嘉峪检测网 2025-07-07 20:37
导读：本文主要叙述了一款厨房电器用的易清洁粉末涂料的制备及性能讨论。该款粉末涂料具有极低的表面张力，且光滑、疏油疏水，对厨房极易接触到的碱性清洗液、植物油、醋、酱油等有极佳的抗性以及易清洁性。涂层经过加速模拟老化后易清洁性能保持性好。
摘要Abstracts
本文主要叙述了一款厨房电器用的易清洁粉末涂料的制备及性能讨论。该款粉末涂料具有极低的表面张力，且光滑、疏油疏水，对厨房极易接触到的碱性清洗液、植物油、醋、酱油等有极佳的抗性以及易清洁性。涂层经过加速模拟老化后易清洁性能保持性好。
0 引言
20世纪90年代，粉末涂料由于其环保性、利用率以及生产设备的更新换代得到了蓬勃的发展，粉末涂料的使用领域也逐渐拓宽。家用电器是最开始大面积铺开使用粉末涂料的领域之一。
随着家电领域与粉末涂料的发展，以及国人生活质量要求的提升，对家电使用的粉末涂料要求也越来越高，特别是厨房电器。以往的涂层大多是起到装饰和防护作用，但是随着人们要求越来越高，对于易产生和粘附脏污的地方，人们希望可以通过简单擦拭就能去除脏污。所以近年来越来越多厨房电器产品引入了易清洁涂层的概念。
现在厨房电器使用的易清洁涂层大多是液体涂料，但是由于液体涂料使用的限制越来越多，越来越多厨房电器企业希望把易清洁涂层改成粉末涂料喷涂。本文主要阐述厨房电器用易清洁粉末涂料的原材料选用以及涂层性能的测试。
1 试验部分
1.1 原材料
羟基聚酯1：羟值100~120 mgKOH/g；羟基聚酯2：羟值190~210 mgKOH/g；羟基聚酯3：羟值290~310 mgKOH/g。流平剂1：改性聚醚；流平剂2：改性聚硅氧烷；流平剂3：氟碳化合物；流平剂4：氟碳化合物。安息香、颜料、硫酸钡。
1.2 测试设备及仪器
双螺杆挤出机：山东圣士达；高速粉碎机：山东圣士达；膜厚仪：德国Fischer；漆膜冲击器：上海普申化工；附着力试验仪：深圳市成企鑫；达因笔：美国爱莎A.shine。
1.3 性能测试
表1为某国内厨房电器企业易清洁涂层性能要求，本文主要按此性能要求进行研究。
| 测试项目 | 测试方法 | 性能要求 |
|---|---|---|
| 铅笔硬度 | GB/T 6739 | ≥ 1H |
| 附着力 | GB/T 9286 | 0级 |
| 冲击 | GB/T 1732 | ≥ 30 kg·cm |
| 易清洁性 | 用自由牌红色油性记号笔画在涂层表面上并静置1~2 min，拿纸巾用手在表面施加2.5 kg以下的垂直作用力进行擦拭，应无笔迹残留 | 油性笔痕迹应无残留 |
| 耐擦洗性 | 用湿润的医用棉球，食指与涂膜表面成45°，压力大小控制在0.5~1 kg，100次来回后停留10 s，合计1000来回洗涤后测试易清洁性 | 1000次擦拭后，易清洁性能仍满足要求 |
| 耐酸性 | 在涂层上滴10滴经pH值约2.7的食用白醋，并用表面皿盖住，达到规定24 h试验后用冷水冲洗。用纸巾吸干表面水珠，测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐碱性 | 在涂层上滴10滴浓度为1 mol/L的NaOH溶液，并用表面皿盖住，到规定的1 h试验后用冷水冲洗。用纸巾吸干表面水珠，测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐溶剂性 | 用一药棉浸干了刷液中，使其饱和后置于试样上，并保持30 s试验后，将试样用自来水冲洗干净。用纸巾吸干水珠，测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐中性盐雾 | 经72 h中性盐雾试验后，将试样用自来水冲洗干净。用纸巾吸干水珠，然后测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐酒精 | 经75%酒精用医用棉球、1000~2000 g的力50次来回测试后，将试样用自来水冲洗干净。用纸巾吸干水珠，然后测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐高低温 | 在(-25±3) ℃低温箱保持2 h，然后立即放入(80±3) ℃高温箱保持2 h，然后测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
| 耐湿热 | 把样件放入温度为(45±3) ℃，相对湿度保持在(93%±3%) RH的恒温恒湿箱中，连续试验达到规定时间后取出试样用清水冲洗再用软布把水擦干净，然后测试易清洁性能 | 易清洁性能合格 |
2 结果与讨论
目前制备易清洁涂层主要是依靠超疏水涂层机理，粉末涂料超疏水涂层有两种方式达成，一种是将涂层表面微观结构做粗糙，类似于荷叶表面结构，即仿“荷叶效应”涂层，最常用的方法是在涂料中添加纳米材料，由于纳米材料粒径很小，可以镶嵌于涂层表面，形成类似于荷叶表面的微观粗糙结构，从而达到超疏水的目的；另一种则是调节涂层表面能，使之与水表面能相差较大，即低表面能超疏水涂层，一般是在粉末涂料配方里引入低表面张力的物质，降低涂层的表面张力，一般是有机硅氧烷和有机氟类化合物[1]。
由于纳米材料难以在粉末涂料系统中分散，所以本文主要讨论添加低表面张力物质，降低涂层表面张力的方式来达成易清洁效果。本文主要选用中高羟值羟基聚酯与异氰酸酯固化剂为主要成膜物质，流平剂为低表面张力物质进行配方研究。
2.1 不同流平剂对易清洁性能的影响
由表2可知，4种低表面张力流平剂的加入都使粉末涂料涂膜表面张力急剧降低，随着涂膜表面张力的降低，涂层表现出极佳的易清洁性能。因为氟碳类化合物表面外观具有缺陷，且市场上基本上没有成熟的使用在粉末涂料的产品，所以尽管使用氟碳类化合物易清洁性能更好，但是综合原材料获取难度、涂膜外观等因素，后续配方验证还是选用改性聚硅氧烷流平剂。
2.2 不同羟值羟基聚酯对易清洁性能的影响
由表3可知，羟基树脂的羟基越高，易清洁性能及耐溶剂及涂层老化抗性越好，但是同时所用树脂羟值越高，机械性能越差。
2.3 常规粉末涂料助剂对易清洁性能的影响
常规粉末涂料助剂为变量的配方表及涂膜性能见表4。
由表4可知，PE蜡、PTFE改性PE蜡、PA蜡以及701都是粉末涂料配方里常用助剂，但是这些助剂的添加都会对易清洁涂层的易清洁性能有所影响。猜想是因为蜡粉会浮在表面，影响涂层最终的易清洁性能；701会影响到涂层的表面张力，从而影响易清洁性能。
2.4 填料用量对易清洁性能的影响
由表5可知，随着填料用量的增加，易清洁性能越老越差。尽管20 %以下硫酸钡用量易清洁性能都在合格范围，但是随着填料用量的增加，油性笔在涂层上的记号越来越难擦掉。
3 结语
本文从流平剂选用、树脂选用、粉末涂料常规助剂添加以及填料添加量研究了厨房电器用粉末涂料的配方。综合所得厨房电器用易清洁粉末涂料宜使用羟值200 mgKOH/g的羟基聚酯作为主要成膜物质，流平剂选用改性聚硅氧烷，配方里不能添加蜡粉、701等会影响表面易清洁性能的助剂，填料用量在20%以下。
此配方能达到液体易清洁涂层的性能，综合使用成本比液体易清洁涂料低。在现今漆转粉的趋势下，相信可以迅速取代液体易清洁涂料。
参考文献
[1] 王于敏. 功能性粉末涂料的制备与性能[D]. 湖北:武汉工程大学,2014.
来源：Internet
