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摘 要
在不粘涂料问世以前, 消费者在烹饪时都必须在锅里放许多油或者黄油来防止食物粘锅。有了不粘涂料后,人们只需要使用少量的油,甚至不用放油,这对于节食和注重康饮食的人很重要的一点。随着近年来不粘涂料的优化，任何产品涂覆上不粘涂料都能使产品的性能得到提升，从而增加了其直观的价值感。而且涂层经过360~380℃高温烧结后，涂料中的有机挥发物已被挥发掉，含氟树脂已形成性质稳定，不可逆转的网络结构胶膜，不小心被人食用后，也不会被消化分解，可以从人体消化系统内排出。本文主要介绍水性不粘涂料的成膜机理，原料的选择，涂料的制备，性能特点及其应用市场情况。
关键词：水性不粘涂料，氟树脂，粘结助剂，制备工艺，性能特点
第1章 前言
水性不粘涂料是一种溶剂主要为水，以含氟聚合物（氟树脂）为成膜介质，添加特定的颜料，填料和助剂搅拌混合而制成的一种涂料。此种涂料需要经过高温烧结，烧结后氟树脂才能成膜，其形成涂层膜的表面能极低、摩擦系数极小，因此，表面不容易被粘性的物质所粘附或粘上后也轻易被除去。其防腐的性能和易滑动，易清洗等不粘性特点，被广泛应用于烹饪厨具、小家电、汽车、机械防腐、工业润滑等行业。水性不粘涂料由于含有机溶剂少甚至不含，安全性高，环境污染小，因此最受用户欢迎，是不粘涂料在不同介质体系中产量最大的一类。
第2章 水性不粘涂料基本成膜物质及成膜原理
2.1氟树脂
氟树脂种类很多，在多种的氟树脂中，聚四氟乙烯（PTFE）摩擦系数是最小的，其不粘性最好，因而PTFE成为不粘涂料的首选氟树脂。
聚四氟乙烯（PTFE）分散液又称PTFE乳液。四氟乙烯（TFE）单体在含有分散剂的水中聚合，形成白色乳状的水分散液。在分散液中，带负电荷的PTFE球状胶粒悬浮于水中。PTFE分子是完全直链型的-CF2-CF2-结构，在PTFE分子中，氟原子间相互排斥力大，C-F分链的空间排列呈螺旋形，这样的分子链比较僵硬，熔融粘度很高，虽然分子链僵硬分子间却容易滑移，这一特性赋予PTFE优异的自润滑性和低摩擦系数，PTFE是所有聚合物中摩擦系数最低的。PTFE的临界表面张力为0.0185N/M，接触角=118度，是各种材料中最大的，因此其他物质很难粘在其表面。
2.2不粘涂料用粘结助剂
不粘涂料中粘结成分的主要作用是使氟树脂附着在基材上，而且对氟树脂进行改性，强化涂层的各种性能，使氟树脂的特殊功能充分发挥。氟树脂具有优异的不粘性，但氟树脂不能以单一的成膜物用于涂料。需在不粘涂料中加入粘结成分来增强氟树脂不粘涂层的附着力、硬度、耐久性等性能。在溶剂型不粘涂料中，涂层加入聚醚砜树脂、有机硅树脂、环氧树脂、若使用温度不高。可采用丙烯酸树脂。在对水性不粘涂料要求较高的使用温度时，则较多使用聚苯硫醚树脂（PPS），聚醚砜树脂（PES）和聚酰胺酰亚胺（PAI）。
2.3成膜机理
2.3.1物理成膜机理
随着涂料中的水分的逐渐减少，氟树脂的粒子与粒子之间的距离逐渐缩少，体系粘度逐渐增大；
粒子之间相互接触，开始紧密堆积；
随着粒子间水分的挥发，
粒子之间相互挤压变成多边形粒子，使得粒子间的接触面增大；
在适宜的温度和条件下，粒子间相互扩散，粒子的边界消失，形成连续的涂膜。
2.3.2化学成膜机理
成膜物质与活性基团发生交联反应形成网络结构，从而形成连续的涂膜。涂膜在成膜过程中，有时不只是单一成膜机理，也可能是几种成膜机理共同作用的结果。
第3章水性不粘涂料用其他助剂
助剂的作用就是改善涂料各组分的表面性质，促进涂料的研磨、稳定和施工等性能。除主要考虑涂料各组分的润湿分散稳定作用外。还要考虑如何改善和调节树脂间的相容性和促进涂层的自分层性，以获得良好的附着力和不粘性。
由于聚四氟乙烯不粘涂料是高档装饰涂料，对涂层外观要求较严，而单纯的聚四氟乙烯树脂所得涂层外观颜色较暗或无色，为此，选择合适的颜填料也是必需的，颜料是色漆中不可缺少的成分之一，它不仅提供色彩和装饰性，还可以改善涂层的物理和化学性能，提高涂层的机械强度、附着力、防腐性能、耐磨性、耐候性等。由于聚四氟乙烯涂料需高温烧结，因此采用具有较高的耐热性、耐化学品和耐候性的无机颜料。如金红石型钛白粉、二硫化钼、珠光颜料等，加入合适的助剂，可使涂料形成稳定的分散体。
第4章单层水性不粘涂料的制备
4.1主要原材料和试剂
水，PTFE乳液，PAI树脂，FEP树脂，填料，助剂
4.2主要仪器及设备
W-101型喷枪1把，分散搅拌机1台，高温烘箱1台
4.3配制工艺
A.将PAI树脂、部分水、助剂（分散剂）按顺序缓慢加入容器内，中速搅拌10~20分钟。
B．将填料（耐磨粉）加入容器内，调整搅拌速度，高速搅拌10~20分钟。
C．加入填料（颜料），进行颜色调整，中速搅拌10~20分钟
D．加入PTFE乳液、FEP乳液，慢速搅拌10~20分钟。注意：在乳液加入前把需要将乳液充分搅拌并进行过滤，把沉淀物过滤出来。
E．加入助剂（增稠剂），水进行粘度调整并送检，中速搅拌10~20分钟。
F．最后，检验合格后把涂料进行过滤包装，变成涂料成品。
4.3.4涂料技术指标
外观：均匀分散液体
不挥发分质量分数%：50~54
粘度/ZAHN2#：20~25S
4.3.5涂料的施工工艺
4.3.5.1试样规格
试样为不锈钢板或铝板，尺寸为150mm×75mm×1mm
4.3.5.2施工工艺
将基材（不锈钢板或铝板）进行去油、去锈、喷砂处理
将配制好的涂料装入喷涂杯，安装喷枪，取出预热
的基材放置喷涂架上，喷枪与基材间距控制在20~30cm，压力控制在0.15~0.25MPa进行喷涂，一般喷2~3遍即可满足PDS要求的涂层膜厚，将喷好的基材放入烘箱100℃左右中表干，把易挥发的溶剂烘干后取出再进行喷涂其他的中漆或面漆或装饰漆，喷涂完后放入烘箱继续表干，逐步升温至360~380℃，烧结15~20min取出，放置空旷地方自然冷却即可。
4.3.6涂层技术指标
外观（目测法）：光滑平整，无颗粒，无其他异常（如：开裂，缩孔，流挂等）；
附着力（划百格法）[3]：1级；
不粘性（煎鸡蛋法）[4]：0级；
硬度（铅笔法）[5]：HB-2H
4.3.7工艺的影响[6]
水性不粘涂料喷涂成型包括基材表面预处理、喷涂和烧结3个步骤。这3个工艺步骤处理不好，均会影响涂层性能的发挥。基材预处理不好，影响涂层附着力及耐腐蚀性。喷涂控制不好则影响涂层外观。烧结温度一般为360~380℃，烧结时间为15~30min。烧结温度越高，涂层的附着力越强，但是烧结温度过高（450℃），涂层容易褪色，氟树脂分解产生剧毒氟化物。烧结温度过低时，涂层附着力差，颜色不稳定，不粘性差，涂层未能完全烧结，不能达到设计性能要求。
第5章 结论
水性不粘涂料作为一种实用性强、技术含量高的环保型特种涂料，越来越引起涂料研发工作者的广泛关注。历年来，国外已研制出多种水性防粘耐磨涂料，尤其以美国杜邦公司的特富龙Teflon最具代表性，国内仍处于研制发展阶段。由于水性不粘涂料技术比较复杂，针对如何分散氟树脂微粉，如何选取粘结树脂，如何使各树脂相互配伍等仍是目前研制开发水性防粘涂料的重要课题。一些不粘涂料生产厂家已经在研发方面投入相当大的资源，并取得惊人的成果。
当今市场中的不粘涂料品质可根据所使用之成分以及涂层数量。归类从较不贵的（最低性能）到最贵的（高性能及寿命长）。
低价/促销：因其不会增加过多制造成本，单层不粘涂料被用于低廉的、低价炊具。其性能适当但是不很耐久使用。
中端/低价：双层不粘涂料更多被用于中低端炊具。由于第一涂层或底漆主要作用是提供附着力，同时，由于第二涂层或面漆中的聚四氟乙烯成分较高，故其不粘效果（“不粘”特性）较好。
中端/中高端：三层不粘涂料通常被应用于中高端的炊具中，并且由于各个涂层提供其特性，因此也包含双层不粘涂层的优点并对其进行了开发。
参考文献
[1]P. Thomas. 氟聚合物在防粘烹饪器皿中的应用 有机氟工业，2000（3）：53-58
[2]王绍明，等。 水性不粘涂料 上海涂料 2005（6）：19-21
[3] GB/T 9286-1998. 色漆和清漆 漆膜的划格试验. 北京.国家质量技术监督局.1998
[4] GB/T 32388-2015. 铝及铝合金不粘锅. 北京.中国轻工业联合会.2015
[5] GB 6739-1986. 涂膜硬度铅笔测定法. 北京.中华人民共和国工业部.1986
[6]王绍明，等。 水性不粘涂料 上海涂料 2005（6）：19-21
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