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廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能研究

嘉峪檢測網        2025-07-07 20:37

摘要Abstracts

本文主要敘述了一款廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能討論。該款粉末涂料具有極低的表面張力,且光滑、疏油疏水,對廚房極易接觸到的堿性清洗液、植物油、醋、醬油等有極佳的抗性以及易清潔性。涂層經過加速模擬老化后易清潔性能保持性好。

 

0 引言

20世紀90年代,粉末涂料由于其環(huán)保性、利用率以及生產設備的更新?lián)Q代得到了蓬勃的發(fā)展,粉末涂料的使用領域也逐漸拓寬。家用電器是最開始大面積鋪開使用粉末涂料的領域之一。

隨著家電領域與粉末涂料的發(fā)展,以及國人生活質量要求的提升,對家電使用的粉末涂料要求也越來越高,特別是廚房電器。以往的涂層大多是起到裝飾和防護作用,但是隨著人們要求越來越高,對于易產生和粘附臟污的地方,人們希望可以通過簡單擦拭就能去除臟污。所以近年來越來越多廚房電器產品引入了易清潔涂層的概念。

現在廚房電器使用的易清潔涂層大多是液體涂料,但是由于液體涂料使用的限制越來越多,越來越多廚房電器企業(yè)希望把易清潔涂層改成粉末涂料噴涂。本文主要闡述廚房電器用易清潔粉末涂料的原材料選用以及涂層性能的測試。

 

1 試驗部分

1.1 原材料

羥基聚酯1:羥值100~120 mgKOH/g;羥基聚酯2:羥值190~210 mgKOH/g;羥基聚酯3:羥值290~310 mgKOH/g。流平劑1:改性聚醚;流平劑2:改性聚硅氧烷;流平劑3:氟碳化合物;流平劑4:氟碳化合物。安息香、顏料、硫酸鋇。

1.2 測試設備及儀器

雙螺桿擠出機:山東圣士達;高速粉碎機:山東圣士達;膜厚儀:德國Fischer;漆膜沖擊器:上海普申化工;附著力試驗儀:深圳市成企鑫;達因筆:美國愛莎A.shine。

1.3 性能測試

表1為某國內廚房電器企業(yè)易清潔涂層性能要求,本文主要按此性能要求進行研究。

測試項目 測試方法 性能要求
鉛筆硬度 GB/T 6739 ≥ 1H
附著力 GB/T 9286 0級
沖擊 GB/T 1732 ≥ 30 kg·cm
易清潔性 用自由牌紅色油性記號筆畫在涂層表面上并靜置1~2 min,拿紙巾用手在表面施加2.5 kg以下的垂直作用力進行擦拭,應無筆跡殘留 油性筆痕跡應無殘留
耐擦洗性 用濕潤的醫(yī)用棉球,食指與涂膜表面成45°,壓力大小控制在0.5~1 kg,100次來回后停留10 s,合計1000來回洗滌后測試易清潔性 1000次擦拭后,易清潔性能仍滿足要求
耐酸性 在涂層上滴10滴經pH值約2.7的食用白醋,并用表面皿蓋住,達到規(guī)定24 h試驗后用冷水沖洗。用紙巾吸干表面水珠,測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐堿性 在涂層上滴10滴濃度為1 mol/L的NaOH溶液,并用表面皿蓋住,到規(guī)定的1 h試驗后用冷水沖洗。用紙巾吸干表面水珠,測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐溶劑性 用一藥棉浸干了刷液中,使其飽和后置于試樣上,并保持30 s試驗后,將試樣用自來水沖洗干凈。用紙巾吸干水珠,測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐中性鹽霧 經72 h中性鹽霧試驗后,將試樣用自來水沖洗干凈。用紙巾吸干水珠,然后測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐酒精 經75%酒精用醫(yī)用棉球、1000~2000 g的力50次來回測試后,將試樣用自來水沖洗干凈。用紙巾吸干水珠,然后測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐高低溫 在(-25±3) ℃低溫箱保持2 h,然后立即放入(80±3) ℃高溫箱保持2 h,然后測試易清潔性能 易清潔性能合格
耐濕熱 把樣件放入溫度為(45±3) ℃,相對濕度保持在(93%±3%) RH的恒溫恒濕箱中,連續(xù)試驗達到規(guī)定時間后取出試樣用清水沖洗再用軟布把水擦干凈,然后測試易清潔性能 易清潔性能合格

 

2 結果與討論

目前制備易清潔涂層主要是依靠超疏水涂層機理,粉末涂料超疏水涂層有兩種方式達成,一種是將涂層表面微觀結構做粗糙,類似于荷葉表面結構,即仿“荷葉效應”涂層,最常用的方法是在涂料中添加納米材料,由于納米材料粒徑很小,可以鑲嵌于涂層表面,形成類似于荷葉表面的微觀粗糙結構,從而達到超疏水的目的;另一種則是調節(jié)涂層表面能,使之與水表面能相差較大,即低表面能超疏水涂層,一般是在粉末涂料配方里引入低表面張力的物質,降低涂層的表面張力,一般是有機硅氧烷和有機氟類化合物[1]。

由于納米材料難以在粉末涂料系統(tǒng)中分散,所以本文主要討論添加低表面張力物質,降低涂層表面張力的方式來達成易清潔效果。本文主要選用中高羥值羥基聚酯與異氰酸酯固化劑為主要成膜物質,流平劑為低表面張力物質進行配方研究。

2.1 不同流平劑對易清潔性能的影響

廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能研究

 

由表2可知,4種低表面張力流平劑的加入都使粉末涂料涂膜表面張力急劇降低,隨著涂膜表面張力的降低,涂層表現出極佳的易清潔性能。因為氟碳類化合物表面外觀具有缺陷,且市場上基本上沒有成熟的使用在粉末涂料的產品,所以盡管使用氟碳類化合物易清潔性能更好,但是綜合原材料獲取難度、涂膜外觀等因素,后續(xù)配方驗證還是選用改性聚硅氧烷流平劑。

2.2 不同羥值羥基聚酯對易清潔性能的影響

廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能研究

 

由表3可知,羥基樹脂的羥基越高,易清潔性能及耐溶劑及涂層老化抗性越好,但是同時所用樹脂羥值越高,機械性能越差。

2.3 常規(guī)粉末涂料助劑對易清潔性能的影響

廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能研究

 

常規(guī)粉末涂料助劑為變量的配方表及涂膜性能見表4。

由表4可知,PE蠟、PTFE改性PE蠟、PA蠟以及701都是粉末涂料配方里常用助劑,但是這些助劑的添加都會對易清潔涂層的易清潔性能有所影響。猜想是因為蠟粉會浮在表面,影響涂層最終的易清潔性能;701會影響到涂層的表面張力,從而影響易清潔性能。

2.4 填料用量對易清潔性能的影響

廚房電器用的易清潔粉末涂料的制備及性能研究

 

由表5可知,隨著填料用量的增加,易清潔性能越老越差。盡管20 %以下硫酸鋇用量易清潔性能都在合格范圍,但是隨著填料用量的增加,油性筆在涂層上的記號越來越難擦掉。

 

3 結語

本文從流平劑選用、樹脂選用、粉末涂料常規(guī)助劑添加以及填料添加量研究了廚房電器用粉末涂料的配方。綜合所得廚房電器用易清潔粉末涂料宜使用羥值200 mgKOH/g的羥基聚酯作為主要成膜物質,流平劑選用改性聚硅氧烷,配方里不能添加蠟粉、701等會影響表面易清潔性能的助劑,填料用量在20%以下。

此配方能達到液體易清潔涂層的性能,綜合使用成本比液體易清潔涂料低。在現今漆轉粉的趨勢下,相信可以迅速取代液體易清潔涂料。

 

參考文獻

[1] 王于敏. 功能性粉末涂料的制備與性能[D]. 湖北:武漢工程大學,2014.

 

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來源:Internet

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