專利名稱：含鈦陶瓷涂料與保護(hù)涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷涂料及采用該陶瓷涂料制得的涂層，尤其是ー種含鈦陶瓷涂料與保護(hù)涂層。
背景技術(shù)：
陶瓷涂料是ー種新型的水性無機(jī)涂料。它是以納米無機(jī)化合物為主要成分，并且以水為分散質(zhì)，涂裝后通常經(jīng)過低溫加熱方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。具有耐高溫、高硬度、不燃無煙、超耐候、環(huán)保無毒、色彩豐富、涂裝簡便 等諸多優(yōu)勢。近年來，陶瓷涂料開始應(yīng)用在炊具上，因其安全性的優(yōu)勢，發(fā)展迅速。在不粘炊具方面，目前的廚房用具常使用聚四氟こ烯(PTFE)作為涂層劑的主要成分。雖然PTFE具有良好的長期不粘性，但是PTFE的皮膜太軟，在高溫時(shí)的耐刮性與熱硬度不足。相對于傳統(tǒng)的PTFE，陶瓷涂料具有更加綠色環(huán)保、不易脫落、高溫下不易分解等優(yōu)點(diǎn)。CN101190851A公開了ー種用于烹飪用具的不粘性紫砂陶瓷涂料，能夠在金屬或金屬合金表面形成一層致密的陶瓷，提高烹飪用具表面硬度和耐磨性能，而且涂層不粘附性能優(yōu)異。CN102653660A公開了一種用于不粘炊具的耐磨陶瓷涂料，由氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠、氧化鋯溶膠與有機(jī)硅烷等主要組份構(gòu)成，通過金屬氧化物膠體與聚硅氧烷進(jìn)行縮聚反應(yīng)，提高成膜物的粘結(jié)強(qiáng)度，但該方案所需組份較多，エ藝繁瑣。盡管如此，人們?nèi)匀幌Ｍ麘?yīng)用在炊具方面的陶瓷涂料的性能可以進(jìn)ー步提高，尤其在耐磨性方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供ー種具有耐磨性的含鈦陶瓷涂料。本發(fā)明的另一目的是提供一種含鈦陶瓷保護(hù)涂層，該涂層具有良好的冷熱硬度、不粘性及耐磨性能。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述含鈦陶瓷涂料，其特征是，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)100份硅溶膠、5(T100份有機(jī)硅烷、0. 3 I份催化劑、5 20份鈦粉、I飛
份娃油。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述娃溶膠的固含量為20 50%,娃溶膠中的固體粒徑為8 "50nmo在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述有機(jī)硅烷為甲基三甲氧基硅烷和/或甲基三こ氧基硅烷。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述含鈦陶瓷涂料還包括5 10份其他有機(jī)硅烷，所述其他有機(jī)娃燒為四甲氧基娃燒、四こ氧基娃燒、_■甲基_■甲氧基娃燒、_■甲基_■こ氧基娃燒、苯基三甲氧基硅烷或上述的組合，單位為重量份數(shù)。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述催化劑為甲酸、醋酸、鹽酸、檸檬酸、甲酸甲酷、こ酰こ酸こ酷、馬來酸酐、或上述的組合。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述鈦粉的粒徑為20(T400目。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述硅油為羥基硅油，在25°C的粘度為10(T20000cps。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述含鈦陶瓷涂料還包括3(T50份填充料，單位為重量份數(shù)；所述填充料為ニ氧化硅、氧化鋁、ニ氧化鋯、碳化硅、氮化鋁、氮化硼、高嶺土、滑石粉、云母粉、鋁或鋯的硅酸鹽、硫酸鋇、金屬纖維、不銹鋼粉、或上述的組合。在ー個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述含鈦陶瓷涂料還包括3(T40份色粉，單位為重量份數(shù)。本發(fā)明的第二目的在于提供ー種由上述含鈦陶瓷涂料制得的保 護(hù)涂層。本發(fā)明的第三方面在于提供上述保護(hù)涂層在廚房用具、金屬保護(hù)及エ業(yè)用具上的應(yīng)用。本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料具有良好的不粘性及耐磨性；形成的保護(hù)涂層具有良好的冷熱硬度、不粘性及耐磨性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。本發(fā)明所使用的硅溶膠為水溶性的ニ氧化硅，主要作用是提供SiO2粒子，增加硅陶瓷網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度及硬度。在本發(fā)明實(shí)施例中，硅溶膠的固含量為20飛0%，且硅溶膠中的固體粒徑介于8nm至50nm之間。上述硅溶膠可經(jīng)鈉離子穩(wěn)定、銨離子穩(wěn)定、或氧化鋁處理。若硅溶膠的固含量過低，則所形成的陶瓷涂料因含水量過高，操作性不好且容易開花。若硅溶膠的固含量過高，則硅溶膠不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生粒子。本發(fā)明所使用的有機(jī)硅烷可為甲基三甲氧基硅烷和/或甲基三こ氧基硅烷，優(yōu)先選擇甲基三甲基氧基硅烷。除了上述的有機(jī)硅烷外，可添加5重量份至10重量份的其它有機(jī)娃燒如四甲氧基娃燒、四こ氧基娃燒、_■甲基_■甲氧基娃燒、_■甲基_■こ氧基娃燒、苯基三甲氧基硅烷或上述的組合，以調(diào)整涂層的軟硬度。有機(jī)硅烷可與硅溶膠形成硅溶膠-凝膠。若有機(jī)硅烷的用量過高，則在烘烤的過程中，因產(chǎn)生脫水或是甲醇或こ醇過多，涂膜收縮大，造成涂膜易產(chǎn)生龜裂，甚至掉漆。若有機(jī)硅烷的用量過低，則會(huì)產(chǎn)生與基材密著不好，容易掉漆，光澤低，涂層易粉化。本發(fā)明所使用的催化劑為甲酸、醋酸、鹽酸、檸檬酸、甲酸甲酷、こ酰こ酸こ酷、馬來酸酐、或上述的組合。催化劑可加速有機(jī)硅烷的水解速度與有機(jī)硅烷的水解物與硅溶膠的反應(yīng)速度。催化劑的用量太高或太低均會(huì)讓陶瓷涂料無光澤，與基材密著變差，甚至粉化涂膜。本發(fā)明所使用的鈦粉具有良好的物理性能力學(xué)性能和抗腐蝕性能，在食品、冶金、化工、造紙等エ業(yè)部門的許多腐蝕性介質(zhì)中性能都很穩(wěn)定，加入到本發(fā)明所述陶瓷涂料中能増加涂層的硬度和耐磨性，本發(fā)明所述鈦粉的粒徑介于200目至400目之間。本發(fā)明所采用的硅油為羥基硅油，在25°C粘度為10(T20000Cps，提高涂層的不粘性能。若含鈦陶瓷涂料需與食品接觸，硅油選擇為可與食品接觸的硅油。在本發(fā)明實(shí)施例中，可進(jìn)ー步添加30至50重量份的填充料至含鈦陶瓷涂料中。填充料可為ニ氧化硅如ニ氧化硅粉或熔融石英粉、氧化鋁如氧化鋁纖維、ニ氧化鋯、碳化硅如碳化硅纖維、氮化鋁、氮化硼、高嶺土、滑石粉、云母粉、鋁或鋯的硅酸鹽、硫酸鋇、金屬纖維、不銹鋼粉、或上述的組合。填充料較佳為ニ氧化硅、氧化鋁、碳化硅、滑石粉、ニ氧化鋯、或上述的組合。填充料可増加含鈦陶瓷涂料的耐刮程度。若填充料的用量過高，則涂膜的光澤低，外觀不好，與基材的密著不好，涂膜因粘結(jié)カ不夠，涂膜容易龜裂。若填充料的用量過低，則影響耐磨及耐刮性。本發(fā)明優(yōu)選了合適的填充料的添加比例，使其與基材的密著性好，同時(shí)保證了硬度、耐磨及耐刮性。本發(fā)明所使用的填充料粒徑介于0. 05 i! m至30 i! m之間。若填充料的粒徑過大，則造成涂膜表面粗糙，噴上面漆后，涂膜光澤低，影響外觀及不沾性。若填充料的粒徑過小，則因填充料吸油量大，造成涂料粘度高，影響噴涂操作性。在本發(fā)明實(shí)施例中，可進(jìn)ー步添加30至40重量份的色粉至含鈦陶瓷涂料中。色粉可調(diào)整含鈦陶瓷涂料的顔色，使其具有裝飾作用。色粉可為各種顔色的無機(jī)色粉，比如白色粉如鈦白粉或硫化鋅；黑色粉如鈷銅錳氧化物、銅錳氧化物、銅錳鐵氧化物、或氧化鐵；黃色粉如鈦黃或鉍黃；綠色粉如鈷綠或氧化鉻綠；藍(lán)色粉如鈷鉻鋁氧化物等。色粉可単獨(dú)使用或混合使用。若含鈦陶瓷涂料需與食品接觸，色粉選擇為可與食品接觸的色粉。含鈦陶瓷涂料的制備方法本發(fā)明亦提供了含鈦陶瓷涂料的制造方法，先將硅溶膠和鈦粉充分分散直至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將有機(jī)娃燒、娃油及催化劑混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化1. 5 12小時(shí)，最后用100-150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。當(dāng)含鈦陶瓷涂料要更進(jìn)一歩加入色粉和/或填充料吋，可先將硅溶膠、鈦粉、色粉和/或填充料混合在一起研磨至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將有機(jī)硅烷、硅油及催化劑混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化1. 5^12小時(shí)，最后用100^150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。保護(hù)涂層的制備方法本發(fā)明所述采用含鈦陶瓷涂料制得的保護(hù)涂層的制備方法如下首先涂布含鈦陶瓷涂料于噴砂、粗化、及除油處理后的基材表面，接著以150°C烘烤2分鐘后，再以280°C烘烤1(T15分鐘后，最后于室溫下冷卻。上述陶瓷涂料可噴涂在耐400°C以上的基材，比如非金屬基材如玻璃或陶瓷，或金屬基材如鋁、鋁合金、陽極氧化鋁、鑄鋁、鑄鐵、不銹鋼、或碳鋼。上述涂布的方法可為噴涂、浸涂、或滾涂。上述不粘性的保護(hù)涂層可應(yīng)用于廚房用具如炒鍋、平底鍋、油炸鍋、電飯鍋、三明治烤盤、蛋糕盤、或烤架等，亦可應(yīng)用于エ業(yè)用具如熱交換器、模具、輸送帶、閥門、雪鏟、或滾輪表面等。本發(fā)明的實(shí)施例中所用到的藥品名稱及來源列舉如下，但不僅限于以下所列的藥品:(I)鈦粉成都國衡科技有限公司所售的200目、300目、400目的鈦粉。(2)硅油道康寧公司所售的X丨AMii'rLRSPMX-0156，粘度為IOOcps ;瓦克化學(xué)公司所售的 Polymer FD6,粘度 6000cps ；Polymer FD20,粘度 20000cps。本發(fā)明的測定方法是按照如下標(biāo)準(zhǔn)(I)涂層硬度測試按照標(biāo)準(zhǔn)ASTM D3363所述方法測試。(2)不粘性測試將試樣鍋加熱至160°C _180°C時(shí)，將整個(gè)雞蛋破殼后放入鍋內(nèi)，保持160°C _180°C溫度2 3分鐘，待雞蛋貼鍋一面發(fā)黃后，用鏟翻轉(zhuǎn)雞蛋，看是否能完整翻到另一面，倒掉雞蛋后，將試樣鍋用布擦干凈；重復(fù)上述步驟，直到雞蛋不能完整翻轉(zhuǎn)為止，記錄實(shí)驗(yàn)煎蛋總數(shù)。(3)耐磨性能測試將產(chǎn)品放置在杜邦專用的耐磨機(jī)上，施加4. 9kg的壓カ，加入少量的洗潔精和水，采用3M-7447#百潔布，每250次更換一次百潔布。以10條基體露白終止測試，計(jì)算總次數(shù)。實(shí)施例1 :先將100重量份的硅溶膠和5重量份的鈦粉充分分散直至沉淀物完全消失為止作·為A液；接著將50重量份的甲基三甲氧基硅烷、3重量份的硅油PMX-0156和0. 3重量份的甲酸混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化1. 5小時(shí)，最后用10(Tl50目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。實(shí)施例2 先將100重量份的硅溶膠、10重量份的鈦粉和40重量份的銅錳鐵氧化物混合在一起研磨直至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將70重量份的甲基三こ氧基硅烷、5重量份的苯基三甲氧基硅烷、I重量份的硅油FD20和I重量份的醋酸混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化12小時(shí)，最后用10(T150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。實(shí)施例3 先將100重量份的硅溶膠、12重量份的鈦粉和30重量份的鈦白粉混合在一起研磨直至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將50重量份的甲基三甲氧基硅烷、25重量份的甲基三こ氧基硅烷、5重量份的硅油PMX-0156和0. 8重量份的醋酸混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化6小時(shí)，最后用10(T150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。實(shí)施例4 先將100重量份的硅溶膠、17重量份的鈦粉、35重量份的鈦白粉、30重量份的ニ氧化硅和2重量份的碳化硅混合在一起研磨直至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將60重量份的甲基三甲氧基硅烷、10重量份的甲基三こ氧基硅烷、4重量份的硅油PMX-0156和0. 9重量份的醋酸混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化8小時(shí)，最后用10(T150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。實(shí)施例5 先將100重量份的硅溶膠、20重量份的鈦粉、30重量份的鈦白粉、10重量份的銅鉻錳氧化物和50重量份的氧化鋁混合在一起研磨直至沉淀物完全消失為止作為A液；接著將100重量份的甲基三甲氧基硅烷、10重量份的苯基三甲氧基硅烷、2重量份的硅油FD6和
0.5重量份的甲酸混合均勻作為B液；然后將B液加入已分散好的A液中，熟化2小時(shí)，最后用10(T150目濾網(wǎng)過濾，即制得本發(fā)明所述的含鈦陶瓷涂料。比較例1:比較例I與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在干，比較例I不添加鈦粉，其他步驟，組份及用量等相同。比較例2
比較例2與實(shí)施例3的不同點(diǎn)在干，比較例2不添加鈦粉，其他步驟，組份及用量等相同。比較例3 比較例3與實(shí)施例5的不同點(diǎn)在干，比較例3不添加鈦粉，其他步驟，組份及用量等相同。制備涂層將實(shí)施例1-5和比較例1-3所制備得到的陶瓷涂料噴涂到經(jīng)過噴砂、粗化、及除油處理后的基材表面，接著以150°C烘烤2分鐘后，再以280°C烘烤1(T15分鐘后，最后于室溫下冷卻，即在基材表面形成保護(hù)涂層。 表I為采用實(shí)施例1-5和比較例1-3的陶瓷涂料制備得到的保護(hù)涂層的性能參數(shù)表。由表I可知，本發(fā)明的實(shí)施例1-5的保護(hù)涂層具有較高的冷硬度與熱硬度及不粘性，與比較例1-3的保護(hù)涂層相比，具有較好的耐磨性。表I
I實(shí)施例1實(shí)施觸實(shí)嫌到實(shí)施飼實(shí)施例比較例比較例比較例
12345123
麵股ITO 100 100 100 100 100 100 100
鈦&510 1217 20 000
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醋酸0IOJ0.9000.80
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|11_鐵極化_|—0I 40I 0IO 0I 0[0I—0雖然本發(fā)明已以數(shù)個(gè)較佳實(shí)施例掲示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員，當(dāng)可作任意更動(dòng)與潤飾，而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種含鈦陶瓷涂料，其特征是，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)100份硅溶膠、5(Γ100份有機(jī)硅烷、O. 3 I份催化劑、5 20份鈦粉、廣5份硅油。
2.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是所述硅溶膠的固含量為2(Γ50%，硅溶膠中的固體粒徑為8 50nm。
3.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是所述有機(jī)硅烷為甲基三甲氧基硅烷和/或甲基三乙氧基硅烷。
4.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是還包括5 10份其他有機(jī)硅烷，所述其他有機(jī)娃燒為四甲氧基娃燒、四乙氧基娃燒、_■甲基_■甲氧基娃燒、_■甲基_■乙氧基娃烷、苯基三甲氧基硅烷或上述的組合，單位為重量份數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是所述催化劑為甲酸、醋酸、鹽酸、檸檬酸、甲酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、馬來酸酐或上述的組合。
6.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是所述硅油為羥基硅油，在25°C的粘度為 100 20000cps。
7.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是還包括3(Γ50份填充料，單位為重量份數(shù)；所述填充料為二氧化硅、氧化鋁、二氧化鋯、碳化硅、氮化鋁、氮化硼、高嶺土、滑石粉、云母粉、鋁或鋯的硅酸鹽、硫酸鋇、金屬纖維、不銹鋼粉或上述的組合。
8.如權(quán)利要求1所述的含鈦陶瓷涂料，其特征是還包括3(Γ40份色粉，單位為重量份數(shù)。
9.一種采用權(quán)利要求f 8任一項(xiàng)所述含鈦陶瓷涂料制得的保護(hù)涂層。
10.一種權(quán)利要求9所述保護(hù)涂層在廚房用具、金屬保護(hù)及工業(yè)用具上的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鈦陶瓷涂料，其特征是，包括以下組份，組份比例按重量份數(shù)計(jì)100份硅溶膠、50~100份有機(jī)硅烷、0.3~1份催化劑、5~20份鈦粉、1~5份硅油。所述有機(jī)硅烷為甲基三甲氧基硅烷和/或甲基三乙氧基硅烷。所述催化劑為甲酸、醋酸、鹽酸、檸檬酸、甲酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、馬來酸酐、或上述的組合。所述含鈦陶瓷涂料還包括30~50份填充料，填充料為二氧化硅、氧化鋁、二氧化鋯、碳化硅、氮化鋁、氮化硼、高嶺土、滑石粉、云母粉、鋁或鋯的硅酸鹽、硫酸鋇、金屬纖維、不銹鋼粉或上述的組合。所述含鈦陶瓷涂料還包括30~40份色粉。本發(fā)明所述含鈦陶瓷涂料具有良好的不粘性及耐磨性；形成的保護(hù)涂層具有良好的冷熱硬度、不粘性及耐磨性。
文檔編號C09D1/00GK103013193SQ201210539369
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者林學(xué)佐, 鐘迪克 申請人:慧智科技(中國)有限公司