电话:86 0755 89586630

传真:86 0755 28904939

公司地址:深圳市龙岗区中心城风临国际A座2211室

工厂地址:中国 广东省东莞市清溪镇罗马路罗马二桥241号

邮编:518000

企业官网:http://www.oxkseal.com

新闻中心
不粘涂层的演化
时间:2020/9/17 4:34:00 来源: 作者: 点击: 次

大部分不粘锅的不粘涂层中使用的主要成膜物质是一种叫聚四氟乙烯(PTFE)的高分子树脂,聚四氟乙烯树脂具有耐高温,抗酸抗碱抗氧化剂以及非常低的表面张力,使其在不粘锅中得到最广泛的应用。

很多人把不粘涂层叫做特氟龙,这个其实是不对的。特氟龙(Teflon),是杜邦公司(现在的科慕)的聚四氟乙烯类的商品名,现有提供聚四氟乙烯树脂或分散液的厂家很多,国外像日本的大金和旭硝子以及国内的三爱富和巨化等。杜邦的聚四氟乙烯类涂料的商品名也是特氟龙(Teflon),因为进入国内市场最早,约定俗成特氟龙成了聚四氟乙烯类不粘锅的代名词。

除了杜邦(科慕)之外,一些比较知名的涂料供应商还有华福(Whitford),大金(DAIKIN),威堡(GREBE)和易宝龙(ILAG)等。各品牌的不粘涂料又有子品牌,子品牌上又有很多不同级别的涂料供应,绝对让人眼花缭乱。

最先出现的不粘锅是单层涂料,涂层中的主成分就是聚四氟乙烯,虽然其不粘性很好,但是使用寿命真的不怎么样。

单层不粘涂料的寿命,是受以下几个因素影响。

聚四氟乙烯的机械强度在通常的工程塑料里并不高,特别是高温下的强度更加不行。造成在高温烹饪时,即使你是使用木头铲或者塑料铲这些强度比较低的材料,磨损也很快。

聚四氟乙烯涂层和金属的结合力不行,很容易在金属表面脱离。而单层涂层的不粘锅产品,里面的树脂只是聚四氟乙烯,没有别的增加结合力的树脂。

聚四氟乙烯涂层的耐盐水性能不行,盐水会从涂层与金属界面发生腐蚀,从而造成涂层脱离。慢着,特氟龙不是号称耐腐蚀永不粘,为什么会发生腐蚀,而且是简单的盐水,不是那么厉害的王水。

呃,这要从聚四氟乙烯树脂说起,它是一种热固性树脂,就是在高温加工的时候流动性并不好,涂层烧结时会留下很多孔隙,盐水会顺着孔隙到达涂层与金属的界面发生腐蚀,并不是聚四氟乙烯抗化学性能不行。

聚四氟乙烯不粘锅的演化方向,就是不断地提高使用寿命。当然会根据这些缺点进行改进,从而得到使用寿命更长的不粘锅。

首先单层涂料淘汰,改进成为双层或三层涂料。在涂料的底油中添加与金属结合比较好的树脂,例如聚酰胺酰亚胺(PAI),聚醚砜(PES),聚苯硫醚(PPS)等,以PAI最为常见。PAI中的酰胺键或者酰亚胺键可以和金属基材提供比较好的结合力。

聚四氟乙烯磨损的原理,因为其减磨性能性能很好,磨损并不是直接来源于铲子的接触磨损,而是来自于铲子接触时涂层往下的形变。该形变造成涂层轻微下陷,从而在铲子往前推动的时候刮伤涂层。

解决方案分为两类,其中之一是在涂料中特别是中间层中增加一些耐磨材料,比如矿石粉末,碳化硅粉末,钛粉末等,减弱形变的发生,从而提高实际使用的抗磨损性能。

第二类是把金属基材表面加硬,例如铝合金硬质阳极氧化或者热喷涂。其中的热喷涂(熔射)包括电弧喷涂,火焰喷涂和等离子喷涂等。

那是不是把铝合金换成更硬的不锈钢会更好呢,答案却是否定的,不锈钢因为导热性不行,其喷涂相同的聚四氟乙烯涂层后的性能竟然远低于铝合金。这些性能包括附着牢度,耐煮盐水性能。

至于不粘涂层的孔隙,上面说到是因为聚四氟乙烯是热固性树脂引起的,这里要介绍一种树脂,可熔性聚四氟乙烯(PFA),即四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚物,其有一定的全氟丙氧基这个支链,是一种比较优良的热塑性树脂,其它性能却是和聚四氟乙烯一致。添加PFA后的不粘涂层孔隙大为减少,耐盐水性能显著

提升。

至于全氟丙基乙烯基醚(FVE)的合成路径大致如下,全氟丙烯氧化成全氟环氧丙烷,全氟环氧丙烷异构化成全氟丙酰氟,全氟环氧丙烷和全氟丙酰氟反应生成全氟丙氧基丙酰氟,全氟丙氧基丙酰氟拖羰后得到全氟丙基乙烯基醚(FVE)。

PFA的合成远较PTFE复杂,而且工业上用途只有在不粘涂料里少量使用,造成成本居高不下。如果单价和PTFE差不多,全部使用PFA作为主要成膜物质,那也是极好的。

下图是杜邦在上世纪七八十年代的一份专利中的不粘涂料里的大致成分,里面可以看到那个时期,不粘涂料就开始利用到聚酰胺酰亚胺(PAI)和可熔性聚四氟乙烯(PFA)。当然了,这些只是杜邦愿意告诉你的。


04年的时候,有名的特氟龙事件就露出了一个新名词,全氟辛酸铵(PFOA,又叫C8),因为PFOA的难降解以及可能的致癌性,成了环境公害。全氟辛酸铵主要用于聚四氟乙烯合成的分散剂,一种阴离子型全氟表面活性剂。聚四氟乙烯涂料的原料是用的聚四氟乙烯浓缩分散液,里面大概有2%的全氟辛酸铵。

现在基本上所有的不粘涂料都不允许含有PFOA,所以不粘涂料的演化又多了一个方向。至于PFOA的替代物是什么,刚开始我们也不知道。问杜邦的人,一副我们办事你们放心的模样。

只是在近期我们才知道,PFOA的替代物杜邦有一个代号GenX,成分我也是最近了解的,全氟丙氧基丙酸铵,把合成PFA中用到的全氟丙氧基丙酰氟水解就能得到。其与PFOA的区别就是C8变成了C6,而且6个碳还通过醚键结合,相对起来容易降解了一些。但是全氟丙基降解也不容易,虽然说比PFOA容易了一点。至于致癌性,GenX好像和PFOA差不多,没有改善。

现在国际上又开始针对全氟烷基和多氟烷基化合物(PFAS)立法了,真不知道下次还能用什么。

上面是一堆理论的,写的我头都痛了,估计看的人更头疼。

下面还是介绍一些不粘锅吧,不过不能作为购买指南,一般不指定特定品牌。

最普通的不粘锅,锅体采用铝合金,一般就两层涂料,也是最便宜的,某宝上厂家没特别标注的,一般是此类。使用寿命也就那样,再轻柔的使用也是很快损坏。

不锈钢不粘锅,虽然涂料品种很多,但是基材都是不锈钢,最常见的是SUS304。为什么单独列出来,因为这类产品普遍偏贵,但是性能很差,这是不锈钢和不粘涂料不配合造成的。普遍的结合力差,耐盐水腐蚀不行,买这一类产品还不如直接买一口普通的铝合金不粘锅或者不锈钢无涂层的。

麦饭石不粘锅,我们知道三层不粘涂料的中间层往往是加耐磨材料的,在中间层之上撒喷上大颗粒的耐磨材料,然后在喷上面漆。这样生产出来的不粘涂料耐磨性更强,使用寿命更好。至于外观吗,涂层看起来挺像麦饭石的,不知道是谁起名成了麦饭石不粘锅,而且流行了起来。其实跟麦饭石一毛钱的关系都没有,更别提什么养生效果这些有的没的。

铸铝不粘锅,通常的铝合金都是拉深冲压成型,这一类是用铸造铝合金铸造成型,涂料千奇百怪,但有一个好处是共同的。别的不粘锅油很容易单偏,它们不会。

超硬不粘锅,这个提法很多,不一定是这个名字。这一类的铝合金基体一般用热喷涂(熔射)方式加硬。热喷涂方式根据热源主要分成三大类电弧喷涂,火焰喷涂以及等离子喷涂。最先应用于不粘锅的是电弧喷涂,虽然耐磨性有所提升,但是只能喷涂较硬的金属材料会和铝合金形成电偶腐蚀,耐腐蚀性能反而差了很多。现在一些厂家引进等离子喷涂技术,其可以喷涂一些比较难熔的陶瓷氧化物。但是结合力和耐盐水没有提升。

硬氧不粘锅,其中的硬氧是硬质阳极氧化的简称,铝合金基材先经过硬质阳极氧化处理,然后再上面喷涂不粘涂料。炊具最常用的铝合金是3003,国内是个大杂烩3103A,但是只要用于硬质阳极氧化的一般不会差。氧化前显微硬度一般25HV,氧化后显微硬度在450HV左右,提高还是很明显的。氧化膜中存在孔隙以及含有羟基(-OH),可以显著提高与不粘涂层的结合力。另外其本身极耐盐水,造成不粘涂料的耐盐水性能是无敌的。相同的不粘涂层,有无硬氧,使用寿命可以差出2-5倍。


蜂窝(蚀刻)不粘锅,就是两家公司在专利互掐的那种。一般采用不锈钢复合板材,内表面经过蚀刻处理,然后在表面喷涂上不粘涂料,烧结后去除网纹上的不粘涂层,蜂窝中的不粘涂层留下。烹饪时,铲子一般不易接触到涂层,可以大大延长使用寿命,在中式烹饪中应该是使用寿命最长的不粘锅。缺点吗,涂层是破坏状态的,别的不粘锅底油层不接触食物,它是接触食物的,还是有一定的健康风险。


PEEK不粘锅。聚醚醚酮(PEEK),一种耐高温工程树脂,和铝合金有比较优良的结合力,强度也高。这一类不粘锅是用PEEK替代普通不粘锅的PAI,并且加厚底层厚度,使PEEK厚度加厚且粗糙度较高,PTFE陷入PEEK形成的孔穴中,使用时有点类似蜂窝不粘锅中的PTFE不易被磨损。不粘涂层使用寿命比较长,但是因为PEEK较贵,且涂层厚,造成成本很高。


红点不粘锅,某公司的特产,利用印刷在上面的红色图案来示温。该图案介于中层涂料与面层涂料之间。示温的原理是,利用两种颜料,按其专利是氧化铁红和二萘嵌苯红,在常温下有色差,在180-200℃及以上的的温度没色差,即颜色重合图案消失。在此温度油即将开始冒烟,是个比较好的示温点。

其中的二萘嵌苯化学名又叫苝,是一种多环芳烃,但是没有列入18种禁止的多环芳烃名录。苝红是一种耐候性比较好的汽车用颜料,但是用在炊具上总感觉怪怪的。

辊涂不粘锅。通常的不粘锅都是喷涂方式,先成型再以喷涂的方式覆盖涂料。辊涂不粘锅是在铝板上用辊涂的方式覆盖上不粘涂料,然后再成型。优点是利于自动化,效率很高,适合国外高人工费的环境。缺点,后续加工时,铝合金板存在拉伸挤压的过程,涂层性能受损严重。使用上来说,辊涂不粘锅性能差,最好不要买。不过辊涂不粘锅的涂层因为加工方式是有方向的,存在一个竖直的痕迹,非常好认。幸运的是,国内市场上还没有哪家推出,只有歪果仁才有资格使用。

陶瓷不粘锅,这是一个异类,它的不粘性来源是硅烷类,而不是通常的聚四氟乙烯。比如烧烤用的硅油纸,它里面吸附着二甲基硅油(聚二甲基硅氧烷),也是一种低表面张力物质。因为其耐温性不是很好,不适合在炊具表面使用。它的硅氧链和陶瓷的硅氧链结合在一起,就是陶瓷涂料也就是陶瓷不粘锅。

陶瓷不粘锅的优点,表面涂层比较硬,可以达到4H铅笔硬度以上,PTFE一般就2H。但是缺点更明显,甲基基团在高温下不稳定,不粘性很容易消失。如果用作电饭煲内锅这样的煮锅,还是没有问题的。但是用在煎炒锅上,一个星期左右,不粘性完全消失。

专业高端橡胶密封元件的研发设计、生产和销售

电话:86 0755 89586630 传真:86 0755 28904939 邮编:518000
公司地址:深圳市龙岗区中心城风临国际A座2211室
工厂地址:中国 广东省东莞市清溪镇罗马路罗马二桥241号

CopyRight©2017.深圳市奥克橡胶技术有限公司All Rights Reserved.

耐高温密封圈哪家好?密封件厂家报价是多少?密封圈厂家质量怎么样?深圳市奥克橡胶技术有限公司专业承接耐高温密封圈,密封件厂家,密封圈厂家,电话:0755-89586630