專利名稱：一種石墨烯不粘涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不粘涂料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯不粘涂料。
背景技術(shù)：
不粘涂料是一種涂層表面不易被其他粘性物質(zhì)所粘附或粘著后易被去除的特種涂料。此種涂料因此所形成涂層的表面能極低、摩擦系數(shù)小、易滑動(dòng)等防粘性特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于家用電器、烹飪廚具、汽車、機(jī)械、化工等行業(yè)。目前成功開發(fā)的不粘涂料主要為聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)以及帶有官能團(tuán)的各種含氟樹脂。按照涂料的介質(zhì)與狀態(tài)不同，不粘涂料可分為水性、溶劑型和粉末等類型。水性不沾涂料由于所含有機(jī)溶劑少、安全性好，環(huán)境污染小廣受用戶歡迎，產(chǎn)量也最大。不粘涂層由于采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等有機(jī)物作為不粘涂層，導(dǎo)熱性極差，如聚四氟乙烯的本征熱導(dǎo)率為0.24w/m.K，因此在加工及使用過程中，導(dǎo)熱性能差，被加熱物體升溫慢，能耗高。通過添加導(dǎo)熱性能好的填料如鋁粉、氧化鋁粉、碳化硅等，然而上述金屬、合金或金屬氧化物與溶劑的相容性差，金屬或合金易于被氧化，采用導(dǎo)熱性能優(yōu)異、熱穩(wěn)定性高、易分散的納米材料作為填料將是改善不粘涂層綜合性能尤其是導(dǎo)熱性能的理想材料。CN101555384A的發(fā)明公開了一種具高耐熱油特性的不粘涂料組合物，該組合物包括:(I) 50-80WT% 聚酰胺酸樹脂，(2) 3-20WT%氟碳聚合物，所述氟碳聚合物選自聚四氟乙烯、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)或其組合；
(3)10-40WT%溶劑，和⑷1-10WT%著色用色粉。該不粘涂料仍存在導(dǎo)熱性能差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有不粘涂料存在的導(dǎo)熱性能差導(dǎo)致能耗高的問題，提供一種石墨烯不粘涂料，制作成不粘涂層后，可顯著提高不粘涂層的導(dǎo)熱效果，節(jié)能降耗，且不影響不粘涂層其他各項(xiàng)指標(biāo)如不粘性、附著力、耐熱性、耐摩擦、耐腐性等。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種石墨烯不粘涂料，采用石墨烯改性不粘涂料而得，所述石墨烯的加入量占不粘涂料的質(zhì)量百分比為0.1-5%。石墨烯材料是一類具有單層或多層Sp2雜化的六方碳材料，多層結(jié)構(gòu)的層間以鍵形式結(jié)合，由于該類電子在費(fèi)米能附近為狄拉克電子，有效質(zhì)量為零，因此電導(dǎo)率達(dá)到106S/cm，是目前人類發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)電性能最高的材料，熱導(dǎo)率超過5000 w/m.Κ。采用化學(xué)法制備的石墨烯表面含有一定親水基團(tuán)，而六角結(jié)構(gòu)則具有疏功效，因此化學(xué)法制備的石墨烯具有較強(qiáng)的親水和疏水性能，適合于分散在水性和油性涂料中。此外石墨烯的熱穩(wěn)定性高，熱分析表明，在常壓、空氣中燒結(jié)時(shí)，700度至800度時(shí)才開始出現(xiàn)失重，碳元素被氧化成二氧化碳。本發(fā)明采用高導(dǎo)熱、導(dǎo)電的石墨烯對(duì)不粘涂料進(jìn)行改性，提高了不粘涂層的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，從而達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的要求。石墨烯的加入量應(yīng)控制在0.1_5%，若石墨烯的加入量大于5%，則不粘涂層會(huì)變硬、變脆，且涂層的流平性不佳，涂料的成膜性不好；若石墨烯的加入量小于0.1%，則起不到增加導(dǎo)熱性的效果。作為優(yōu)選，所述石墨烯的加入量占不粘涂料的質(zhì)量百分比為0.5-3%。石墨烯的加入量應(yīng)控制在0.5-3%，這樣改性效果最佳，制作成不粘涂層后，可顯著提高不粘涂層的導(dǎo)熱效果，節(jié)能降耗，且不影響不粘涂層其他各項(xiàng)指標(biāo)如不粘性、附著力、耐熱性、耐摩擦、耐腐性等。作為優(yōu)選，所述石墨烯不粘涂料在使用時(shí)的粘度調(diào)節(jié)為20-30mPa *s。石墨烯不粘涂料的粘度控制在20-30mPa.s，這樣利于涂料的涂布應(yīng)用。作為優(yōu)選，所述石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為碳原子以Sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以π鍵結(jié)合的薄片狀。作為優(yōu)選，所述石墨烯以石墨烯粉或石墨烯漿料的形式添加。作為優(yōu)選，所述不粘涂料為水性聚四氟乙烯不粘涂料或改性硅樹脂不粘涂料。作為優(yōu)選，所述不粘涂料按重量份計(jì)各組分如下:聚四氟乙烯樹脂15-20份，聚酰亞胺8-10份，聚醚砜3-5份，顏填料10-15份，分散劑0.5-1份，流平劑1_2份，二甲基甲酰胺42-50份，二甲苯8-13份。本發(fā)明的不粘涂料可以采用市售的不粘涂料，同時(shí)也可采用上述配方的不粘涂料。本發(fā)明上述配方通過聚酰亞胺+聚醚砜的組合改性聚四氟乙烯，并控制有效加入量，顯著提高了涂層的附著力，對(duì)基材的處理要求不嚴(yán)格，無需底漆，且耐高溫性能好，配合合適的顏填料、分散劑(Texaphor -963分散防沉劑(Henkel公司))、流平劑(ΒΥΚ- 370改性硅樹脂(BYK公司)，該助劑本身具有不粘特性又具有流平作用)、溶劑(二甲基甲酰胺)及助溶劑(二甲苯)，硬度高，耐磨性好，可一次燒結(jié)成型，節(jié)約能源，適合大批量用于工業(yè)生產(chǎn)。加入合適的助劑(分散劑、流平劑)可使涂料形成穩(wěn)定的分散體系，改善涂料的施工性，提高涂膜的性能，使得涂層光滑、致密。采用本發(fā)明上述配方的不粘涂料，獲得的石墨烯不粘涂料，對(duì)基材的處理要求不嚴(yán)格，無需底漆，避免常見聚四氟乙烯水性不粘涂料需要先底漆后面漆的工序，對(duì)基材處理要求嚴(yán)格，施工麻煩，附著力差，硬度不高等問題，涂層厚度可調(diào)，附著力好，硬度高，耐磨性好，一次燒結(jié)成型，節(jié)約能源，適合大批量用于工業(yè)生產(chǎn)。作為優(yōu)選，所述聚四氟乙烯樹脂的細(xì)度在200目以上。可有效的分散。本發(fā)明的有益效果是:采用高導(dǎo)熱、導(dǎo)電的石墨烯對(duì)不粘涂料進(jìn)行改性，制作成不粘涂層后，可顯著提高不粘涂層的導(dǎo)熱效果，節(jié)能降耗，且不影響不粘涂層其他各項(xiàng)指標(biāo)如不粘性、附著力、耐熱性、耐摩擦、耐腐性等。


圖1是使用本發(fā)明 石墨烯不粘涂料制作的不粘涂層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、招鍋，2、底漆層，3、不粘涂層。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。水性聚四氟乙烯不粘涂料為市售商業(yè)涂料，例如美國(guó)杜邦公司系列不粘涂料、日本大金公司系列不粘涂料，浙江巨化系列不粘涂料。改性硅樹脂不粘涂料為市售商業(yè)涂料，例如德國(guó)迪高的HTL系列產(chǎn)品、臺(tái)灣長(zhǎng)川的1400系列產(chǎn)品、臺(tái)灣高點(diǎn)的9825等。石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為碳原子以Sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以η鍵結(jié)合的薄片狀。一種石墨烯不粘涂料，所述石墨烯不粘涂料各組分的質(zhì)量百分比如下:石墨烯
0.1-5%,不粘涂料 95-99.9%。實(shí)施例1:
采用商用水性聚四氟乙烯不粘涂料IOOOg (型號(hào)為杜邦公司TE3809)，加入20g石墨烯水性漿料(市售，石墨烯含量5%，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的水，粘度調(diào)整為20 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋I上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆層2的鋁鍋。

以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，10(TC烘烤10分鐘后升溫至400°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層3，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米(如圖1所示)。
實(shí)施例2:
采用商用水性聚四氟乙烯不粘涂料IOOOg (型號(hào)大金公司D210C),加入IOOOg石墨烯水性漿料(市售，石墨烯含量5%，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的水，粘度調(diào)整為20 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，10(TC烘烤10分鐘后升溫至400°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。
實(shí)施例3:
采用商用水性聚四氟乙烯不粘涂料IOOOg (型號(hào)大金公司D210C),加入IOOg石墨烯水性漿料(市售，石墨烯含量5%，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的水，粘度調(diào)整為30 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，10(TC烘烤10分鐘后升溫至400°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。
實(shí)施例4:
采用商用改性硅樹脂不粘涂料IOOOg (型號(hào)臺(tái)灣長(zhǎng)川1400)，加入IOg石墨烯粉(市售，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的醋酸丁酯，粘度調(diào)整為28 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，10(TC烘烤10分鐘后升溫至150°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。實(shí)施例5: 采用商用改性硅樹脂不粘涂料IOOOg (型號(hào)臺(tái)灣長(zhǎng)川1400)，加入30g石墨烯粉(市售，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的醋酸丁酯，粘度調(diào)整為28 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，10(TC烘烤10分鐘后升溫至150°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。實(shí)施例6:
采用改性聚四氟乙烯不粘涂料IOOOg,加入400g石墨烯水性楽；料(市售，石墨烯含量5%，寧波墨西科技有限公司)，置于高速分散機(jī)內(nèi)攪拌30分鐘至混合均勻，獲得石墨烯不粘涂料，并加入一定量的水，粘度調(diào)整為30 mPa.S。改性聚四氟乙烯不粘涂料配方為:聚四氟乙烯樹脂15-20份，聚酰亞胺8-10份，聚醚砜3-5份，顏填料10-15份，分散劑0.5-1份，流平劑1-2份，二甲基甲酰胺42-50份，二甲苯8-13份。改性聚四氟乙烯不粘涂料制備方法:二甲基甲酰胺與二甲苯混合均勻得混合溶齊U，向混合溶劑中加入聚酰亞胺和聚醚砜，升溫至50_60°C攪拌溶解后，和顏填料、分散劑及流平劑等一起在球磨24_48h，然后倒入攪拌機(jī)內(nèi)，加入聚四氟乙烯樹脂粉(細(xì)度200目以上)，混合均勻，用100-150目金屬網(wǎng)過濾得改性聚四氟乙烯不粘涂料。本實(shí)施例中一個(gè)具體的改性聚四氟乙烯不粘涂料配方為:聚四氟乙烯樹脂18份，聚酰亞胺9份,聚醚砜3份,顏填料(珠光顏料10份+ 二硫化鑰2份),分散劑(Texaphor -963分散防沉劑(市售，Henkel公司))0.5份，流平劑(BYK- 370改性硅樹脂(BYK公司))I份，二甲基甲酰胺46.5份，二甲苯10份。以本實(shí)施例獲得石墨烯不粘涂料作為面漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C烘烤10分鐘后，再進(jìn)行噴涂，反復(fù)多次至所需厚度，升溫至400°C燒結(jié)15分鐘，在鋁鍋內(nèi)表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。
對(duì)比例I
采用商用水性聚四氟乙烯不粘涂料Ikg (型號(hào)為杜邦公司TE3809)，加入一定量的水，粘度調(diào)整為20 mPa.S。采用深圳市鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以上述水性聚四氟乙烯不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，100°C烘烤10分鐘后升溫至400°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。對(duì)比例2
采用商用改性硅樹脂不粘涂料Ikg (型號(hào)臺(tái)灣長(zhǎng)川1400)，加入一定量的醋酸丁酯，粘度調(diào)整為20 mPa.S。采用深圳市 鑫岳化工材料有限公司XY-P200作為底漆，噴涂于經(jīng)過噴砂、清洗預(yù)處理后的22cm直徑鋁鍋上，100°C固化10分鐘后，制得涂有5微米底漆的鋁鍋。以上述改性硅樹脂不粘涂料作為面漆，噴涂于底漆上，100°C烘烤10分鐘后升溫至400°C燒結(jié)10分鐘，在底漆表面形成不粘涂層，得到內(nèi)表面全部覆蓋有不粘涂層的鋁鍋，不粘涂層厚度為10微米。性能測(cè)試
性能測(cè)試包括不粘性測(cè)試、附著力測(cè)試、耐摩擦測(cè)試、耐腐蝕測(cè)試，均為常見的測(cè)試方法，具體可參見《鋁及鋁合金不粘鍋》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。導(dǎo)熱效果測(cè)試方法如下:
將200mL，25度的純凈水，置于已涂覆不粘涂料的器皿(如不粘鍋內(nèi))，然后放置在功率為IKW的電加熱爐上，開始加熱并記時(shí)，至水溫甚至90度時(shí)，停止加熱并記錄加熱時(shí)長(zhǎng)。通過加熱時(shí)長(zhǎng)判斷導(dǎo)熱效果。測(cè)試結(jié)果見下表:
權(quán)利要求
1.一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:采用石墨烯改性不粘涂料而得，所述石墨烯的加入量占不粘涂料的質(zhì)量百分比為0.1-5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述石墨烯的加入量占不粘涂料的質(zhì)量百分比為0.5-3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu)，或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層，層內(nèi)為碳原子以Sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以η鍵結(jié)合的薄片狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述石墨烯以石墨烯粉或石墨烯漿料的形式添加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述不粘涂料為水性聚四氟乙烯不粘涂料或改性硅樹脂不粘涂料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述不粘涂料按重量份計(jì)各組分如下:聚四氟乙烯樹脂15-20份，聚酰亞胺8-10份，聚醚砜3-5份，顏填料10-15份，分散劑0.5-1份，流平劑1-2份，二甲基甲酰胺42-50份，二甲苯8_13份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯不粘涂料，其特征在于:所述聚四氟乙烯樹脂的細(xì)度在200目以 上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石墨烯不粘涂料，其目的在于解決現(xiàn)有不粘涂料存在的導(dǎo)熱性能差導(dǎo)致能耗高的問題。本發(fā)明采用石墨烯改性不粘涂料而得，所述石墨烯的加入量占不粘涂料的質(zhì)量百分比為0.1-5%。本發(fā)明制作成不粘涂層后，可顯著提高不粘涂層的導(dǎo)熱效果，節(jié)能降耗，且不影響不粘涂層其他各項(xiàng)指標(biāo)如不粘性、附著力、耐熱性、耐摩擦、耐腐性等。
文檔編號(hào)C09D181/06GK103214897SQ20131008672
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者唐長(zhǎng)林, 陳為健, 王樑, 蔡鳳新 申請(qǐng)人:寧波墨西新材料有限公司