一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法与流程

本技术涉及不粘锅的，尤其涉及一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法。

背景技术：

1、不粘锅是一种做饭时不会粘锅的金属锅，它与普通金属锅的区别仅在于它的内表面涂覆了不粘涂料，不粘涂料形成了一层不粘涂层。制备不粘涂层的不粘材料具有良好的润滑性，摩擦系数小，表面张力较小，使其难以粘附物质，故食物就不容易粘上去。

2、常见的不粘涂层有两类，一类是含氟聚合物，如聚四氟乙烯(又称特氟龙)；一类是硅氧聚合物，如陶瓷涂层材料。相较而言，含氟聚合物的涂层不粘性更好，而陶瓷涂层的耐刮擦性更好。

3、但是，含氟聚合物类的涂层不具备良好的耐磨性，在使用过程中容易发生磨损而失去防粘的性能，所以需要开发一种高耐磨不粘锅涂层，以便满足市场需求。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种耐磨不粘锅涂层及其制备方法，本技术制备的耐磨不粘锅涂层具有整体稳定性好，涂层结合力强，并具有不粘性、硬度和耐磨性等优异性能，相对比传统不粘锅涂层，具有更长的使用寿命。

2、第一方面，本技术提供一种耐磨不粘锅涂层，采用如下技术方案：

3、一种耐磨不粘锅涂层，按质量份数计，包括以下制备原料：聚硅氧烷50-54份、改性纳米碳化硅40-45份、改性石墨烯2-2.2份、减摩剂1.2-1.5份、含氟硅烷偶联剂0.8-1.2份、流平剂0.8-1份、乙醇20-22份、去离子水20-25份。

4、通过采用上述技术方案，聚硅氧烷：作为涂层的主要成分，具有良好的不粘性和耐磨性，可以确保涂层的稳定性和持久性。改性纳米碳化硅：作为填料，可以增强涂层的硬度和耐磨性，同时通过改性提高其分散性和相容性，提高涂层的紧密度，使涂层更加均匀。改性石墨烯：通过改性可以增强其与涂料的相容性，提高涂料的紧密度和导热性，进而提升涂层的耐磨性能。减摩剂：可以减少摩擦力，增加涂层的不粘性，提高使用效果。含氟硅烷偶联剂：用于增加各组分之间的相容性，提高涂层的附着力和耐磨性。流平剂：可以改善涂层的流平性，使涂层更加均匀平滑。乙醇和去离子水：作为溶剂，用于调节涂料的粘度和稀释处理。各组分在涂层中的协同作用：聚硅氧烷提供主要的不粘性和耐磨性能，改性纳米碳化硅和石墨烯增强涂层的硬度和耐磨性，减摩剂提高不粘性，含氟硅烷偶联剂增强附着力，流平剂改善涂层的表面平整度，各种硅烷偶联剂提升涂层的性能。整体协同作用可以使得涂层具有更好的不粘性、硬度和耐磨性能，同时提高使用寿命。

5、优选的，所述聚硅氧烷由甲基烷氧基硅烷、二甲基二烷氧基硅烷和甲基苯基二烷氧基硅烷以质量份数比2:3:1-3组成。

6、通过采用上述技术方案，聚硅氧烷包括不同种类的硅基化合物，即甲基烷氧基硅烷、二甲基二烷氧基硅烷和甲基苯基二烷氧基硅烷，以一定的质量比例组成。甲基烷氧基硅烷有助于提升涂层的硬度和自清洁性能。通过增强涂层的耐磨性，使其更容易清洁。二甲基二烷氧基硅烷可以提升涂层的柔韧性及疏水性能。这意味着提高涂层表面的柔软性和硬度，有助于使涂层更耐磨损，同时也更柔软。甲基苯基二烷氧基硅烷可以提升涂层的柔韧性、相容性和疏水性能。这使得涂层更柔软，不易破裂，柔软同时具有较高的耐磨性和疏水性。这些成分共同增强了涂层的硬度、柔韧性、相容性和耐磨性，同时增加了涂层的疏水性能。这三种成分在配方中相互协同合作，共同为涂层提供优越性能，这些成分的协同作用和相互作用有助于使涂层更加耐磨、持久。

7、优选的，所述改性石墨烯的制备方法为：按照质量份数，将10份石墨烯和200-220份纯水混合均匀，升温至30-32℃，在溶液中通入臭氧，持续30-40min，然后停止臭氧供给；将溶液密封，加热到60-65℃，静置3-4h；将溶液在敞开状态下搅拌20-30min，加入20份质量浓度10％的十七氟烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液，加热到50℃搅拌50-55min，过滤，沉淀物用乙醇和蒸馏水交替冲洗3次，在80℃下真空干燥，得到改性石墨烯。

8、通过采用上述技术方案，改性石墨烯的制备过程利用臭氧氧化方法进行改性，然后与十七氟烷基三甲氧基硅烷接枝，以提高石墨烯在涂层中的分散性和相容性。改性石墨烯具有较好的分散性和相容性，可以更好地与涂料融合，使得涂层更加紧密。这不仅有助于提高涂料的导热性能，还可以提高导热效率，从而增加整体的耐磨性能。改性石墨烯在涂层中的空间位阻效应可以避免其共聚，有助于使涂层更加均匀和紧实。这提高了不粘锅涂层的耐磨性，使其更加耐用。改性石墨烯的改性过程使其性能得到提升，并且实现了更好的分散性和结合性。这有助于提高整体涂层的硬度和耐磨性，使其更不易磨损。改性石墨烯与其他成分如聚硅氧烷、减摩剂等相互作用，共同提高涂层的性能。例如，改性纳米碳化硅的分散性和相容性提高，能与改性石墨烯更好地融合，增强涂层的整体性能。综合来看，改性石墨烯在耐磨不粘锅涂层中通过提高紧密度、耐磨性和导热连续性等方面的作用，与其他成分形成协同作用，共同提高涂层的性能和使用寿命。

9、优选的，所述臭氧的通入速度为2.5-3.0l/min。

10、优选的，所述改性纳米碳化硅的制备方法，包括以下步骤：

11、s51、按照质量份数，在氮气保护下，将45-50份四氯硅烷和3份钠钾合金，溶于300份四氯化碳的溶剂中，205-220℃温度下，超声反应15-18小时，离心固液分离，得到纳米碳化硅；

12、s52、按照质量份数，将40份纳米碳化硅添加到由300份去离子水和400份乙醇混合组成的溶液中，超声20-30分钟，得到混合液，再将8份十三氟烷基三甲氧基硅烷滴加到混合液中，滴加完毕后加入10份质量浓度为5％的硫酸，升温至40℃，搅拌反应6-8小时，离心分离，真空干燥，得到改性纳米碳化硅。

13、通过采用上述技术方案，通过十三氟烷基三甲氧基硅烷对纳米碳化硅进行改性，可以显著提高纳米碳化硅的分散性和相容性，增加其表面的空间位阻效应，防止纳米碳化硅在涂层中共聚，使得涂层更加紧实、均匀，从而显著提高不粘锅涂层的耐磨性。纳米碳化硅与改性石墨烯等其他成分共同作用，可以相互增强涂层的性能，如提高涂层的耐磨性、耐热性和导热性等，共同提升不粘涂层的整体性能，延长使用寿命。

14、优选的，所述纳米碳化硅的粒径为50-60纳米。

15、优选的，所述减摩剂由硫化钨和二硫化钼以质量份数比3:1组成。

16、通过采用上述技术方案，硫化钨和二硫化钼是固体润滑剂，它们可以在表面形成一层润滑膜，减少涂层表面的摩擦，降低不同材料之间的摩擦系数。减摩剂能够起到润滑作用，减少材料之间的接触表面积，减缓表面磨损，提高涂层的耐磨性能。硫化钨和二硫化钼的润滑效果可以进一步与改性石墨烯的分散性和相容性相结合，使涂层在工作中更加顺畅，提高整体涂层的润滑性和耐磨性。减摩剂的润滑特性可以与改性纳米碳化硅的空间位阻效应相结合，共同降低摩擦力并减少磨损，从而进一步提升不粘涂层的耐磨性。减摩剂的使用可能会改善涂层的耐磨性能，同时也可以与其他添加剂，如含氟硅烷偶联剂和流平剂等相互配合，共同改善不粘涂层的性能，使其具有更好的硬度、自清洁性能、柔韧性和耐磨性。综上所述，减摩剂在耐磨不粘涂层中的作用主要是减少摩擦、提供润滑性能，而与其他原料的协同作用可以进一步提升涂层的性能，包括更好的润滑性、耐磨性和整体稳定性，延长不粘涂层的使用寿命。

17、优选的，所述流平剂为磷酸钾和碳酸钾中的一种。

18、优选的，所述含氟硅烷偶联剂由十七氟烷基三甲氧基硅烷、己烷全氟聚醚硅氧烷和全氟辛基乙基三硅氧烷以质量份数比2:3:1组成。

19、通过采用上述技术方案，含氟硅烷偶联剂中的氟化合物协同作用能够赋予涂层疏水性质，使涂层表面不易粘附污垢，提高自清洁性能。含氟硅烷偶联剂的成分可以与改性石墨烯中的十七氟烷基三甲氧基硅烷成分相互作用，增加它们在涂层中的相容性，使得涂层更加均匀和紧密，提高涂层的整体稳定性和耐磨性。含氟硅烷偶联剂中的成分能够改善纳米碳化硅的分散性，并提高其与涂料的相容性，从而使涂层更加均匀、结合力更强，进而提升不粘涂层的耐磨性能。综上所述，含氟硅烷偶联剂可能在耐磨不粘涂层中发挥增强涂层的耐磨性和自清洁性等作用，与其他原料之间的协同作用有助于优化涂层性能，提高整体涂层的质量，延长其使用寿命。

20、第二方面，本技术提供一种耐磨不粘锅涂层的制备方法，采用如下的技术方案：

21、作为一个总的技术构思，本技术还提供上述一种耐磨不粘锅涂层的制备方法，包括以下步骤：s101、将不粘锅基体采用碳化硅陶瓷进行喷砂粗化处理，得到凹凸不平的不粘锅基体内表面，然后进行除油、清洗处理；

22、s102、按照质量份数，将聚硅氧烷、乙醇和去离子水进行混合，然后进行以200rpm速度搅拌分散30-40分钟，再依次加入改性石墨烯、改性纳米碳化硅、减摩剂、含氟硅烷偶联剂和流平剂继续进行以1000rpm速度搅拌分散30-40分钟，得到耐磨不粘锅涂料；

23、s103、将耐磨不粘锅涂料喷涂于步骤s101处理后的不粘锅基体内表面，在560℃下烧结30-35分钟，自然冷却至室温，得到耐磨不粘锅涂层。

24、综上所述，本技术的有益技术效果：

25、1.整体稳定性提升：由于配方中聚硅氧烷、改性纳米碳化硅、改性石墨烯等原料的配合，使得涂层具有较好的整体稳定性，不易发生分层或脱落，延长了使用寿命。

26、2.涂层结合力强：改性石墨烯和纳米碳化硅的加入提高了涂层与基材的结合力，使得涂层更加牢固。

27、3.优异性能表现：涂层具有高硬度、出色的不粘性和耐磨性，使其在实际使用中能够长时间保持性能稳定。

28、4.导热性能提升：改善了涂层的导热性能，导热效率更好，有助于均匀传热，并可能提高烹饪效果。

29、5.附加功能提升：添加的减摩剂、含氟硅烷偶联剂、流平剂等原料提升了涂层的自清洁性、疏水性和柔韧性，使其更易清洁、防粘且耐用。

30、6.改良纳米碳化硅分散和相容性：通过改性纳米碳化硅的制备方法，有效提高了纳米碳化硅的分散性和相容性，避免了共聚现象，使涂层更加均匀、耐磨。

31、7.优化涂层表面特性：通过添加不同类型的硅烷提升了涂层的柔韧性、硬度、相容性和疏水性，使得涂层具有更全面的性能表现。