金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑底涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑涂层，属于高分子特种工程塑料技术领域。所述涂层所用水性涂料由以下质量百分数的原料制成：PEKK超细粉20～40％，助溶剂0～10％，增粘胶体1～10％，颜填料0～1.2％，表面活性剂0.5～3％，消泡剂0.5～3％，流平剂0～2％，其余为去离子水；所述涂层的涂覆成型方法采用空气喷涂法，采用常温干燥、中温烘干、烘烤成型的三级成型工艺。本发明专利技术的耐刮擦、耐高温不粘光滑涂层与基材粘结力强，涂层薄，相比静电喷涂，涂层厚度容易控制，表面针孔等缺陷少，可进行单层或多层喷涂，尤其适用于壁厚较薄的工件，可广泛应用于烹饪和食品加工器具、办公设备、化工防腐等耐高温不粘涂层。

Metal substrate with scratch resistant, high temperature resistant, nonstick, smooth base coat

The invention relates to a scratch resistant, high temperature resistant and non stick smooth coating for metal base material, belonging to the technical field of macromolecule special engineering plastics. The coating of waterborne coatings prepared from the following raw materials: the mass fraction of PEKK ultrafine powder of 20 ~ 40%, 0 ~ 10% solvent, tackifying colloid 1 ~ 10%, 0 ~ 1.2% fillers, surface active agent 0.5 ~ 3%, 0.5 ~ 3%, defoaming agent, leveling agent 0 ~ 2%, the rest is deionized water; coating molding method of the coating by air spraying method, using three molding process at room temperature drying, drying, baking temperature and molding. The invention of the scratch resistance, high temperature resistant smooth nonstick coating and the substrate bonding strength, thin coating, compared with easy control of electrostatic spraying, coating thickness, surface defects such as pinholes, single layer or multilayer can be sprayed, especially suitable for the workpiece with thin wall thickness, can be widely used in cooking and food processing equipment, office equipment, chemical corrosion resistant non stick coating.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑底涂层，属于高分子特种工程塑料

技术介绍
在耐高温不粘涂层方面，目前效果最好的是氟碳树脂涂料，如聚四氟乙烯均聚物(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(FEP或F46)。在氟碳树脂分子结构中，氟元素电负性大，且氟原子紧密排布在C-C骨架的周围，C-F的键能高，氟原子对主链起屏蔽保护作用，这些特点决定了其具有独特的不粘性和低摩擦性，同时，还有摩擦系数小、不吸水、不粘、不燃、耐气候性好，使用温度范围宽和介电性能优异等特点，使得氟碳树脂涂料具备了其它涂料不具备的优良特性。但是，当使用PTFE、FEP、PFA或类似的氟树脂涂料直接涂装金属基板时，会出现粘附缺陷，用氟树脂直接涂覆金属基板是非常困难的，因为氟树脂的不粘附特性使其与基材难以粘接。因此，开发氟树脂涂料时，需要开发出相对应的底涂层涂料，以作为氟树脂涂层与基材的粘接层。使用氟树脂涂料作为底涂层来覆膜时同样存在很多问题：当多次受到热量、潮湿、腐蚀或类似的侵蚀时，涂层会逐渐失效，面涂层与底涂层之间、中间层和底涂层之间、底涂层内部或底涂层和基材之间都会出现剥离现象。同时，氟碳涂层还在耐磨性不佳、硬度不高、耐高温性能差等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑底涂层，解决了传统氟碳树脂涂层厚、不耐刮擦、硬度低的问题，具有与基材的附着力强、耐磨、涂层薄的特点。本专利技术所述的金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑底涂层所用水性涂料由以下质量百分数的原料制成：其中：所述PEKK超细粉是以经亲电聚合法合成得到的聚醚酮酮粗粉为原材料，经封端和高温热氧交联处理，再通过低温气流粉碎工艺而制得的超细粉，为低结晶型聚醚酮酮树脂，牌号为561，粒度为400～600目，特性粘度约为0.61～0.68dL/g，D50值约为5-10μm，D90值约为10-20μm；所述助溶剂为乙醇、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇单丙醚中的任意一种或多种；所述增粘胶体为纤维素醚类或聚乙烯醇类增粘剂的水溶液，粘度约为100～1000cps，优选的粘度为200～500cps，增粘剂优选粘度为4000～15000cps的羟丙基甲基纤维素；所述颜填料为金刚石微粉、钛白粉、氧化铝、亲水性二氧化硅、碳纳米管中的任意一种，粒度为600～1200目；所述表面活性剂为阴离子型高分子量羧酸铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂，优选AFCONA5071；所述消泡剂为有机硅类消泡剂，优选AFCONA2524、BYK-021或BYK-094；所述流平剂为水性硅基流平剂，优选AFCONA3580或AFCONA3585；水性涂料的制备方法如下：先向搅拌桶内依次加入配比量的去离子水、助溶剂、表面活性剂、流平剂、消泡剂进行搅拌混合，再加入PEKK超细粉和颜填料，搅拌均匀后加入增粘胶体来调制粘度，经搅拌脱泡或真空脱泡后，得到水性涂料；其中，搅拌器采用低剪切的推进式搅拌桨，搅拌转速控制在100～200r/min，喷涂前优选采用均质乳化机分散均匀，但需注意不要引入空气以致起泡；涂层的涂覆成型方法包括以下步骤：(1)基材前处理：采用机械或化学表面处理方式对工件进行全面清理，处理后的表面粗糙度(Ra值)为干膜厚度(DFT)的20～25％，然后用溶剂(乙醇、丙酮等常用有机溶剂)清洗一遍，吹干表面，将处理好的工件合理放置待喷；其中，所述工件材质为铝、铜、碳钢、不锈钢等金属材料或玻璃、陶瓷等无机材料，工件的表面处理方式为机械打磨、喷砂、抛丸或者化学除锈、除油、溶剂清洗等常规表面处理手段，工件表面粗糙度根据所需膜厚控制在2-50μm之间；(2)喷涂前，采用100目滤网对制备得到的水性涂料进行过滤，然后将其加入到喷壶中，连接压缩空气，调节空气量和进料量旋钮，将水性涂料通过喷枪均匀地喷涂到工件上，喷涂完成后，目测漆膜是否有杂质、针孔或气泡，如有缺陷，重新清理，重复上述步骤，重新喷涂，直至得到合格漆膜；(3)将上述合格工件在室温下放置5～10min，待工件晾干后清洁工件未喷涂区域粉末，然后将其移入80～120℃(优选120℃)的烘箱中烘干5～10min，再将烘干喷涂工件移入设定温度为340～380℃(优选350℃)的高温烘箱中烘烤成膜，当工件基材温度达到设定温度后，烘烤5～10min，待涂层呈光亮漆膜时即可；(4)将成品工件由高温烘箱中取出，自然冷却至室温即可，如果需要多层涂层，重复步骤(2)～(3)即可，检测成膜厚度及涂层品质，包装入库。优选的技术方案如下：喷枪采用高流量低气压空气喷枪(HVLP)，如ANEST公司的W77-21S喷枪，喷嘴口径为0.8-1.8mm，优选1-1.5mm；喷涂空气压力为0.2-0.34MPa，优选0.25-0.3MPa；喷涂距离为200-300mm，涂料喷出量为95-300mL/min，喷幅为100-265mm，调节喷枪时尽可能在较低的气压下达到理想的雾化情况，喷涂时枪身尽量与喷涂表面保持垂直，喷枪运行轨迹与喷涂表面平行。压缩空气必须干净，不含杂质、油或者水分，否则，改造压缩空气干燥系统或者加油水分离器，以免出现杂质、针孔等缺陷，影响涂层品质。单层涂层的厚度为5-50μm，多层涂层厚度为50-150μm，多层涂层的每一次喷涂应较单层涂层的膜薄。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑底涂层与基材粘结力强，涂层薄，可防止因热量、水分、化学腐蚀等侵蚀使涂层从基材剥离，从而提高耐腐蚀性、耐蒸汽和耐久性等性能，长期使用温度240℃以上，非常适合应用于耐高温不粘涂层领域，相比静电喷涂，涂层厚度容易控制，表面针孔等缺陷少，相比氟碳树脂涂料，具有耐磨、耐刮擦、硬度高、耐化学性优、不粘接性好、耐热性高等优异性能，相比其他氟涂料复合涂层，又具有涂层单一、多层涂层结合性好、喷涂操作性好等优点，可进行单层或多层喷涂，尤其适用于壁厚较薄(厚度不大于5mm)的工件，可广泛应用于烹饪和食品加工器具、办公设备、化工防腐等耐高温不粘涂层。附图说明图1为实施例1的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图2为实施例2的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图3为实施例3的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图4为实施例4的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图5为实施例5的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图6为实施例6的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图7为实施例7的样板涂层在200倍显微镜下的图片；图8为实施例8的样板涂层在200倍显微镜下的图片。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例涂层性能测试方法：1、涂层厚度测试参考标准《GBT13452.2-2008色漆和清漆漆膜厚度的测定》，具体测试方法如下：①查看样板基材将金属涂层测厚仪按基材调到“Fe”或“NFe”并在相应的校准板上归零；②在锅内层平底处取5个不同的点分别测试膜厚，记录数据；③去掉一个最大值和一个最小值，最后取范围值分析数据。2、百格法测试涂层附着力：参考标准《GBT9286色漆和清漆漆膜的划痕实验》，具体测试方法如下：①用壁纸刀和百格板在测试样本表面划10*10个(100个)1mm*1mm的小网格，每一条划线都应深及涂层底层；②用毛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑涂层，其特征在于：涂层所用水性涂料由以下质量百分数的原料制成：其余为去离子水；其中：所述PEKK细粉为低结晶型聚醚酮酮树脂，牌号为561，粒度为400～600目；所述助溶剂为乙醇、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇单丙醚中的任意一种或多种；所述增粘胶体为纤维素醚类或聚乙烯醇类增粘剂的水溶液，粘度约为100‑1000cps；所述颜填料为亲水性二氧化硅、金刚石微粉、钛白粉、氧化铝、碳纳米管中的任意一种，粒度为600～1200目；所述表面活性剂为阴离子型高分子量羧酸铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述流平剂为水性硅基流平剂；水性涂料的制备方法如下：先向搅拌桶内依次加入配比量的去离子水、助溶剂、表面活性剂、流平剂、消泡剂进行搅拌混合，再加入PEKK超细粉和颜填料，搅拌均匀后加入增粘胶体来调制粘度，经搅拌脱泡或真空脱泡后，得到水性涂料；其中，搅拌器采用低剪切的推进式搅拌桨，搅拌转速控制在100～200r/min；涂层的涂覆成型方法包括以下步骤：(1)基材前处理：采用机械或化学表面处理方式对基材进行全面清理，处理后的表面粗糙度为干膜厚度的20～25％，然后用溶剂清洗一遍，吹干表面，将处理好的工件合理放置待喷；(2)喷涂前，采用100目滤网对制备得到的水性涂料进行过滤，然后将其加入到喷壶中，连接压缩空气，调节空气量和进料量旋钮，将水性涂料通过喷枪均匀地喷涂到工件上，喷涂完成后，目测漆膜是否有杂质、针孔或气泡，如有缺陷，重新清理，重复上述步骤，重新喷涂，直至得到合格漆膜；(3)将上述合格工件在室温下放置5～10min，待工件晾干后清洁工件未喷涂区域粉末，然后将其移入80～120℃的烘箱中烘干5～10min，再将烘干喷涂工件移入设定温度为340～380℃的高温烘箱中烘烤成膜，当工件基材温度达到设定温度后，烘烤5～10min，待涂层呈光亮漆膜时即可；(4)将成品工件由高温烘箱中取出，自然冷却至室温即可，如果需要多层涂层，重复步骤(2)～(3)即可，检测成膜厚度及涂层品质，包装入库。...

【技术特征摘要】
1.一种金属基材用耐刮擦、耐高温不粘光滑涂层，其特征在于：涂层所用水性涂料由以下质量百分数的原料制成：其余为去离子水；其中：所述PEKK细粉为低结晶型聚醚酮酮树脂，牌号为561，粒度为400～600目；所述助溶剂为乙醇、乙二醇、乙二醇乙醚、乙二醇单丙醚中的任意一种或多种；所述增粘胶体为纤维素醚类或聚乙烯醇类增粘剂的水溶液，粘度约为100-1000cps；所述颜填料为亲水性二氧化硅、金刚石微粉、钛白粉、氧化铝、碳纳米管中的任意一种，粒度为600～1200目；所述表面活性剂为阴离子型高分子量羧酸铵盐类表面活性剂或氟碳表面活性剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述流平剂为水性硅基流平剂；水性涂料的制备方法如下：先向搅拌桶内依次加入配比量的去离子水、助溶剂、表面活性剂、流平剂、消泡剂进行搅拌混合，再加入PEKK超细粉和颜填料，搅拌均匀后加入增粘胶体来调制粘度，经搅拌脱泡或真空脱泡后，得到水性涂料；其中，搅拌器采用低剪切的推进式搅拌桨，搅拌转速控制在100～200r/min；涂层的涂覆成型方法包括以下步骤：(1)基材前处理：采用机械或化学表面处理方式对基材进行全面清理，处理后的表面粗糙度为干膜厚度的20～25％，然后用溶剂清洗一遍，吹干表面，将处理好的工件合理放置待喷；(2)喷涂前，采用100目滤网对制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张际亮，李光辉，孙庆民，王荣海，张泰铭，张聪聪，王军，黄桂青，王帅坡，王哲，张瑞光，韩楠楠，
申请(专利权)人：山东凯盛新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37