一種高溫耐磨不粘涂層材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合材料，尤其涉及一種高溫耐磨不粘涂層材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]不粘鍋是對鍋內腔的表面進行表面處理，使其形成不粘層，使不粘層表面不易粘附食品、油污等，并且方便清潔。
[0003]常見不粘鍋的內腔表面采用了不粘涂層，最常用的不粘涂層有特氟龍涂層。
[0004]特氟龍涂料是以聚四氟乙烯為基體樹脂的氟涂料，英文名稱為Teflon，因為發音的緣故，通常又被稱之為鐵氟龍、鐵富龍、特富龍、特氟隆等等。特氟龍涂料結合了耐熱性、化學惰性和優異的絕緣穩定性及低摩擦性，具有其他涂料無法抗衡的綜合優勢，它應用的靈活性使得它能用于幾乎所有形狀和大小的產品上。
[0005]特氟龍分為聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、過氟烷基化物(PFA)、乙烯和四氟乙烯的共聚物(ETFE)等幾種基本類型:
[0006](I)特氟龍PTFE:可以在260°C連續使用，具有最高使用溫度290?300°C，極低的摩擦系數、良好的耐磨性以及極好的化學穩定性；
[0007](2)特氟龍FEP:在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜，具有卓越的化學穩定性、極好的不粘特性，最高使用溫度為200°C ；
[0008](3)特氟龍PFA:與FEP —樣在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜。PFA的優點是具有更高的連續使用溫度260°C，更強的剛韌度，特別適合使用在高溫條件下防粘和耐化學性使用領域；
[0009](4)特氟龍ETFE:該樹脂是最堅韌的氟聚合物，可以形成一層高度耐用的涂層，具有卓越的耐化學性，并可在150°C下連續工作。
[0010]經過特氟龍涂裝后，具有以下特性:
[0011](I)不粘性:幾乎所有物質都不與特氟龍涂膜粘合。很薄的膜也顯示出很好的不粘附性能。
[0012](2)耐熱性:特氟龍涂膜具有優良的耐熱和耐低溫特性。短時間可耐高溫到300°C，一般在240°C?260°C之間可連續使用，具有顯著的熱穩定性，它可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化。
[0013](3)滑動性:特氟龍涂膜有較低的摩擦系數。負載滑動時摩擦系數產生變化，但數值僅在0.05?0.15之間。
[0014]目前，特氟龍不粘涂層主要為分散體涂層和粉體涂層。分散體涂層的加工方法是使涂層材料均勻的分布在溶劑中形成分散液(固態物質混在液體中)的一種濕法加工，這種混合物被高壓空氣霧化并噴涂于工件表面；粉體涂層加工的方法是一種干式加工，在此所使用的涂層材料為極其細小的固體顆粒形態，加工采用恰當的方法使微粉狀涂層顆粒附著在工件上，隨后涂覆的微粉在烘爐中熔融。
[0015]現市場上出售使用的不粘鍋涂層材料，為50年代應用的特氟龍材料。雖然具有良好的不粘特性，但是其使用溫度不能過高，并且耐磨性差，致使不粘涂層在標準耐磨測試條件下，所能夠承受的耐磨次數也僅能夠達到3萬次左右(CMA2005美國廚具協會標準)，致使不粘鍋涂層的實際使用壽命大約不到一年(在家庭每日正常使用的條件下)，造成高頻率的更換不粘鍋，帶來資源的浪費和環境的污染。因此，提高不沾涂層的使用壽命，是不粘鍋制造行業亟待解決的問題。
[0016]生物相容性陶瓷具有良好的耐高溫、耐磨和不沾性且對人體無毒害作用。
【發明內容】
[0017]針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種以特氟龍為基底，耐高溫并且大大提高耐磨性的高溫耐磨不粘涂層材料，可用于不粘鍋內腔表面的不粘涂層，還提供了該高溫耐磨不粘涂層材料的制備方法。
[0018]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0019]—種高溫耐磨不粘涂層材料，以重量百分比的原料計，包括:特氟龍80%?99%，金屬氧化物1%?20%。
[0020]作為優選，以重量百分比的原料計，包括:特氟龍85%，金屬氧化物15%。
[0021]作為優選，所述特氟龍的為聚四氟乙烯(PTFE)。
[0022]作為優選，所述金屬氧化物為三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鈦中的一種。
[0023]添加的三氧化二鋁(Al2O3)、二氧化鋯(ZrO2)或二氧化鈦(T12)為陶瓷粉體材料，該陶瓷粉體材料與特氟龍(PTFE或Non-stick coating)具有良好的親和性，能夠使特氟龍與陶瓷粉形成很好的界面親和將陶瓷粉牢固的固定在特氟龍晶體中，在特氟龍的基體中形成強化相。三種陶瓷材料都是高硬度、高穩定性、耐高溫、耐磨材料。因這些強化相與特氟龍基體牢固結合而不易脫落，在磨損時強化相具有良好的抵抗磨損的作用，使得本發明的不粘黏涂層的耐磨性能得以顯著提高。
[0024]添加的金屬氧化物的粒徑和添加的濃度(與特氟龍的重量比)影響涂層的耐磨性。作為優選，所述金屬氧化物的粒徑為0.2?50 μ m。較小粒徑能提高涂料的致密性，賦于涂料很高的燒結硬度，能增強涂料的填充性。再優選，所述金屬氧化物的粒徑為I?50 μ m。最優選的，所述金屬氧化物的粒徑為5 μπι。
[0025]本發明中，可以購入在商業上市售的三氧化二鋁、二氧化鋯或二氧化鈦粉末進行使用。
[0026]本發明中，特氟龍的粒徑也會影響不粘涂層的耐磨性，作為優選，所述特氟龍的粒徑為I?50 μπι。再優選的，所述特氟龍的粒徑為10 μπι。
[0027]本發明還提供了上述高溫耐磨不粘涂層材料的制備方法，包括以下步驟:
[0028](I)將金屬氧化物粉體材料在400?800°C下保溫10?60min，保溫處理后球磨分散處理10?60min ；
[0029](2)將預處理后的金屬氧化物粉體材料按比例添加到特氟龍涂層材料中，攪拌均勻得到高溫耐磨涂層材料。
[0030]作為優選，步驟(I)中，將金屬氧化物粉體材料在600°C下保溫30min。
[0031]作為優選，保溫處理后球磨分散處理20min。
[0032]將本發明高溫耐磨不粘涂層材料通過現有不粘鍋特氟龍涂層的涂覆工藝制成不粘涂層，對該不粘涂層進行耐磨性能測試，所能承受的摩擦次數已經分別達到9萬次(測試標準:CMA2005美國廚具協會標準，3萬次為合格耐磨測試)。
[0033]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0034](I)