[发明专利]一种有机改性陶瓷不粘涂层及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不粘涂层，具体地说是一种具有良好附着力和韧性的有机改性陶瓷不粘涂层及其涂覆方法。

背景技术

目前市场上不粘涂层主要有含氟不粘涂层和陶瓷不粘涂层两种，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，耐温性能优良，硬度很高，通常在6H以上。但是陶瓷不粘涂层也有一些缺点，例如，陶瓷不粘涂层和有机涂层相比，其分子化学键中极性键极少，分子范德华力很小，对金属基材的亲和力不足，导致其对金属基材的附着力不好，在长时间的使用过程中容易涂层脱落；而且另外陶瓷不粘涂层由于分子结构的原因，硬度高，但是很脆，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，需要研制一种有机改性的陶瓷不粘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有机改性陶瓷不粘涂层，改善现有的陶瓷不粘涂层的附着力和韧性较差的问题。

本发明的另一个目的是提供一种该有机改性陶瓷不粘涂层的涂覆方法。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：

一种有机改性陶瓷不粘涂层，该涂层是由A、B、C三组分按重量比2：0.5～2：0.1～2混合而成，其中：

A组分：将按质量分数计的组分：硅溶胶45～100%、耐温颜料0～30%、体质颜料0～20%、分散助剂0～2%、流平助剂0～3%进行分散，然后研磨2小时以上得到A组分；

B组分：将按质量分数计的组分：酸催化剂0.2～1.6%、环氧基硅烷6～9%、异氰酸基硅烷6～9%、其他硅烷80.4～87.8%混合得到B组分。

C组分：将按质量分数计的醇溶性丙烯酸树脂1～10%、不粘助剂0～30%和异丙醇60～99%混合，使醇溶性丙烯酸树脂和不粘助剂分散溶解在异丙醇中，得到C组分。

作为优选，该有机改性陶瓷不粘涂层是由A、B、C三组分按重量比2：0.8～1.2：0.2～0.3混合而成，其中：

A组分：将按质量分数计的组分：硅溶胶58～84.7%、耐温颜料5～20%、体质颜料10～20%、分散助剂0～0.5%、流平助剂0.3～1.5%进行分散，然后研磨2小时以上得到A组分；

B组分：将按质量分数计的组分：酸催化剂1.0%、环氧基硅烷6～9%、异氰酸基硅烷6～9%、其他硅烷81～87%混合得到B组分；

C组分：将按质量分数计的醇溶性丙烯酸树脂5～10%、不粘助剂10～20%和异丙醇70～85%混合，使醇溶性丙烯酸树脂和不粘助剂分散溶解在异丙醇中，得到C组分。

有机改性陶瓷不粘涂层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，同时环氧基硅烷和异氰酸基硅烷反应，形成有机改性陶瓷不粘涂层。反应机理如下：

。

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%。在本发明中，硅溶胶在A组分中的质量分数为50～100%。

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。

在本发明中，耐温颜料在A组分中的质量分数为0～30%。