專利名稱：一種具有高硬度、耐刮擦、耐腐蝕性的不粘涂層及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不粘涂層，更具體的說是涉及一種具有高硬度、抗刮性、耐腐蝕性的不粘涂層及其涂覆方法。
背景技術(shù)：
不粘涂層最早應(yīng)用于不粘鍋等炊具上，迄今已有50多年的歷史。50多年來相關(guān)科技人員開發(fā)了多種性能優(yōu)良的不粘涂層，但是其主要成分是相同的，都是聚四氟乙烯樹脂(簡稱4F，PTFE)。聚四氟乙烯是由四氟乙烯共聚而成的全氟代聚合物，聚四氟乙烯具有結(jié)晶度高，分子量大，分子中沒有支鏈，氟原子緊密排布在C-C骨架的周圍，C-F鍵能高和氟原子對主鏈起屏蔽作用等結(jié)構(gòu)特點，這些特點決定了其具有摩擦系數(shù)小、不吸水、不粘、不燃、耐氣候性好，使用溫度范圍寬和介電性能優(yōu)異等特點，使得氟樹脂涂料具備了其它涂料不具備的優(yōu)良特性。但是傳統(tǒng)的氟涂料力學(xué)性能較差，耐刮擦性能是由無機填料來體現(xiàn)的，如在不粘涂層中添加碳化硅等來提高涂層的耐刮擦性，但是隨著無機填料的增加，涂層的致密性降低，耐腐蝕性相對變差。并且由于傳統(tǒng)不粘涂層中面涂層主要是由PTFE乳液來提高不粘性，導(dǎo)致涂層的硬度很差，只有1-2H的硬度。由于傳統(tǒng)不粘涂層硬度較低，對刮擦特別敏感、耐腐蝕性差缺點。本發(fā)明的研究目的就是提供一種具有高硬度、耐刮擦、耐腐蝕性的不粘涂層及其涂覆方法，解決傳統(tǒng)氟樹脂不粘涂層的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有的氟樹脂不粘涂層的上述缺陷，提供一種具有高硬度、耐刮擦、耐腐蝕性的不粘涂層。本發(fā)明的另一個目的是提供一種該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)方案得以實施的。一種具有高硬度、耐刮擦、耐腐蝕性的不粘涂層，包括含有PES和PEEK的底涂層，含有氟樹脂和PEEK的面涂層。底涂層本發(fā)明底涂層由PES和PEEK組成，含量分別為10_20%。PES屬于高性能高分子工程塑料，其耐腐蝕性能、耐水解和蒸汽性能、耐化學(xué)性能優(yōu)異，同時可以連續(xù)使用溫度為200°C，符合美國FDA衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。但是PES的硬度較差，一般只有2-3H。PEEK屬于特種高分子工程塑料，其具有突出的摩擦學(xué)特性，耐滑動磨損和微動磨損性能優(yōu)異，尤其是能在250°C下保持高的耐磨性和低的摩擦系數(shù)，硬度能達到6H以上，但是其成本很高。本發(fā)明的底涂層組合物可以為水性涂料或溶劑性涂料，優(yōu)選水性涂料。本發(fā)明的底涂層 的干膜厚度為10-50微米，優(yōu)選為20-30微米。
本發(fā)明通過PES和PEEK復(fù)配技術(shù)得到底涂層，利用PEEK的特性提供涂層硬度高，耐刮擦，利用PES特性提供涂層耐腐蝕性能和降低成本，通過實驗測試PES和PEEK比例為1:1時綜合得到的性能最佳。一般，在PES和PEEK比例為1: 0.8-1.2時均可達到本發(fā)明目的。當(dāng)PES含量過大時，即PES和PEEK比例大于1: 0.8時，涂層硬度明顯下降，當(dāng)PES含量過低時，即PES和PEEK比例小于1: 1.2時，PEEK含量多，成本增加。作為優(yōu)選，所述的底涂層組合物包括以下以質(zhì)量百分比計的組分:PES20-30%, PEEK 20-30%,成膜助劑4-6%’添加劑0.5-1%,顆粒大小為l_2Mm的碳黑顏料適量，膠體二氧化硅水分散體 4-6%，余量為水。面凃?qū)颖景l(fā)明面涂層由PEEK和氟樹脂組成，含有20-30%PEEK和1_15%的氟樹脂，其余含量為水和顏料。本發(fā)明面涂層中氟樹脂為PFA、PTFE、EFP中的一種或多種，優(yōu)選PTFE。本發(fā)明面涂層中氟樹脂含量優(yōu)選為4-10%。本發(fā)明面涂層的干膜厚度為10-50微米，優(yōu)選為20-40微米。本發(fā)明通過PEEK和氟樹脂復(fù)配技術(shù)得到面涂層，由PEEK提供涂層高硬度和耐刮擦性，由氟樹脂提供涂層表面不粘性。作為優(yōu)選，所述的面涂層組合物包括以下以質(zhì)量百分比計的組分:PTFE1-15%，PEEK 20-30%，銀粉 2_3%，表面活性劑適量，顆粒大小為l_2Mm的碳黑顏料適量，余量為水。涂敷方法本發(fā)明的底層組合物可通過傳統(tǒng)的壓縮空氣噴涂方法涂敷到基材上，在噴涂之前需對基材表面進行一系列的處理。如果為金屬基材，則需對金屬除油處理，防止水性涂料在基材上粘附不牢，流平性下降。除油后還需對基材表面進行糙化處理，增大涂層與基材表面的接觸面積，從而增加涂層在基材上的粘附力，糙化方式選擇酸蝕、噴砂或砂磨中的一種方式。在噴涂時，先將防腐底涂層組合物涂敷在基材表面，再將底涂層在基材溫度4000C ±10°C的溫度下干燥10分鐘，然后冷卻至室溫，再涂敷面涂層組合物。噴涂完成后，對所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層在400±10°C下烘烤10-15分鐘，以使所有涂層同時熔結(jié)，從而在基材上形成粘附能力好的不粘涂層。在本發(fā)明涂敷的基材中，基材可以是任何耐烘烤溫度的材料，例如金屬:包括鋁、鐵、不銹鋼等。所控制的涂膜(干膜)厚度:底涂層和面涂層分別為20 30微米和20-30微米，這樣可達到最佳效果。本發(fā)明的不粘涂層和現(xiàn)在的不粘涂層相比，硬度從f2H提高到5H以上，耐腐蝕性從小于24小時提高到54小時以上，耐刮擦從小于10分鐘提高到50分鐘以上，很好的解決了現(xiàn)有不粘涂層硬度低、耐腐蝕性和耐刮擦性差的缺點。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。對比實施例:
對比實施例為傳統(tǒng)的氟樹脂不粘涂層。底涂層組合物組分如下:(kg)
PAl15,PTFE19.6,
成膜助劑2,
流平割0.8,
績黑顏料(1-2μm)1.6,
表面活性劑0.8，
水余置》
介計10(L面涂層組合物組分如下:(kg)
PTFE (水分散體屮的同體)41.05，
十二烷基硫酸鈉0.4,
丙烯酸樹膽3,3, 珠光粉0.5, 助溶劑5，.表面活性劑3,06,
流平類0.3
7K余量》
合計IOiL涂敷方法為:( I)對基材表面進行清潔處理和糙化處理；(2)在基材表面采用混合均勻的底涂層組合物涂覆底涂層，然后使底涂層在基材溫度150°C ±10°C的溫度下干燥10分鐘以上；
(3)底涂層經(jīng)人工或自然冷卻至室溫后，再在底涂層之上涂敷面涂層組合物；(4)面涂層涂敷完成后，對基材表面所形成的涂層在38(T40(TC的溫度下烘烤1(Γ15分鐘以使所有涂層同時熔結(jié)并固定在基材上。底涂層膜厚:12 18微米；面涂層膜厚:8 12微米。實施例1-6:實施例1-6中，面涂層組合物的組分見表1，底涂層組合物的組分見表2，通過改變底涂層中PES和PEEK的配比來考察其對涂層性能的影響。實施例7-11:實施例7-11中，面涂層組合物的組分見表1，底涂層組合物的組分與實施例4相同，通過改變底涂層中PTFE和PEEK的配比來考察其對涂層性能的影響。表I面涂層組合物
權(quán)利要求
1.一種具有高硬度、耐刮擦、耐腐蝕性的不粘涂層，包括底涂層和面涂層，其特征在于:所述的底涂層是由含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)20-30%的PES和20-30%的PEEK的底涂層組合物涂覆得至丨J，所述的面涂層是由含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-15%的氟樹脂和20-30%的PEEK的面涂層組合物涂覆得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不粘涂層，其特征在于:底涂層組合物中PEEK與PES的比例為 I:0.8-1.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不粘涂層，其特征在于:底涂層組合物中PEEK與PES的比例為 1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不粘涂層，其特征在于:底涂層的干膜厚度為1(Γ50微米；面涂層的干膜厚度為1(Γ50微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不粘涂層，其特征在于:底涂層的干膜厚度20-30微米；面涂層的干膜厚度20-40微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的不粘涂層，其特征在于:面涂層組合物中的氟樹脂選自PFA、PTFE或EFP中的一種或兩種以上，氟樹脂含量為4_10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的不粘涂層，其特征在于所述的底涂層組合物包括以下以質(zhì)量百分比計的組分: PES 20-30%, PEEK 20-30%, 成膜助劑4-6%， 添加劑0.5-1%, 顆粒大小為l_2Mm的碳黑顏料適量， 膠體二氧化硅水分散體 4-6%， 余量為水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的不粘涂層，其特征在于所述的面涂層組合物包括以下以質(zhì)量百分比計的組分: PTFE 1-15%, PEEK 20-30%, 銀粉2-3%， 表面活性劑適量， 顆粒大小為l_2Mm的碳黑顏料適量， 余量為水。
9.一種如權(quán)利要求1所述的不粘涂層的涂覆方法，其特征在于包括以下步驟: (1)對基材表面進行清潔處理和糙化處理； (2)在基材表面采用混合均勻的底涂層組合物涂覆底涂層，然后使底涂層在基材溫度4000C ±10°C的溫度下干燥10分鐘以上； (3)底涂層經(jīng)人工或自然冷卻至室溫后，再在底涂層之上涂敷混合均勻的面涂層組合物； (4)面涂層涂敷完成后，對基材表面所形成的涂層在38(T400°C的溫度下烘烤1(Γ15分鐘以使所有涂層同時熔結(jié)并固定在基材上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的涂覆方法，其特征在于:所述的涂覆方法為噴涂，所述的糙化處理方式為酸蝕、噴砂或磨砂中的一種，所述的基材為金屬。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高硬度，耐刮擦，耐腐蝕性的不粘涂層，該涂層包括含有PES和PEEK的底涂層，含有氟碳樹脂和PEEK的面涂層。底涂層中包含20-30%的PES和20-30%PEEK，面涂層中包含20-30%PEEK和3-10%的氟樹脂。本發(fā)明還提供一種該不粘涂層的涂覆方法。與傳統(tǒng)的水性氟樹脂不粘涂層比較，本發(fā)明涂層在硬度，耐刮性，耐腐蝕性等方面性能有明顯提高。
文檔編號C09D161/16GK103213357SQ20131000408
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者史航, 王錫銘, 關(guān)建安, 許東海, 付水龍 申請人:浙江鵬孚隆科技有限公司, 浙江鵬孚隆化工有限公司