專利名稱：納米親水鋁箔涂覆材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂裝鋁箔來制備親水鋁箔的納米親水鋁箔涂覆材料及其制備方法。更具體地說，本發(fā)明涉及到的是一種使鋁質(zhì)熱交換器翅片具有優(yōu)異親水性能(初始接觸角＜5°，持續(xù)親水角＜10°)，并且具有優(yōu)異防腐蝕性能，沒有氣味，具有自潤(rùn)滑能力的納米親水鋁箔涂覆材料。
背景技術(shù)：
近幾年來，空調(diào)器發(fā)展迅速，生產(chǎn)空調(diào)器的廠家在熱交換器中廣泛采用小片距、復(fù)雜片型的鋁箔翅片來獲得優(yōu)良的換熱效果，并且達(dá)到空調(diào)器小型化的目的?？照{(diào)器的熱交換器工作時(shí)，空氣產(chǎn)生的冷凝水會(huì)在熱交換器的翅片上形成水珠，當(dāng)翅片間距小于2mm時(shí)，冷凝水珠會(huì)與相鄰翅片上水珠連接起來形成水橋，而目前隨著空調(diào)器的小型化發(fā)展，翅片間的間距要求愈來愈小，甚至要求達(dá)到1.2mm的間距，因此，水橋現(xiàn)象是非常嚴(yán)重的。水橋現(xiàn)象的產(chǎn)生造成風(fēng)阻增大、風(fēng)量下降，從而影響系統(tǒng)的熱工性能，使致冷量減低。另外，盡管鋁及其鋁合金具有良好的抗腐蝕性，但是長(zhǎng)期滯留的鋁表面的冷凝水吸收空氣中的氧及硫、氮等，在鋁表面形成腐蝕電池，會(huì)加速腐蝕的發(fā)生，造成鋁箔表面的粉化，吹出后會(huì)造成環(huán)境的污染，特別是在沿海地區(qū)，這種現(xiàn)象就更加嚴(yán)重。
為了防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高和改善空調(diào)器的性能，就必須對(duì)熱交換器的翅片進(jìn)行親水和防腐處理，也即采用具有親水防腐的鋁箔制備熱交換器。
目前該方面的技術(shù)大致可以分成三類(1)聚合物-納米無機(jī)材料復(fù)合類；(2)聚合物納米粒子-聚合物復(fù)合類；(3)單純聚合物或聚合物與無機(jī)親水材料復(fù)合類。
第一類親水鋁箔涂覆材料的制備方法如下首先由0.1～10(wt)SiO2水溶膠和100(wt)乙烯硅氧烷反應(yīng)得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料，然后與水溶性的含乙烯單體聚合，最后與固化劑和含羧基、羥基的聚酯樹脂復(fù)合得到最終的產(chǎn)品。此種產(chǎn)品的最大缺點(diǎn)是采用的乙烯硅氧烷特別貴，并且得到的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合粒子較大，得到的親水鋁箔親水角僅達(dá)到20°；第二類親水鋁箔涂覆材料的制備方法如下將丙烯酸聚氧乙烯醚酯、丙烯酸、丙烯酰胺和可交聯(lián)的不飽和單體在丙二醇單甲醚溶劑中進(jìn)行聚合，利用丙烯酸聚氧乙烯醚酯的表面活性作用穩(wěn)定所得粒子，然后與聚醚復(fù)合得到最終的產(chǎn)品，成膜時(shí)丙烯酸與聚醚間形成氫鍵交聯(lián)，同時(shí)聚醚還起到潤(rùn)滑劑作用，其缺點(diǎn)是丙酸聚氧乙烯醚酯比較貴，同時(shí)得到的粒子達(dá)數(shù)百納米，不容易深入到鋁箔的孔穴中，因而和鋁箔間的結(jié)合力不夠強(qiáng)，需要預(yù)先用鉻酸鹽進(jìn)行處理，這在環(huán)保要求比較高的今天是不容許的；第三類親水鋁箔涂覆材料的制備方法如下直接將聚醚與親水性聚合物，如聚谷安酸、聚乙烯吡咯烷酮、水溶性環(huán)氧樹脂和水性醇酸樹脂等復(fù)合得到最終的產(chǎn)品，此種方法最大的問題是難以有效地降低持續(xù)親水角。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，此種方法得到的產(chǎn)品涂覆后得到的親水鋁箔持續(xù)親水角在30度左右，難以滿足空調(diào)器的超級(jí)小型化要求。
三、技術(shù)內(nèi)容(1)發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種親水角度小、無污染、成本低、無異味、附著力強(qiáng)并且具有防腐性能的納米親水箔涂覆材料及其制備方法。
(2)技術(shù)方案本發(fā)明的涂覆材料由親水性聚合物A和親水性納米聚合物粒子B組合面或，其中親水性聚合物A包括聚醚，親水性納米聚合物粒子B包括大分子表面活性劑5-50％(wt)、丙烯酰胺20-90％(wt)、丙烯酸10-80％(wt)、可交聯(lián)的不飽和單體1-30％(wt)，親水性聚合物A與親水性納米聚合物粒子B的質(zhì)量比為1∶9～9∶1，聚醚為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚或聚氧丁烯醚或其嵌段聚合物或?yàn)橥ㄟ^酯化、縮合和交聯(lián)反應(yīng)得到的改性聚醚，親水性聚合物A還包括聚乙烯吡咯烷酮和其它親水性聚合物，親水性聚合物A的重量組份為聚醚69～99％、聚乙烯醇0.1～30％、聚乙烯吡咯烷酮0.1～30％、其它親水性聚合物0.1～30％，其它親水性聚合物包括羧甲基纖維素、水溶性環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮，大分子表面活性劑為高效聚合物型石油原油破乳劑，可交聯(lián)不飽和單體為甲基丙烯酸羥甲酯或甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯或二乙烯苯和丁二烯類含有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)雙鍵一個(gè)另外功能基團(tuán)的單體，親水性納米聚合物粒子B中還包括其它單體0.1～40％(wt)，如酯酸乙烯酯或苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯類單體，以重量計(jì)算將水溶性聚合物A和甲醇加入到配料釜中常溫溶解后加入去離子水、醇溶藍(lán)、殺菌防霉劑，混均勻后加入親水性納米聚合物粒子B，再攪拌均勻后即得到納米親水鋁箔涂覆材料，水溶性聚合物A的制備方法為將乙二醇50份和氫氧化鉀加入到反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q和抽真空，然后邊攪拌邊升溫至125±10℃再通入環(huán)氧乙烷，維持釜內(nèi)壓力0.25Mpa，保持反應(yīng)壓釜內(nèi)的溫度1小時(shí)后釜內(nèi)壓力降至0.1Mpa抽真空至0.08Mpa并保持0.5h，得到聚醚即水性聚合物A，親水性聚合物粒子B的制備方法為(1)將丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、大分子表面活性劑，乙二醇甲醚加入到乳化罐中進(jìn)行乳化，得到乳化單體；(2)將過硫酸胺引發(fā)劑和去離子水加入到溶解罐中，常溫?cái)嚢枋挂l(fā)劑充分溶解得到引發(fā)劑的水溶液；(3)將乳化單體、大分子表面活性劑、引發(fā)劑水溶液、乙二醇甲醚加入到聚合釜中升溫至80℃進(jìn)行聚合，最終得到親水性納米聚合物粒子。
(3)技術(shù)效果本發(fā)明具有親水角度小、無污染、成本低、無異味、附著力強(qiáng)并且有防腐性能。具體的測(cè)試方法為①親水層的親水性采用水滴在涂層表面的接觸角來表示，采用上海中晨數(shù)字有限公司生產(chǎn)的JC2000A型界面張力接觸角測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)試。
②在室溫環(huán)境下，將試樣固定于水流量為15kg/m2h的流水中，浸漬8h后取出然后置于80℃的烘箱中，干燥16h，以上為1個(gè)流水周期，重復(fù)4次，最后測(cè)量得到的親水角即為持續(xù)親水角。
③防腐性能采用鹽霧實(shí)驗(yàn)來確定，按GB5944-86來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定。
④附著力實(shí)驗(yàn)方法如下用單片刀在試樣的涂層上以1mm為間隔劃出橫豎11條，制成100個(gè)小格，然后先用力壓膠帶紙于劃格部位，接著用力向后拉，使膠帶從親水層表面剝落，目測(cè)親水層有無脫落，每個(gè)小格親水層保留不足70％的視為脫落。
⑤親水層的氣味檢測(cè)，直接采用嗅覺檢驗(yàn)。
1、性能測(cè)試結(jié)果a初始接觸角＜5°；b持續(xù)接觸角＜10°；c水儒性；水膜完整、無縮合和分層現(xiàn)象；d耐腐蝕性腐蝕等級(jí)≥6級(jí)；e附著性能脫落率≤5％；
g涂層氣味無異味四具體實(shí)施方式
水溶性聚合物A其中包括聚醚70～100％(wt)；聚乙烯醇0～30％(wt)；聚乙烯吡咯烷酮0～30％(wt)；其它親水性聚合物0～30％(wt)。親水性納米聚合物粒子B其組分包括(1)大分子表面活性劑5～50％(wt)；(2)丙烯酰胺20～90％(wt)；(3)丙烯酸10～80％(wt)；(4)可交聯(lián)的不飽和單體1～30(wt)；(5)上述單體以外的其它單體0～40％(wt)；(a)水溶性聚合物中的聚醚可以是聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、聚氧丁烯醚或其嵌段共聚物，亦可以是通過酯化、縮合和交聯(lián)反應(yīng)得到的改性聚醚；聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的分子量在500～50000的范圍內(nèi)其它親水性聚合物包括羧甲基纖維素和水溶性環(huán)氧樹脂；(b)大分子表面活性劑采用的是我們已經(jīng)申請(qǐng)的專利CN01113543.3中給出的高效聚合物型石油原油破乳劑；(c)丙烯酸單體是指丙烯酸和甲基丙烯酸類的單體或丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺類的單體；(d)可交聯(lián)的不飽和單體包括甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、二乙烯苯和丁二烯類含有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)雙鍵一個(gè)另外功能基團(tuán)的單體；(e)其它單體是指醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯類單體；(f)親水性納米聚合物粒子的制備采用的是乳液聚合法，引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀類水溶性的引發(fā)劑，其加入量為0.1～5％(wt)，溶劑為水、甲醇、乙醇、丙二醇丁醚類的溶劑，設(shè)計(jì)固含量10～50％；(g)A和B的質(zhì)量比(按固含量計(jì))為1∶9～9∶1；(h)如果有必要，納米親水鋁箔涂覆材料的組分還可以包括交聯(lián)劑、殺菌劑、抗霉劑和顏料，其加入量0～30％。
本發(fā)明將通過下面的實(shí)例進(jìn)一步加以詳細(xì)說明。
親水性聚合物A的制備乙二醇50份(wt)和氫氧化鉀4.2份(wt)加入到反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q和抽真空3次，然后邊攪拌邊升溫至125±10℃，然后通入環(huán)氧乙烷1320份(wt)，維持釜內(nèi)壓力0.25Mpa以下，環(huán)氧乙烷加料完成后，繼續(xù)維持該溫度反應(yīng)1h至釜內(nèi)壓力降至0.1Mpa，然后抽真空0.085Mpa，并且保持0.5h，其產(chǎn)物為所需聚醚即水溶性聚合物A。
親水性納米聚合物粒子B的制備(1)將6份(wt)丙烯酸、12份(wt)丙烯酰銨、4份(wt)甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、4份(wt)大分子表面洗性劑、40份(wt)乙二醇甲醚加入到乳化罐B中進(jìn)行乳化，得到乳化單體；(2)將0.5份(wt)過硫酸銨引發(fā)劑和10份(wt)去離子水加入到溶解罐中，常溫?cái)嚢枋挂l(fā)劑充分溶解得到引發(fā)劑的水溶液；(3)將6份(wt)乳化單體、4份(wt)大分子表面活性劑、4份(wt)引發(fā)劑溶液、50份(wt)乙二醇甲醚加入到聚合釜中，升溫至80℃進(jìn)行聚合。每隔1.5h補(bǔ)充1份(wt)引發(fā)劑水溶液，乳化單體在12小時(shí)內(nèi)加完，滴加完成后，再保溫反應(yīng)6h，得到最終的親水性納米聚合物粒子。
納米親水鋁箔徐覆材料的制備將30份(wt)親水聚合物35份(wt)甲醇加入到配料釜中常溫溶解后，加入360份(wt)去離子水，再加入5份(wt)醇溶藍(lán)和殺菌防霉劑20份(wt)，混合均勻后加入30份(wt)親水性納米聚合物粒子，再攪拌均勻后即得到固含量10％的最終納米親水箔涂覆材料產(chǎn)品。
納米親水鋁箔涂覆材料的涂覆方法如下首先用三氯乙烯、汽油類溶劑對(duì)鋁箔進(jìn)行洗滌脫脂，然后用酸和/或堿脫脂，用流水清洗后在100℃下干燥，然后采用浸漬或滾涂類方法進(jìn)行涂裝，在100～250℃下保持5s～5min即可得到最終的親水鋁箔。
權(quán)利要求
1.一種納米親水鋁箔涂覆材料，其特征在于該涂覆材料由親水性聚合物A和親水性納米聚合物粒子B組合面或，其中親水性聚合物A包括聚醚，親水性納米聚合物粒子B包括大分子表面活性劑5-50％(wt)、丙烯酰胺20-90％(wt)、丙烯酸10-80％(wt)、可交聯(lián)的不飽和單體1-30％(wt)，親水性聚合物A與親水性納米聚合物粒子B的質(zhì)量比為1∶9～9∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米親水鋁箔涂覆材料，其特征在于聚醚為聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚或聚氧丁烯醚或其嵌段聚合物或?yàn)橥ㄟ^酯化、縮合和交聯(lián)反應(yīng)得到的改性聚醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米親水鋁箔涂覆材料，其特征在于親水性聚合物A還包括聚乙烯吡咯烷酮和其它親水性聚合物，親水性聚合物A的重量組份為聚醚69～99％、聚乙烯醇0.1～30％、聚乙烯吡咯烷酮0.1～30％、其它親水性聚合物0.1～30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米親水鋁箔涂覆材料，其特征在于其它親水性聚合物包括羧甲基纖維素、水溶性環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米親水性鋁箔涂覆材料，其特征在于大分子表面活性劑為高效聚合物型石油原油破乳劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米親水性鋁箔涂覆材料，其特征在于可交聯(lián)不飽和單體為甲基丙烯酸羥甲酯或甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯或二乙烯苯和丁二烯類含有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)雙鍵一個(gè)另外功能基團(tuán)的單體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米親水鋁箔涂覆材料，其特征在于親水性納米聚合物粒子B中還包括其它單體0.1～40％(wt)，如酯酸乙烯酯或苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯類單體。
8.一種納米親水鋁箔涂覆材料的制備方法，其特征在于以重量計(jì)算將水溶性聚合物A和甲醇加入到配料釜中常溫溶解后加入去離子水、醇溶藍(lán)、殺菌防霉劑，混均勻后加入親水性納米聚合物粒子B，再攪拌均勻后即得到納米親水鋁箔涂覆材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米親水鋁箔涂覆材料的制備方法，其特征在于水溶性聚合物A的制備方法為將乙二醇50份和氫氧化鉀加入到反應(yīng)釜中，用氮?dú)庵脫Q和抽真空，然后邊攪拌邊升溫至125±10℃再通入環(huán)氧乙烷，維持釜內(nèi)壓力0.25Mpa，保持反應(yīng)壓釜內(nèi)的溫度1小時(shí)后釜內(nèi)壓力降至0.1Mpa抽真空至0.08Mpa并保持0.5h，得到聚醚即水性聚合物A。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米親水鋁箔涂覆材料的制備方法，其特征在于親水性聚合物粒子B的制備方法為(1)將丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、大分子表面活性劑，乙二醇甲醚加入到乳化罐中進(jìn)行乳化，得到乳化單體；(2)將過硫酸胺引發(fā)劑和去離子水加入到溶解罐中，常溫?cái)嚢枋挂l(fā)劑充分溶解得到引發(fā)劑的水溶液。(3)將乳化單體、大分子表面活性劑、引發(fā)劑水溶液、乙二醇甲醚加入到聚合釜中升溫至80℃進(jìn)行聚合，最終得到親水性納米聚合物粒子。
全文摘要
納米親水鋁箔涂覆材料及其制備方法是一種主要用于鋁質(zhì)熱交換片,使之具有優(yōu)異的防腐性能。自潤(rùn)滑能力和優(yōu)異的親水性能,該涂覆材料由親水性聚合物A和親水性納米聚合物粒子B組合面或,其中親水性聚合物A包括聚醚,親水性納米聚合物粒子B包括大分子表面活性劑5－50%(wt)、丙烯酰胺20－90%(wt)、丙烯酸10－80%(wt)、可交聯(lián)的不飽和單體1－30%(wt),親水性聚合物A與親水性納米聚合物粒子B的質(zhì)量比為1∶9～9∶1,以重量計(jì)算將水溶性聚合物A和甲醇加入到配料釜中常溫溶解后加入去離子水、醇溶藍(lán)、殺菌防霉劑,混均勻后加入親水性納米聚合物粒子B,再攪拌均勻后即得到納米親水鋁箔涂覆材料。
文檔編號(hào)B05D7/20GK1342732SQ0113405
公開日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者陳志明, 巫峽, 邵利, 陳亞鳳, 韓峰 申請(qǐng)人:東南大學(xué)