專利名稱：不粘涂層組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有不粘應(yīng)用的涂層組合物。
背景技術(shù)：
不粘涂層 是本領(lǐng)域公知的。在這些涂層中通常使用含氟聚合物，這是因?yàn)檫@些 樹脂具有低表面能以及耐熱性和耐化學(xué)性。然而，基于含氟聚合物的不粘涂層在耐磨性 和耐火焰接觸性以及與金屬基底的粘合性方面受限。這種涂層在用刀或其它金屬器具切 割時(shí)易于受損。摩擦或砂磨也容易使這些涂層磨損。也已知將水性苯氧基樹脂與酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂交聯(lián)以形成用于鋼和鋁的 涂層。不粘涂層可以作為單層或多層涂層來施用。令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不使用含氟聚合物而是通過在含苯氧基樹脂和交聯(lián) 劑的組合物中弓I入聚硅氧烷化合物可以獲得優(yōu)異的不粘涂層。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明包括不粘涂層組合物，其包含苯氧基樹 月旨、交聯(lián)劑和聚硅氧烷化合物以及含氟聚合物。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括將上述涂層組合物施用至基底并隨后使所述涂 層組合物干燥和固化的方法。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明包括施用上述涂層組合物至基底，其依次包括以下 步驟A.準(zhǔn)備用于涂層的基底的表面；B.將所述涂層施用為單涂層或多涂層的不粘涂層，其中第一涂層包含苯氧基樹 脂和交聯(lián)劑，并且如果所述涂層施用為單涂層不粘涂層，則第一涂層還包含聚硅氧烷化 合物和含氟聚合物，而如果所述涂層施用為多涂層不粘涂層，則除了所述第一涂層之外 的涂層中的一個或更多個包含聚硅氧烷化合物和含氟聚合物；以及C.烘烤具有涂層的基底以使所述涂層固化。這通常在約200 350°C的溫度下 進(jìn)行。本發(fā)明的其它實(shí)施方案包括涉及組成、組分的相對量、顆粒尺寸以及方法步驟 的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明組合物的一種組分是苯氧基樹脂。苯氧基樹脂是用于描述由聯(lián)苯酚和環(huán)氧氯丙烷得到的非晶、高分子量的聚羥基 醚的通用術(shù)語。聚羥基醚因其缺少環(huán)氧端基所以是熱穩(wěn)定的高強(qiáng)度高模量材料，其易于 制造并已經(jīng)用作模制件、膜、包裝材料、涂層和膠粘劑。苯氧基樹脂乳劑或者膠體分散體特別適合用作本發(fā)明組合物的組分。苯氧基樹脂與適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑組合可提供粘合，以及耐熱和耐磨的聚合物基體。在一個實(shí)施方案中，組合物包含至少苯氧基樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少苯氧基 樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少苯氧基樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。在一個實(shí)施方案中，組合物包含小于苯氧基樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于苯氧基樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于苯氧基樹脂，以組合物的總固體 計(jì)。本發(fā)明的其它組分為能夠與苯氧基樹脂形成聚合物的任何交聯(lián)劑都是適合的。一種優(yōu)選的交聯(lián)劑是 蜜胺(三聚氰胺、氰尿酰胺、2，4，6-三氨基-8-三嗪)。在一個實(shí)施方案中，組合物包含至少5wt%的交聯(lián)劑，以組合物的總固體計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少10wt%的交聯(lián)劑，以組合物的總固體計(jì)。在一個實(shí)施方案中，所述組合物包含小于20wt%的交聯(lián)劑，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于15wt%的交聯(lián)劑，以組合物的總固體計(jì)。聚硅氧烷是其中聚合烴的C鍵被Si-O鍵替代的彈性體。用于本發(fā)明組合物的特 別優(yōu)選的聚硅氧烷為聚硅氧烷流體和流體乳劑，特別為聚硅氧烷和水的乳劑，以及聚硅 氧烷樹脂乳劑，或者其組合。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚硅氧烷化合物是不可交聯(lián)的聚硅氧烷化合物。在一個實(shí)施方案中，組合物包含至少5wt%的聚硅氧烷化合物，以組合物的總固 體計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少10wt%的聚硅氧烷化合物，以組合物的總 固體計(jì)。在一個實(shí)施方案中，組合物包含小于65wt%的聚硅氧烷化合物，以組合物的總 固體計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于40wt%的聚硅氧烷化合物，以組合物的總 固體計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于20wt%的聚硅氧烷化合物，以組合物的總 固體計(jì)。用于本發(fā)明的含氟聚合物可選自PTFE(聚四氟乙烯)、TFE(四氟乙烯)與共聚 單體如PMVE (全氟甲基乙烯基醚)、PPVE(全氟丙基乙烯基醚)、HFP (六氟丙烯)、乙 烯、CTFE(三氟氯乙烯)以及上述共聚單體的組合的共聚物。在一個優(yōu)選實(shí)施方案中，含氟聚合物基本不含任何PFOS (全氟辛烷磺酸鹽)殘留物和任何PFOA(全氟辛酸)殘留物。在本文中，基本不含這些殘留物是指含氟聚合物包含低于IOOppb(十億分之 一)、更優(yōu)選低于IOppb的PFOS和/或PFOA。含氟聚合物也可稱為氟碳樹脂。在一個實(shí)施方案中，組合物包含大于5對％的含氟聚合物，基于組合物的總固 體。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少含氟聚合物，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含至少含氟聚合物，以組合物的總固體 計(jì)。在一個實(shí)施方案中，組合物包含小于含氟聚合物，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于含氟聚合物，以組合物的總固體 計(jì)。 在另一實(shí)施方案中，組合物包含小于含氟聚合物，以組合物的總固體 計(jì)。優(yōu)選在本發(fā)明的組合物中包含環(huán)氧化合物。最優(yōu)選的是磷酸改性的環(huán)氧官能化 水乳劑。在一個實(shí)施方案中，組合物包含O 環(huán)氧化合物，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含O 環(huán)氧化合物，以組合物的總固體 計(jì)。在另一實(shí)施方案中，組合物包含O 環(huán)氧化合物，以組合物的總固體 計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，用包含本發(fā)明組合物的不粘涂層涂覆基底，例如 鋁或鋁成型制品?？墒┯枚嗤繉?，但是在施用單涂層不粘涂層的情況下，涂層必須包含 水性苯氧基樹脂、交聯(lián)劑、聚硅氧烷化合物和含氟聚合物的混合產(chǎn)物。當(dāng)施用為多涂層 系統(tǒng)時(shí)，除第一涂層之外的至少一個涂層(例如中間涂層和頂涂層)必須包含聚硅氧烷組 分。優(yōu)選的是，當(dāng)涂層為單涂層時(shí)，涂層包含水性苯氧基樹脂和交聯(lián)劑的混合產(chǎn) 物、環(huán)氧樹脂以及聚酰胺酰亞胺樹脂；當(dāng)涂層為多層時(shí)，除了外涂層之外的涂層包含水 性苯氧基樹脂和交聯(lián)劑的混合產(chǎn)物、環(huán)氧樹脂以及聚酰胺酰亞胺樹脂。優(yōu)選的是，多涂層系統(tǒng)中的第一涂層(底涂層)可包含水性苯氧基樹脂和交聯(lián)劑 的混合產(chǎn)物，但是不包含聚硅氧烷組分?；诳偣腆w樹脂的量，本發(fā)明的優(yōu)選組合物包含30_85^%的苯氧基樹脂、
環(huán)氧化合物、8-25wt%的交聯(lián)劑、以及5-70wt%的聚硅氧烷。第一涂層(底涂層)和第二和/或第三涂層(中間和/或頂涂層)還可包含以 下組分中的一種或更多種填料、顏料、表面活性劑、溶劑、消泡劑以及本領(lǐng)域技術(shù)人 員公知的用于涂層組合物的任何其它組分；約10^￥1% 約無機(jī)惰性顆粒以及約10wt% 約60wt%的選自填料、顏料、表面活性劑、溶劑、消泡劑及其混合物的其它組 分，wt%基于底涂層組合物的固含量計(jì)算。第一涂層(底涂層)組合物中的填料可選自硫酸鋇、硫酸鈣、碳酸鈣、二氧化 硅和硅酸鹽、碳化硅和氧化鋁。第一涂層(底涂層)和其它涂層(中間涂層和/或頂涂層)可包含無機(jī)顆粒，所 述無機(jī)顆粒相對于組合物中存在的其它組分而言是惰性的并且可耐受超過250°C的連續(xù)工 作溫度。此外， 這些顆粒在不粘涂層的最終烘烤溫度下也是穩(wěn)定的。所述顆粒還不溶于 水或不溶于組合物中存在的任何其它溶劑。無機(jī)顆粒的優(yōu)選量為10-110wt%，以總固體 樹脂計(jì)。合適的無機(jī)顆粒的實(shí)例包括周期表的IIA-VB族元素的無機(jī)氧化物、碳化物或 氮化物和天然礦物以及其混合物。優(yōu)選的無機(jī)顆粒包括平均粒徑為至少3微米、更優(yōu)選 為約5 約20微米的顆粒。無機(jī)顆粒的莫氏硬度優(yōu)選為至少約5，更優(yōu)選為至少約6。 莫氏硬度高于5的無機(jī)顆粒的實(shí)例包括氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、碳化鈦、硼化鋁和
方石英。除上述無機(jī)惰性顆粒之外，根據(jù)本發(fā)明使用的涂層組合物還可包含常用于制 備涂層組合物的填料、添加劑和顏料。填料可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何填料，例 如硫酸鋇、硫酸鈣、碳酸鈣、二氧化硅或硅酸鹽(例如滑石、長石和高嶺土)。還可添加 諸如穩(wěn)定劑、抗氧化劑、均化劑、抗沉降劑、消光劑、流變改性劑、表面活性劑、紫外 光吸收劑、光穩(wěn)定劑、胺類增效劑、蠟或增粘劑的添加劑。根據(jù)本發(fā)明涂覆的基底可為鋁成型制品，例如壺、鍋、蓋、攪拌勺和通常用于 食品準(zhǔn)備和烹飪的所有其它用具(烘盤、烘箱架等)以及待成型為上述制品的鋁板。在 這兩種情況下，都根據(jù)任何已知方法例如在堿性或酸性環(huán)境中或者利用有機(jī)溶劑對鋁支 撐體進(jìn)行簡單的除油脂。在這種處理中，鋁支撐體保持鋁板的表面粗糙度，即低于1.2微 米。除了除油脂之外，還可以使表面粗糙化。其它金屬也可以是適合的基底，例如噴砂處理的不銹鋼。以下試驗(yàn)應(yīng)用于下文 的實(shí)施例Scotch Brite 磨蝕試驗(yàn)Scotch Brite磨蝕試驗(yàn)測量涂層對于利用磨蝕擦磨片的恒定擦磨的耐受性能。擦 磨片上的垂直載荷設(shè)定為10磅(4.54公斤)，并且每10000次擦磨后更換擦磨片。記錄 將涂層刮磨至裸金屬所需要的次數(shù)用于量度該不粘系統(tǒng)的耐磨性。蛋脫離試驗(yàn)將涂有不粘涂層的平底鍋加熱至150°C，然后煎蛋。脫離水平評級如下蛋脫離評分(利用洗碗機(jī)清潔劑/水進(jìn)行清潔)1.非常差蛋粘成磨損痕跡并難于清潔2.非常差蛋粘成磨損痕跡但是稍微容易清潔3.非常差蛋粘成90%的磨損痕跡但是相對容易清潔4.非常差蛋粘成80%的磨損痕跡但是相對容易清潔5.差蛋粘成70%的磨損痕跡但是相對容易清潔6.—般蛋粘成60%的磨損痕跡但是相對容易清潔
7.—般蛋粘成20-40%的磨損痕跡但是相對容易清潔8.良好蛋粘成10%的磨損痕跡但是容易清潔9.很好蛋被稍有困難地完整移除，容易清潔10.極好蛋完整地被移除干凈，沒有留下殘余物手持虎爪試驗(yàn)(HandHeldTiger Paw test)手持“虎爪”裝置是工業(yè)采用的標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)為測試不粘涂層耐受長期炊用的 性能。手持虎爪由稱重設(shè)備構(gòu)成，其使用三個“圓珠”筆來刮擦涂層膜。所測試的炊 具填充有薄層烹飪用油，并且被加熱至400華氏度(205°C )?；⒆υ诓徽潮砻嫔弦詧A形方式旋轉(zhuǎn)2000次，每100次旋轉(zhuǎn)后改變方向。然后檢 驗(yàn)涂層的任何磨損、鼓泡或者貫穿至裸金屬。實(shí)施例本發(fā)明將參考以下實(shí)施例進(jìn)行說明。這些實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不應(yīng)被視為 以任何 方式對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。實(shí)施例1根據(jù)本發(fā)明的不粘涂層組合物包含以下組分組分固含量 在組合物中含量(pbw)_苯氧基樹脂PKH3434%固體 40.42聚硅氧烷樹脂Wacker 42EA 42%固體 10.21水23.86胺0.95丙二醇(Propglycol)5.24Surfynol4402.02DowPM1.31Cymel3234.32氧化鋁100%固體 2.98顏料0.24PTFE100% 固體 7.14增稠劑50%固體 1.31這種不粘涂層組合物作為頂涂層施用于具有標(biāo)準(zhǔn)底涂層的鋁基底。對比例1如US6863974B2所述如下制備含PTFE(聚四氟乙烯)的2層不粘涂層將由 33.0wt % 的聚酰胺酰亞胺(得自 Solvay 的 Torlon Al 10)、38.0wt % 的 SiC (得自 Electro Abrasive Powders的#600W，平均粒徑為11微米)構(gòu)成并且不含含氟聚合物組分的底涂層 和由58.14wt%W PTFE分散體(得自Asahi Glass的Fluon GP 1)和0.5wt%聚酰胺酰亞胺 (得自Solvay的Torion Al 10)構(gòu)成的頂涂層施用于煎鍋形式的未噴砂處理的硬陽極化鋁基 底，獲得0.5密耳干膜厚度的底涂層和0.5密耳干膜厚度的頂涂層，接著在427°C(金屬溫 度)下最終烘烤3-5分鐘。所得的烘烤膜由33.0_%的PAI(聚酰胺酰亞胺)和38.0wt% 的SiC的底涂層和90.3_%的PTFE和1.3_%的PAI的頂涂層構(gòu)成。
將該2層涂層系統(tǒng)施用于鋁基底。根據(jù)上述方法測試本發(fā)明和對比例的涂層。結(jié)果示于表1。表 1

權(quán)利要求
1.一種不粘涂層組合物，包含-水性苯氧基樹脂，-交聯(lián)劑，-至少大于5wt%的聚硅氧烷化合物，以所述組合物的總固體計(jì)，和-5 30wt%的含氟聚合物，以所述組合物的總固體計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層組合物，其中所述交聯(lián)劑為三聚氰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，包含一種或更多種環(huán)氧化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂層，包含磷酸改性的環(huán)氧官能化的水乳劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其中所述涂層為單涂層并且包含聚酰胺酰亞胺或環(huán)氧 化合物中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，包含基于所述組合物的總固體計(jì)的下列成分-25-75wt%&苯氧基樹脂，環(huán)氧化合物，-5-20wt%的交聯(lián)劑，-5-65wt%的聚硅氧烷化合物，和 含氟聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，包含10-110Wt%的莫氏硬度為至少5的無機(jī)顆粒，以 總固體樹脂計(jì)。
8.一種具有涂層的制品，包含涂覆有根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物的基底。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有涂層的制品，其中所述制品包含多涂層不粘系統(tǒng)，所述 多涂層不粘系統(tǒng)包含第一涂層和外涂層，其中所述第一涂層不是由包含聚硅氧烷化合 物的混合物形成，并且至少一個其它涂層由包含聚硅氧烷化合物的混合物形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有涂層的制品，其中除了所述外涂層之外的所述涂層包 含水性苯氧基樹脂、交聯(lián)劑、以及選自環(huán)氧樹脂或聚酰胺酰亞胺樹脂二者中的至少其 一的混合產(chǎn)物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有涂層的所述制品，其中所述涂層中的一個或更多個包 含選自硫酸鋇、硫酸鈣、碳酸鈣、二氧化硅和硅酸鹽的填料。
12.一種涂覆基底的方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層組合物施用至所述基 底，隨后使得所述涂層組合物干燥和固化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述基底包括鋁或成型鋁制品。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述基底包括噴砂處理的不銹鋼或成型的 噴砂處理的不銹鋼制品。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述苯氧基樹脂作為所述樹脂在含表面活性劑 的水中的分散體施用。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述苯氧基樹脂作為聚合物粉末與有機(jī)液體一 起施用。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述交聯(lián)劑為三聚氰胺。
18.一種涂覆基底的方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層組合物施用至所述基 底，其依次包括以下步驟A.準(zhǔn)備用于涂層的所述基底的表面；B.將所述涂層施用為單涂層或多涂層的不粘涂層，其中第一涂層包含苯氧基樹脂和 交聯(lián)劑，并且如果所述涂層施用為單涂層不粘涂層，則所述第一涂層還包含聚硅氧烷化 合物，而如果所述涂層施用為多涂層不粘涂層，則除了所述第一涂層之外的所述涂層中 的一個或更多個包含聚硅氧烷化合物；以及C.烘烤具有涂層的所述基底以使所述涂層固化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述烘烤在約200 350°C的溫度下進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述交聯(lián)劑為三聚氰胺。
全文摘要
一種不粘涂層組合物，其包含水性苯氧基樹脂、交聯(lián)劑、聚硅氧烷化合物和含氟聚合物。利用所述組合物可涂覆諸如鋁的制品。所述組合物可為多層，但是只有除第一層之外的層包含聚硅氧烷化合物。本發(fā)明包括施用一個或更多個所述涂層的方法。
文檔編號C09D163/00GK102027041SQ200980117408
公開日2011年4月20日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者托馬斯·詹姆斯·巴特, 阿瑟·瓦霍夫斯基 申請人:華福有限公司