本发明专利技术公开了一种采用溶胶－凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料，其组成为：纳米二氧化硅：３０～５０％、硅酸化合物：２０～４０％、镁、钙化合物：５～１０％、氯化铵：３～５％、催化剂：０．５～２．０％、助剂：１～４％、硅烷偶联剂：０．５～２．０％、多元有机硅材料：１５～２５％、无水乙醇：５～１０％、蒸馏水：１０～２０％；它利用溶胶－凝胶法，合成纳米ＣａＯ－ＳｉＯ２粉体，通过Ｍｇ对Ｃａ的取代，开发出（Ｃａ，Ｍｇ）ＳｉＯ３纳米粉体材料，再在熔胶中引入低烧助剂先驱体来降低陶瓷的烧结温度，并通过添加适量有机硅材料，调节陶瓷硬化温度，获得能在２５０℃以下烧结的低温烧结纳米陶瓷涂料。本发明专利技术的超硬不粘硅陶瓷涂料附着力强、硬度高、不易划伤、抗冲击、无毒环保，可完全取代铁氟龙不粘涂料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工
，涉及镁铝合金炊具表面处理和涂装保护的材料，具体 涉及一种采用溶胶-凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料。
技术介绍
Teflon (铁氟龙)由四氟乙烯TFE聚合而成，它具有优异的加工性能、耐热性能 (-200°C 260°C)和较高的润滑特性，广泛地用作不粘炊具表面的涂料。但进年来有许多 科学研究报告指出，“铁氟龙”涂料在过分加热情况下有可能释放一种可致癌的有害物质。 欧盟及美国相关机构分别于2007年及2015年相继禁止在欧洲及美国市场使用。因此，对 于厨具生产商急需寻求一种能取代“铁氟龙”的涂料用作不粘炊具的表面涂敷。富有挑战性的21世纪把人们带进了一个新的历史时期，一场以节省资源和能源、 保护生态环境的新的工业革命正在兴起，材料科学扮演着举足轻重的作用，而在材料加工 的革命中，溶胶-凝胶法以其设备投资简单、应用领域广泛而备受青睐。溶胶-凝胶技术是 材料学和化学相结合的交叉学科，是制备有机_无机杂化材料的重要手段。其在制备纳米 材料、薄膜及涂层材料、功能材料、纤维材料以及有机_无机复合材料等领域有着广泛的应 用前景，将成为21世纪材料制备加工的主导技术之一。溶胶-胶凝胶技术包含了丰富的科 学内涵，也给人们提供了广阔的创新空间。溶胶_凝胶技术的应用不但节省资源，而且对能 源的消耗少，同时在治理环境污染方面也将发挥重要的作用，目前正向各个领域广泛渗透。
技术实现思路
本专利技术就是利用溶胶_胶凝胶技术，提供了一种采用溶胶_凝胶杂化技术制备的 超硬不粘硅炊具涂料，它是先把有机硅及无机硅化合物利用溶胶_凝胶技术杂化，并加入 无毒性溶剂制成溶胶_凝胶混合体，然后在低于250°C及紫外线下令混合物固化，最终制成 超硬不粘硅涂料，用来取代“铁氟龙”涂料，解决了 “铁氟龙”涂料涂敷在炊具上，在过分加 热情况下存在的释放一种可致癌有害物质的问题。本专利技术还提供了该超硬不粘硅炊具涂料的制备方法本专利技术所采用的技术方案是，一种采用溶胶_凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊 具涂料，按其重量百分比，其组成为纳米二氧化硅30 50%、硅酸化合物20 40%、镁、钙化合物5 10%、氯化 铵3 5%、催化剂0. 5 2. 0%、助剂1 4%、硅烷偶联剂0. 5 2. 0%、多元有机硅 材料15 25%、无水乙醇5 10%、蒸馏水10 20% ；其中，所述的硅酸化合物为正硅酸乙酯；所述的助剂为流平剂、消泡剂；本专利技术采用溶胶_凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料，其特征还在于，所述材料的制备方法按以下步骤进行步骤一、改性取30 50%的纳米二氧化硅置于超声波清洗器，加入0. 2 1. 0%3硅烷偶联剂，超声分散20 30分钟后转移至磁力搅拌器，加入0. 1 0. 5%硅烷偶联剂，高 速搅拌1.0 5.0小时后过滤；步骤二、溶胶化先将20 40%的正硅酸乙酯、0. 2 0. 5%硅烷偶联剂和5 10%无水乙醇加入烧杯中，搅拌10 20分钟，使三者混合均勻；再按正硅酸乙酯与蒸馏水 2 1的比例加入10 20%的蒸馏水，搅拌25 30分钟，使二者混合均勻；步骤三、凝胶化向混合溶液中加入5 10%镁、钙化合物(0. 2mol/L碳酸镁、碳 酸钙溶液)，保持搅拌状态1. 5 2. 0小时，使水解反应完全，即可得到二氧化硅溶胶液，然 后用塑料薄膜封口，静置24小时左右；然后将石英片放在铬酸洗液中充分浸泡以除去其表 面的无机物杂质，然后放入乙醇中超声波震荡，最后用去离子水洗净；将洗净的基片垂直浸 入到溶胶中，快速的从溶胶中提拉出来，提拉速度为1 20cm/分钟，浸渍提拉法所需溶胶 粘度一般在2 5X10_3Pa· S;步骤四、预聚体拉膜后的基片在200 250°C及紫外线下干燥固化30 40分 钟；步骤五、添加多元有机硅材料15 25%的多元有机硅材料分多次添加，先缓慢 加入所需多元硅材料的5%，然后加入多元硅材料的10%，再加入30% ；再加入55% ；每加 入一次间隔时间为2分钟，加入时搅拌速度为500 IOOOr/分钟；步骤六、交联将经预聚体的凝胶以1000 1500r/分钟速度搅拌，搅拌时间为 15 20分钟；步骤七、助剂混合最后分别加入0. 5 2%的流平剂，0. 5 2%的消泡剂进行混 合，混合搅拌速度为1500 2000r/分钟，时间为20 25分钟；步骤八、最后用400目过滤网过滤，即得超硬不粘硅炊具涂料。本专利技术的有益效果是，它利用溶胶-凝胶法，合成纳米CaO-SiO2粉体，通过Mg对 Ca的取代，开发出(Ca，Mg) SiO3纳米粉体材料，再在熔胶中引入低烧助剂先驱体来降低陶瓷 的烧结温度，并通过添加适量有机硅材料，调节陶瓷硬化温度，获得能在250°C以下烧结的 低温烧结纳米陶瓷涂料。本专利技术的超硬不粘硅陶瓷涂料在耐久性、附着强度、耐划、硬度、无 毒环保等方面性能优良，可完全取代铁氟龙不粘涂料，具有很好的商业价值和社会意义。附图说明附图是本专利技术涂料制备工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种采用溶胶-凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料，按其重量百分比，其 组成为纳米二氧化硅30 50%、硅酸化合物20 40%、镁、钙化合物5 10%、氯化 铵3 5%、催化剂0. 5 2. 0%、助剂1 4%、硅烷偶联剂0. 5 2. 0%、多元有机硅 材料15 25% 无水乙醇5 10%、蒸馏水10 20% ；其中，所述的硅酸化合物为正硅酸乙酯；所述的助剂为流平剂、消泡剂；—种采用溶胶-凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料的方法，如附图所示， 本专利技术材料的制备方法按以下步骤进行步骤一、改性取30 50%的纳米二氧化硅置于超声波清洗器，加入0.2 1.0% 硅烷偶联剂，超声分散20 30分钟后转移至磁力搅拌器，加入0. 1 0. 5%硅烷偶联剂，高 速搅拌1.0 5.0小时后过滤；步骤二、溶胶化先将20 40%的正硅酸乙酯、0. 2 0. 5%硅烷偶联剂和5 10%无水乙醇加入烧杯中，搅拌10 20分钟，使三者混合均勻；再按正硅酸乙酯与蒸馏水 2 1的比例加入10 20%的蒸馏水，搅拌25 30分钟，使二者混合均勻；步骤三、凝胶化向混合溶液中加入5 10%镁、钙化合物(0. 2mol/L碳酸镁、碳 酸钙溶液)，保持搅拌状态1. 5 2. 0小时，使水解反应完全，即可得到二氧化硅溶胶液，然 后用塑料薄膜封口，静置24小时左右；然后将石英片放在铬酸洗液中充分浸泡以除去其表 面的无机物杂质，然后放入乙醇中超声波震荡，最后用去离子水洗净；将洗净的基片垂直浸 入到溶胶中，快速的从溶胶中提拉出来，提拉速度为1 20cm/分钟，浸渍提拉法所需溶胶 粘度一般在2 5X10_3Pa· S;步骤四、预聚体拉膜后的基片在200 250°C及紫外线下干燥固化30 40分 钟；步骤五、添加多元有机硅材料分多次添加15 25%的多元有机硅材料先缓慢 加入所需多元硅材料的5%，然后加入多元硅材料的10%，再加入30% ；再加入55% ；每加 入一次间隔时间为2分钟，加入时搅拌速度为500 IOOOr/分钟；步骤六、交联将经预聚体的凝胶以1000 1500r/分钟速度搅拌，搅拌时间为 15 20分钟；步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用溶胶－凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料，按其重量百分比，其组成为：纳米二氧化硅：３０～５０％、硅酸化合物：２０～４０％、镁、钙化合物：５～１０％、氯化铵：３～５％、催化剂：０．５～２．０％、助剂：１～４％、硅烷偶联剂：０．５～２．０％、多元有机硅材料：１５～２５％、无水乙醇：５～１０％、蒸馏水：１０～２０％；其中，所述的硅酸化合物为：正硅酸乙酯；所述的助剂为：流平剂、消泡剂；
【技术特征摘要】
1.一种采用溶胶-凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料，按其重量百分比，其组 成为纳米二氧化硅30 50%、硅酸化合物20 40%、镁、钙化合物5 10%、氯化铵 3 5%、催化剂0. 5 2.0%、助剂1 4%、硅烷偶联剂0. 5 2.0%、多元有机硅材料 15 25%、无水乙醇5 10%、蒸馏水10 20% ； 其中，所述的硅酸化合物为正硅酸乙酯； 所述的助剂为流平剂、消泡剂；2.一种采用溶胶_凝胶杂化技术制备的超硬不粘硅炊具涂料的方法，其特征在于，所 述材料的制备方法按以下步骤进行步骤一、改性取30 50%的纳米二氧化硅置于超声波清洗器，加入0. 2 1. 0%硅烷 偶联剂，超声分散20 30分钟后转移至磁力搅拌器，加入0. 1 0. 5%硅烷偶联剂，高速搅 拌1. 0 5. 0小时后过滤；步骤二、溶胶化先将20 40%的正硅酸乙酯、0. 2 0. 5%硅烷偶联剂和5 10%无 水乙醇加入烧杯中，搅拌10 20分钟，使三者混合均勻；再按正硅酸乙酯与蒸馏水2 1 的比例加入10 20%的蒸馏水，搅拌25 30分钟，使二者混合均勻；步骤三、凝胶化向混合溶液中加入5 10%镁、钙化合物(0. 2mol/...
【专利技术属性】
技术研发人员：李扬德，
申请(专利权)人：东莞宜安科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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