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现代小家电耐高温涂料应用现状及展望曹璐

曹璐    
2022年08月04日

现代小家电耐高温涂料应用现状及展望

广阔的市场需求和高额的利润促进了小家电行业的快速发展,生产线已遍及电饭锅、电磁炉、电炒锅、电吹风和电热水壶等,小家电成为了当今家庭的必需品。绝大多数小家电都在高温环境中工作,为了更好的保护其各个工作部件,对涂层也提出了耐高温和耐磨损的基本性能。同时更好地装饰性和其他性能也能更好满足市场需求

有机硅涂料

有机硅涂料是我国应用最早而且应用最为广泛的一种小家电耐高温涂料,种类繁多,制备技术较为成熟。有机硅涂料主要由有机硅树脂为主要成分,有机硅树脂呈现复杂的网状交错结构,化学性质稳定,耐高温性能好。多数小家电的工作温度通常在300℃以下,而有机硅涂料的最高耐温温度也可达300℃,从耐温性能角度来看,有机硅涂料是一种非常合适的小家电耐高温涂料。

为了满足少部分小家电工作温度超过300℃的实际需求,涂料生产厂家对有机硅涂料进行了改性处理,基本改性原理就是降低了羟基等不耐高温成分的含量,增加了Si-O-Si键和无机盐类耐高温组分的比例,结合现代复合材料先进的加工工艺,有机硅涂料的耐高温效果显著改善,甚至可达600℃。

有机硅涂料不仅耐高温性能较好,而且附着性强、涂层硬度高、使用工艺简单、成本低廉,这些优势使有机硅涂料能够在国内小家电市场中大放异彩,深受小家电企业青睐。但是有机硅涂料的缺点也很明显,主要表现在以下几个方面:

回粘现象。有机硅涂料制备的涂层在高温下分子热运动加剧,结构会出现软化,在与尖锐的物体接触时,附在小家电表面上的有机硅涂层易出现划伤等损坏涂层现象。

安全性问题。有机硅涂层中存在一些有毒成分,这些成分也会通过渗透逐步从内部向表面扩散,特别是直接与食物接触的涂层,可能存在食品安全隐患;

耐超高温问题。随着部分家电使用温度的进一步提高,小家电的工作温度甚至高达600℃,如何进一步提高有机硅涂料的使用温度成为了一个亟待解决的问题。目前国内少数具有研发实力的大型有机硅涂料生产企业正在进行相关研究,也取得了一些进展,但是离实际应用仍有一段距离。

氟碳涂料

氟碳涂料作为一种新兴材料,虽然在国内外的实际应用时间尚不长,但是其优异的耐高温性能、强耐蚀性能、自清洁性、强附着性及超耐候性受到了广泛关注。氟碳涂料的主要成分是氟树脂,其化学性质非常稳定,耐高温性优异。涂有氟碳涂料的小家电能够持续在260℃的环境内持续使用而不发生变化,而且氟碳涂料不溶于油脂,不会与食物发生化学反应,安全性好。

氟碳涂料的优势很明显,但是缺点也很突出。其缺点主要表现在自身的耐温、硬度和施工三个方面。常温状态下的氟碳涂料硬度只有2-3H,也就是说常温状态下的氟碳涂料不需要铁铲、钢丝刷,甚至仅仅用手指甲就可以将氟碳涂层划伤,如电熨斗中使用的氟碳涂料遇到纽扣等较尖锐的物体常出现划伤损坏涂层现象。氟碳涂料在260℃的环境中可以稳定工作,高于此温度以后氟碳涂料易于出现融化的现象。氟碳涂料的低硬度决定了氟碳涂料在施工困难,工艺条件难以控制,如何保持氟碳涂料在贴合过程中的粘连性和平滑性尤为重要。

优质氟碳涂料未来发展方向:

解决当前溶剂型耐高温性能、硬度及施工条件苛刻等问题;

绿色环保型水性氟碳涂料;

纳米材料与氟碳涂料进行复配改善涂层致密度等综合性能。

粉末涂料

粉末涂料因无有机溶剂、无污染、利用率高、能耗低等优点已被广泛认可为“4E型”涂料。粉末涂料根据成膜物质的不同通常可分为热塑型粉末涂料和热固型粉末涂料。小家电通常使用的是热固型粉末涂料,其原理是利用分子质量小的树脂与固化剂在高温作用发生交联反应形成网状大分子涂层。小家电领域应用得较多的是聚酯粉末涂料、丙烯酸类粉末涂料、环氧类粉末涂料和聚氨酯类的粉末涂料。

粉末涂料近年来发展迅速,种类也是越来越多,性能也越来越优异。相对成本低廉的小家电,粉末涂料的使用成本仍然很高,希望涂料生产厂家能够开发出适用于小家电的低成本高性能的粉末涂料。

目前市场上也出现了紫外光固化涂料,其原理是利用紫外光诱发光引发剂使光敏树脂中不饱和键基团发生交联反应形成体型结构涂层。虽然紫外光固化涂料生产工艺简单,但价格昂贵,涂层的热稳定性不理想等原因尚不能广泛应用于小家电生产领域。

来源:2019中国粉末涂料与涂装行业年会论文集

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