在電飯煲、煎鍋、電磁爐、發(fā)夾等小家電產(chǎn)品中以及廚房用品當(dāng)中,保護(hù)涂層是一種非常關(guān)鍵的材料,特別是對(duì)于電飯煲、電炒鍋一類直接與食物接觸的產(chǎn)品,在整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量中占有至關(guān)重要的地位,保護(hù)涂層的好壞直接關(guān)系到廣大消費(fèi)者的健康和使用方便性.因此,這類保護(hù)必須滿足耐高溫、耐腐蝕、耐磨、環(huán)保無(wú)毒、使用壽命長(zhǎng)等要求,對(duì)于電飯煲、電炒鍋等一類則還需涂層具有不粘性.

    小家電用保護(hù)涂料市場(chǎng)需求巨大.僅不粘涂料市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)每年國(guó)內(nèi)就以數(shù)百噸計(jì)(2010 年,氟樹脂預(yù)計(jì)銷售量 6.1 萬(wàn) t,不粘涂料是氟樹脂基體主導(dǎo)產(chǎn)品).每年中國(guó)的僅涂有"特富龍"的不粘鍋年產(chǎn)量 8000 萬(wàn)只,其中國(guó)內(nèi)銷售量約為 3000 萬(wàn)左右.隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)及安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等的逐步實(shí)施,水性無(wú)機(jī)陶瓷涂料替代特富龍等氟碳涂料將成為市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì).

 含有防粘保護(hù)涂層的常見小型家用電器

  一、 小家電用功能涂層的種類

    目前,市場(chǎng)這類保護(hù)涂層主要包括有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類.其中有機(jī)類包括氟樹脂和有機(jī)硅樹脂類基體的涂料,而使用最普遍的是以聚四氟乙烯(PTFE)又稱"鐵富龍"為代表的氟樹脂類不粘涂料,此外 FEP、ETFE、PFA 等氟樹脂也有應(yīng)用,但價(jià)格較貴,應(yīng)用較少.

    雖然氟碳涂料有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但是需要在高溫條件下固化,除極少量可以在 177  ℃以下固化之外,絕大多數(shù)需要在260~343  ℃之間固化,涂層硬度較低,易被刮傷,耐磨性一般不好,所以涂層壽命不長(zhǎng),涂層破壞以后導(dǎo)致食物直接與金屬基材接觸,特別是目前研究表明鐵富龍?jiān)诟邷叵逻€可能分解釋放出有毒致癌性物質(zhì)全氟辛酸銨(PFOA).這使得聚四氟乙烯涂料在電飯煲、煎鍋、電磁爐等小家電產(chǎn)品中的應(yīng)用受到質(zhì)疑并面臨逐步被其它安全無(wú)毒的功能涂層替代的危機(jī).近些年來,國(guó)內(nèi)外研究人員正在尋求合適的環(huán)保產(chǎn)品來替代這種傳統(tǒng)的聚四氟乙烯涂料.

 防粘涂層鍋

    作為特富龍的替代產(chǎn)品之一,有機(jī)硅樹脂類保護(hù)涂料主要是采用耐高溫的有機(jī)硅樹脂作為主體,然后添加無(wú)機(jī)納米耐磨、防腐填料及各種助劑以提高涂層的耐磨性、耐刮性和耐蝕性.這類有機(jī)硅涂料的硬度和豐滿度好,使用時(shí)不易出現(xiàn)開裂、起泡、脫落等現(xiàn)象,可用于電炒鍋、烤箱、烤肉架等小家電的內(nèi)部保護(hù)涂層.

    但是這類有機(jī)樹脂涂料的 VOC 含量很高(50  %),固化溫度較高(180 ℃以上)、耐熱性不夠高、溫度較高時(shí)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度下降、耐磨性不高、價(jià)格較貴,限制了其推廣應(yīng)用.

    最近幾年,以 SiO2 、Al2O3 、TiO2 等納米無(wú)機(jī)化合物為主要成分的水性納米復(fù)合陶瓷涂料在電飯煲、煎鍋、電磁爐、發(fā)夾等小家電產(chǎn)品中以及廚房用品等領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用獲得了較快的發(fā)展,并有逐步取代以氟樹脂和有機(jī)硅樹脂涂料的發(fā)展趨勢(shì).

    眾所周知,陶器是中國(guó)人沿用幾千年的最安全的容器之一.陶瓷涂料憑借其高強(qiáng)度、高彈性模量、良好的高溫性能和抗疲勞性能、良好的耐磨性和耐腐蝕性、無(wú)毒、低表面能等優(yōu)點(diǎn)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣一些企業(yè)已相繼開發(fā)出替代特富龍的水性陶瓷涂料.水性陶瓷不粘涂料不僅適用于廚具行業(yè),而且還適用于許多老舊技術(shù)無(wú)法承受由于反覆使用而導(dǎo)致磨損的領(lǐng)域,滿足了這些領(lǐng)域?qū)τ谳^強(qiáng)耐磨損性的要求.

    2  小家電用水性納米陶瓷涂層的特點(diǎn)

水性納米陶瓷涂層不粘鍋

    水性陶瓷涂料之所以一經(jīng)推出即獲得巨大的成功在于水性納米陶瓷涂料以 SiO 2 、Al 2 O 3 、TiO 2 等納米無(wú)機(jī)化合物為主要成分,克服了以有機(jī)乳化樹脂為主的水性涂料耐火性、耐燃性和硬度不理想的問題,可耐 600 ℃以上的高溫.具有穩(wěn)定、耐磨和阻燃等無(wú)機(jī)原料的特性,是金屬高效保護(hù)涂層的良好材料,能廣泛應(yīng)用于不粘鍋、發(fā)熱管、建筑鋁幕墻等多種產(chǎn)品.水性陶瓷涂料加熱無(wú)有機(jī)溶劑揮發(fā),環(huán)保無(wú)毒.與傳統(tǒng)的氟樹脂和有機(jī)硅保護(hù)涂料相比,水性陶瓷涂料還具有如下特點(diǎn):

    (1)獨(dú)特的不粘性.

    引入了先進(jìn)的納米合成技術(shù)制備的陶瓷涂層具有納米結(jié)構(gòu)而達(dá)到優(yōu)越的不粘效果,高溫加熱下仍保持良好的不粘和硬度性能.而傳統(tǒng)氟碳涂料是通過化學(xué)原理來達(dá)到良好的不粘效果,但在高溫加熱過程中(溫度達(dá)到或超過 260 ℃),氟碳涂層將會(huì)變軟,硬度降低,同時(shí)不粘性能也將大大下降,甚至冒煙.

    (2)節(jié)能.

    陶瓷涂料的燒結(jié)溫度僅為 200 ℃,而傳統(tǒng)氟碳涂料則需要 400 ℃或以上,其大大減少了能源資源的耗用和企業(yè)的生產(chǎn)成本;同時(shí)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中能將二氧化碳排放量減少 60 %,大量減少了溫室氣體的排放,是提倡環(huán)保的首要選擇.

    (3)高硬度.

    陶瓷涂料硬度高達(dá) 6~8  H,是傳統(tǒng)氟碳和有機(jī)硅涂料的 2 倍或以上,涂料本身更為耐磨、耐刮擦,從而使應(yīng)用的產(chǎn)品獲得更長(zhǎng)的使用壽命.

    (4)耐高溫.

    有機(jī)硅涂料和傳統(tǒng)氟碳涂料的耐溫性能很低,僅有 120~280 ℃,而且當(dāng)加熱溫度超過承受能力時(shí),涂料本身將會(huì)冒煙,甚至釋放出有毒或致癌的物質(zhì).容易污染環(huán)境及危害我們?nèi)祟惖纳眢w健康.而新型陶瓷涂料,耐溫高達(dá) 600 ℃或以上,并且絕對(duì)不會(huì)產(chǎn)生煙霧及釋放出任何有毒物質(zhì).

    (5)遠(yuǎn)紅外線功能.

    陶瓷涂料具有遠(yuǎn)紅外加熱作用,其發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線能夠軟化和促進(jìn)有機(jī)物體的活性而不損害其原始特性,而且升溫明顯加快,更為節(jié)省能耗,其主要加工原料均可循環(huán)使用,完全符合"可持續(xù)發(fā)展"的環(huán)保理念.

    (6)抗菌、防霉、防臭.

    納米陶瓷涂料可以通過添加抗菌無(wú)機(jī)填料而具有很好的抗菌、防霉、防臭的效果.

    3  小家電用水性納米陶瓷涂層的發(fā)展趨勢(shì)

    由于水性納米無(wú)機(jī)陶瓷涂料綜合性能明顯優(yōu)于耐高溫高擋有機(jī)硅涂料和氟碳涂料(表 1),并有望在眾多領(lǐng)域替代有機(jī)硅或氟碳涂料,具有很好的發(fā)展前景.但目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的無(wú)機(jī)陶瓷涂料主要以韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣進(jìn)口為主.由于國(guó)內(nèi)從事生產(chǎn)水性陶瓷涂料的企業(yè)很少,以中小企業(yè)為主,創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力不夠,基本上都是通過引進(jìn)國(guó)外技術(shù),采用進(jìn)口原料制備,相關(guān)的核心技術(shù)都掌握在外資或合資企業(yè)手中.同時(shí)產(chǎn)品仍存在涂膜固化溫度較高(200 ℃以上),涂層的韌性不夠、容易開裂,與基體材料的附著力不夠強(qiáng)等,仍有待進(jìn)一步改進(jìn).因此,開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的水性納米陶瓷涂料的任務(wù)日趨緊迫.

    4  展望

    隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)及安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)等的逐步實(shí)施,無(wú)機(jī)陶瓷涂料等新型環(huán)保產(chǎn)品替代特富龍等有機(jī)涂料將成為市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì).致力于新型環(huán)保納米功能涂層產(chǎn)品的開發(fā)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,具有廣闊的市場(chǎng)前景和重要的研究意義.

責(zé)任編輯：周婭

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