耐高温不粘锅涂料综述及参考配方

耐高温不粘锅涂料综述

一耐高温不粘锅涂料

1.1耐高温不粘锅涂料定义

所谓的耐高温不粘锅涂料就是一种涂层不仅具有优异的耐高温性能而且表面不易被其它粘性物质所粘附或粘着后易被除去的特种涂料。这种涂料由于其所形成的化学键能高，物理结合牢固，表面能极低、摩擦系数小、易滑动等特点,所以具有耐高温不粘性。

1.2耐高温不粘锅涂料的作用

1）保护作用：金属制品（常用铝、铁、铜、钢等）在高温的作用下，比常温下更易氧化，加上家电往往使用在油、水汽、盐分、弱酸、弱碱比较多的环境，金属制品如果不做保护，极易出现锈斑、腐蚀、表面硬度下降等现象，而且表面光泽下降，严重影响美观。比如现在燃气灶的炉头流行使用铜抛光处理工艺，新鲜的铜裸露在空气中，本身就极易氧化，实际使用时，600℃以上的高温加上炒菜使用的，油、盐、水等，可以迅速地让娇嫩的铜表面变的斑斑驳驳、黯淡无光。因此小家电高温部分对涂料的保护要求，主要是耐高温、隔绝空气、防氧化、防腐蚀（耐腐蚀）。同时作为涂料的基本要求，还要耐磨、抗冲击、有一定硬度、抗划伤、附着力好，以及在使用温度内不变色、高温下不会变形、焦化、爆皮、脱落等等。

2）装饰作用：耐高温不粘锅涂料跟绝大部分涂料一样，对涂料的光滑度、光泽、丰满度、色彩、纹理等等都有着很高的要求。不过，每个厂家也有自己审美习惯，另外受国外大量采购的客户的影响和潮流

的影响，每个厂家对外观的要求又各不相同。比如：欧美的顾客往往喜欢家电产品光泽不要太高，要自然、大方。而国内的消费者相对更喜欢家电产品外观光泽高、感觉新而亮丽。

3）新功能不粘锅

除了保护和装饰，越来越多的耐高温涂料，被要求给家电产品赋予特定使用领域中的新功能。最典型的例子莫过于“不粘锅”，涂料良好的不粘性能，使锅的清洗大为简便。

二耐高温不粘性涂料种类

目前，市场上耐高温不粘锅涂料种类繁多，其中用处最广的就是：有机硅涂料，氟碳涂料，新近出现的无机陶瓷涂料。

2.1有机硅涂料

有机硅涂料是在高温环境中使用最多的涂料，也是种类最繁多的。有机硅涂料的主要成份是有机硅树脂，它以硅-氧-硅为主链，硅原子上连接有机基团，属于半无机高聚物。“硅=氧”化学键键能较高（363kJ/mol），因而比较稳定，耐热性和耐高温性能均很高。一般说来其热稳定性范围可达200～250℃，特殊类型的树脂可以更高一些。在制成涂料的过程中，通过在树脂中添加合适的颜填料和助剂，可以使涂料耐热性提高到600℃甚至更高。在大分子主链上引进甲基、苯基等各种功能基团，也可以使有机硅树脂力学性能、刚性、强度、电绝缘性能、耐高压电弧、疏水性、耐腐蚀性能等等得到很大的提高，这也成就了有机硅涂料种类、功能的丰富多样。

2.1.2有机硅涂料的缺点

有机硅涂料尽管耐温很高，但是在高温下会出现严重的“回粘”现象，也就是漆膜硬度下降得很厉害，低档有机硅涂料，升温到200℃硬度就可能下降到H（铅笔硬度）。这时候漆膜如果和其他硬物接触，极易被划伤。有机硅涂料在接触高温、明火一段时间后，往往颜色会黄变或发灰，光泽也大大降低。经常可以看到，涂装有机硅涂料的燃气灶头，使用一个月就黯然失色，伤痕累累。炒锅外壁也是这样。此外有机硅涂料尽管有一定的疏水性，但耐沾污、抗溶剂、耐酸碱等性能还不够好，因而燃气灶的面板上使用的有机硅漆膜脏后很难清洗。

2.1.3有机硅涂料的组成

有机硅涂料是几种树脂、粘结剂和填料等的组合物,其中包括聚甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、氟树脂、环氧树脂、改性环氧树脂以及氧化锆,硅酸锆和氧化铝等一类填料。为了获得不同的颜色,可加入各种无机或有机颜料。这种涂层具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能。它的烧结温度低于氟树脂,大约在300 ℃左右,对节能是有利的。此外,硅树脂涂料涂敷方便,涂层色彩鲜艳。

2.1.4有机硅涂料的参考配方

有机硅树脂25-40

环氧树脂10-15

颜料10-15

填料25-35

磷酸锌1-5

助剂2-8

配方说明：有机硅树脂为可以选用聚酯改性的耐高温有机硅树脂。颜料为钛白粉，镉红，铬铁黄，钴蓝具体选用以实际需要颜色为主。填料为玻璃粉，陶瓷粉，云母粉，石棉粉等。助剂包括防沉剂（可以为气相二氧化硅），分散剂，偶联剂（例如常用KH570）。

制备工艺：先将有机硅树脂和环氧树脂丙烯酸树脂加入备料中，搅拌混合均匀，然后在备料锅内依次加入着色颜料，消泡剂，润湿剂，成膜助剂等助剂，混合均匀后加入填料搅拌15-20min，再用砂磨机研磨至需要的细度。

2.2氟碳涂料

氟碳涂料的基本成分是氟树脂，氟树脂的分子链结构中由于有C-F键，其键能为485KJ/mol，在所有化学键中堪称第一；碳链外又有氟原子形成的空间屏蔽效应，故其具有优异的化学稳定性、耐热、耐酸碱、阻燃/耐火、耐老化和自润滑性等。在家用电器上使用的主要是聚四氟乙烯（PTFE）,它能在260℃以下长期连续使用，它不溶解或溶胀于任何已知的溶剂，即使在高温下，油水对它也不起作用。优异的自润滑和疏水疏油双疏性能，使得氟碳漆膜非常“不粘”，极易清洗。因此，在小家电领域，如炊具内壁，电熨斗底板，食品托盘，灶具面板等等，随处可见氟碳涂料的影子。

2.2.1氟碳涂料的缺点

氟碳涂料的优点很明显，缺点也很明显，主要体现在硬度、耐温

和施工三个方面。氟树脂本身也是热塑性的，常温下硬度只有2-3H，200℃以上更是低于H。因此，使用氟碳涂料的炒锅、电饭煲等炊具不能使用铁铲，洗刷也不能用钢丝球，甚至百洁布都不可以使用。另外，据美国的媒体报道，氟碳涂料在800℃以上会分解，会释放出有毒/致癌气体。这一说法并未得到权威机构的认证，也没有充分的试验依据，但消费者对此还是很敏感的。施工方面，PTFE氟碳涂料必须要烘烤，烘烤温度较高（380℃-420℃）而且要求很严格，温差要求控制在±5℃以内，有些厂家的氟碳涂料还要按照一定的升温曲线烘烤。这无疑大大加重了厂家在设备、能耗上的投资，操作难度的增加相当于提高了废品出现的机率。大多数氟碳涂料都要2-3次喷涂，1-2次烘烤。多一道喷涂或者多一道烘烤，就意味着家电厂家要多投资和维护一套涂装设备或烘道。

还有一些性能之外的因素也影响了氟碳涂料的发展。氟碳涂料的核心是氟树脂，目前国内外成熟掌握氟树脂的生产工艺、并能快速跟进市场需要改进产品的原料供应商并不太多，目前产量也跟不上，而很多涂料厂家是购进氟树脂“勾兑”式生产。这样氟碳涂料的价格一直居高不下，这也大大削弱了其市场竞争力。

2.2.2氟碳涂料的组成

与有机硅涂料类似，氟碳涂料是几种树脂、粘结剂和填料等的组合物,其中应用于耐高温不粘锅涂料用氟碳树脂一般四氟树脂。2.2.3水性氟碳涂料参考配方

改性聚四氟乙烯水基树脂40-70

耐高温颜料10-30

氟树脂添加剂1-5

表面活性剂1-5

耐磨填料20-40

配方说明: 改性聚四氟乙烯水基树脂可以选用丙烯酸水基树脂，聚四氟乙烯水基树脂，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸组成。耐高温颜料可以选用搪瓷黑，炭黑，珠光粉或铝粉。氟树脂添加剂可以选用F8216 氟硅烷，DC-27AD改性聚硅氧烷聚合物，DC-51AD聚硅氧烷。助剂可选用常用的分散剂，润湿剂，成膜助剂等。耐磨填料为石英粉等硬度较高的粉料。

制备工艺：将水，助剂，耐高温颜料，耐磨填料混合搅拌均匀，研磨至要求的细度，加入改性聚四氟乙烯水基树脂，氟添加剂及其它助剂，搅拌调均匀，调节粘度。烘烤温度280°C，10-20min。

2.2.4油性氟碳涂料参考配方

氟碳树脂50-80

固化剂1-3

疏水粒子0.3-1

耐磨填料10-20

助剂0.1-0.5

混合溶剂10-20

配方说明：氟碳树脂可选用有机硅改性氟碳树脂。固化剂可选异氰酸酯三聚体或含NCO基团的异氰酸酯预聚体。疏水粒子可选用纳

米气相二氧化硅，蜡粉。助剂为常规的流平剂，润湿分散剂和消泡剂。颜填料为金红石型钛白粉，石英粉，炭黑等。溶剂可选用脂肪酮类，芳烃类或醋酸酯类的一种或几种混合溶剂。

制备工艺：将氟碳树脂，润湿分散剂，溶剂搅拌均匀后加入颜填料，预分散后进行研磨，研磨至规定细度下加入流平剂消泡剂等助剂，调剂粘度搅拌1-2h过滤得甲组份。烘烤温度280°C，10-20min。2.3陶瓷涂料

陶瓷涂料作为新兴的耐高温不粘锅涂料近几年发展迅速，陶瓷涂料属于功能涂料邻域，是一种水性的无机涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并以水为分散液，涂装后通过加热的方式固化，形成性能和陶瓷相识的涂膜。

2.3.1成膜机理

陶瓷涂料一般由多种纳米级氧化物，通过改进的溶胶-凝胶等反应，并且在低温下以水为分散介质，水解固化形成类似陶瓷和玻璃的漆膜。

2.3.2陶瓷涂料的特性

超耐候性：主要由无机材料组成，因此不会像有机涂膜那样易被紫外线，酸雨，汽车废气和大气污染破坏而老化，属于永久性材料。

不燃性：涂膜在高温时仅发生变色而无分解，属于不然性装饰材料。

平衡性：因采用杂化技术制备，因此涂膜的刚性和柔性获得了最佳平衡。

防腐蚀性：溶胶在成膜时和基材间不仅有物理锚固附着作用，更有化学键生成，因此涂膜和基材的附着力更强，且有钝化作用，阻止了水和电解质的入侵。

耐污染性：无机材质的消除静电能力，使其不易粘附大气中的污染物质，始终保持华丽的外观。

抗划伤性：具有极高的硬度和抗划伤性。

多彩性：可提供多种多样的色彩，可在一定范围内调节光泽度，可以提供素色，金属闪光，珠光等外观效果满足建筑物对色彩和光泽的不同要求。

2.3.3陶瓷涂料组成

陶瓷涂料的主要成分是氧化铝和氧化硅，以及无机耐高温颜料，功能性颜料，它能改变基材的外貌，结构，并赋予基材新的性能。2.3.4陶瓷涂料参考配方

A组份：硅溶胶45-100 颜料10-20

填料10-20

助剂1-2

B组份：催化剂1-2

氟硅烷5-10

助剂2-5

有机溶剂1-10

硅烷10-20

配方说明：催化剂选用甲酸或乙酸等酸类。硅溶胶中考察其PH 值，粒径，以及含量。氟硅烷的分子通式为RF n Si（OR)4-n.颜填料选用金红石，铁黄，氧化铁红，石英粉，晶须硅，氧化铝，硅藻土，碳化硅，金钢石等。硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、硅酸甲酯、硅酸乙酯或环氧基硅烷中的至少一种。助剂为一般的分散剂，润湿剂，消泡剂，流平剂。

制备工艺：1）前处理：将金属基材进行酸洗，碱洗，喷砂处理，使其表面干净，粗糙。2）熟化前：先将A，B两组份各自搅拌均匀并且避免A组份结块熟化按照AB质量配比进行添加，搅拌2-4h，进行水解缩合，反应后得到熟化涂料。3)烧结固化：将喷涂后的涂料先150°C流平烘干8-10min，再在280-300°C烧结冷却8-10min。三结语

作为市场运用最广的三种耐高温不粘锅涂料：有机硅涂料具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能，但由于本身材料的局限性注定只能在低档次涂料中发挥作用。氟碳涂料由于其优异的化学键能，不粘性，耐化学性作为现如今主流的不粘锅涂料，但其硬度，耐热性，以及施工条件同样限制了其更好的发展，而陶瓷涂料作为新性功能性涂料具有耐高温，抗腐蚀，机械性能好特点，并且由于现在绿色环保，低碳，价格低廉，制备工艺简单等理论已广泛普及，因此无机水性的陶瓷涂料将会逐渐取代过往的有机涂料等。