOmin后冷卻即可。
全文摘要
本發(fā)明屬于對表面涂布液體或其它流體的工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有抑菌作用的陶瓷不粘涂層，該涂層是由A、B、C三組分按重量比20.5～20.1～2混合而成，其中A組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的組分硅溶膠50～100%、耐溫顏料0～50%、體質(zhì)顏料0～20%、分散助劑0～2%、流平助劑0～2%進(jìn)行分散，研磨2小時(shí)以上得到A組分；B組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的乙酸0.2～1.5%和余量為至少一種硅烷混合而成；C組分將按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)醇溶性丙烯酸樹脂1～10%、不粘助劑0～30%和抑菌材料1～50%分散溶解在異丙醇50～95%中得到C組分。與現(xiàn)有的不粘涂層相比，本發(fā)明的不粘涂層不添加PTFE和PFOA等物質(zhì)、環(huán)保安全，同時(shí)具有抑菌殺菌的功能。
文檔編號B05D3/12GK101955697SQ20101029012
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:浙江鵬孚隆科技有限公司