一種防霜涂料、涂層及其制備方法以及在蒸發(fā)器的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蒸發(fā)器防霜涂料及其涂層的制備方法與應(yīng)用。一種蒸發(fā)器防霜涂料，主要包括丙烯酸樹(shù)脂，氟硅烷，納米粒子，功能型助劑和溶劑。本發(fā)明還提供該涂料的制備方法，由該涂料固化形成的涂層，制備該涂層的涂覆方法，以及在制冷設(shè)備與空氣源熱泵的蒸發(fā)器表面或者其他冷表面形成防霜涂層的應(yīng)用。本發(fā)明的防霜涂料，制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，施工方便，適用范圍廣，固化形成的防霜涂層疏水性強(qiáng)，防霜性能優(yōu)異。該涂料與涂層應(yīng)用于制冷設(shè)備與空氣源熱泵的蒸發(fā)器表面或者其他冷表面，能夠有效延緩冰霜的形成，提高設(shè)備的正常使用效率，并使除霜更加容易，降低除霜時(shí)電能的消耗。
【專利說(shuō)明】一種防霜涂料、涂層及其制備方法以及在蒸發(fā)器的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)、化工、材料、能源等【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種防霜涂料、涂層及其制備方法以及在蒸發(fā)器的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)霜與結(jié)冰現(xiàn)象普遍存在，給我們的生活與生產(chǎn)帶來(lái)極大的不便:降低設(shè)備的運(yùn)行效率，造成不必要的能源浪費(fèi)，導(dǎo)致安全隱患甚至災(zāi)難性事故等。其中，在冰箱等制冷設(shè)備以及空調(diào)等空氣源熱泵的蒸發(fā)器表面或者其他冷表面，結(jié)霜現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。
[0003]直冷式冰箱冷凍室中的蒸發(fā)器通常安裝在抽屜隔層位置，表面極易結(jié)霜，既不美觀又影響使用，除霜的方法通常是將冰箱人為斷電，使蒸發(fā)器表面溫度回升，這樣就要暫停冰箱的正常使用，影響食物的保存，給人們帶來(lái)不便。另外，由于霜層的存在，大大降低了冰箱等制冷設(shè)備的運(yùn)行效率。有研究表明，霜層厚度每增加5_，設(shè)備的換熱效率要下降達(dá)20%,導(dǎo)致能耗增加。對(duì)于風(fēng)冷式冰箱而言，蒸發(fā)器通常安裝在冰箱箱體的夾層中，雖然冰箱內(nèi)部基本看不到冰霜，但在蒸發(fā)器表面仍然會(huì)有冰霜產(chǎn)生，同樣會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行效率。為了消除冰霜對(duì)制冷效果的影響，這類冰箱會(huì)定時(shí)自動(dòng)對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行電加熱除霜，進(jìn)一步加大了電能的消耗。與風(fēng)冷式冰箱類似，還有諸多制冷設(shè)備同樣采用電加熱的方式進(jìn)行除霜。
[0004]此外，空調(diào)等空氣源熱泵的蒸發(fā)器表面，也容易的冰霜的產(chǎn)生，導(dǎo)致傳熱效率下降，制熱效果受到影響。這類設(shè)備也會(huì)進(jìn)行定時(shí)的除霜運(yùn)行，與制冷設(shè)備類似，空氣源熱泵在除霜時(shí)同樣會(huì)暫停設(shè)備的正常運(yùn)行，并加大能耗。以2011年的數(shù)據(jù)為例，我國(guó)用于冰箱、空調(diào)除冰的電力損耗多達(dá)2880億度，相當(dāng)于三峽水電站年發(fā)電量的3倍。
[0005]即使制冷設(shè)備與空氣源熱泵帶有除霜功能，也容易產(chǎn)生新的問(wèn)題。設(shè)備的除霜程序通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)室工況進(jìn)行設(shè)定，但是結(jié)霜會(huì)受到諸多因素的影響。如果除霜程序設(shè)定不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)除霜頻繁、除霜不徹底的現(xiàn)象，蒸發(fā)器表面冰霜融化后殘留在表面的水或冰晶，會(huì)導(dǎo)致下一個(gè)循環(huán)中冰霜的產(chǎn)生更加迅速，進(jìn)一步縮短除霜周期，影響到設(shè)備的正常使用。在冰箱、空調(diào)等設(shè)備的除霜方面，我們消耗了大量的電能。
[0006]綜上所述，冰箱、冷庫(kù)等制冷設(shè)備以及空調(diào)、空氣能熱水器等空氣源熱泵的蒸發(fā)器表面和其他冷表面的防霜具有極為重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。本發(fā)明制備的蒸發(fā)器防霜涂料，成膜形成涂層之后，表面具有疏水性甚至超疏水性，水滴的靜態(tài)接觸角可達(dá)120-160°，接觸角滯后小于20°。在該涂層表面對(duì)水的黏附力小，冷凝水滴呈珠狀，易于從表面滾落，難以在表面積聚。通過(guò)本發(fā)明的防霜涂料涂覆在蒸發(fā)器表面或者其他冷表面形成的防霜涂層，結(jié)霜的延緩可達(dá)60-120min。同時(shí)，水滴與表面的接觸面積減小，表面與水滴之間的熱傳遞受到抑制，能夠延緩冷凝水結(jié)冰。另外，該涂層能夠減小冰霜與表面之間的黏附力，使得除霜更為容易，從而節(jié)約除霜時(shí)的電能消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種蒸發(fā)器防霜涂料及其制備方法。[0008]本發(fā)明的目的還在于提供一種蒸發(fā)器防霜涂層及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的還在于提供一種蒸發(fā)器防霜涂料及其涂層的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種蒸發(fā)器防霜涂料主要由丙烯酸樹(shù)脂、氟硅烷、納米粒子、功能型助劑、溶劑組成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由丙烯酸樹(shù)脂組成，優(yōu)選為含氟或含硅丙烯酸樹(shù)脂。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由丙烯酸樹(shù)脂組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-80%，優(yōu)選為20-60%。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由氟硅烷組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_20%，優(yōu)選為1_15%，更優(yōu)選為 1-12%。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由納米粒子組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_20%，所述納米粒子為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米二氧化鋯、納米氧化鋅、納米氧化鋁、納米氧化錫、納米氧化銦錫、納米碳酸鈣。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由功能型助劑組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-20%，所述功能型助劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，所述涂料由溶劑組成，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-80%，所述溶劑包括乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一種或幾種。
[0017]本發(fā)明還提供一種蒸發(fā)器防霜涂料的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程:
(I)將納米粒子與功能型助劑加入到一定量溶劑中，通過(guò)機(jī)械攪拌、超聲分散、球磨分散中的一種或者幾種方式進(jìn)行分散一定的時(shí)間，得到納米粒子分散液；或者直接使用購(gòu)買的納米粒子分散液。
[0018](2)向上述納米粒子分散液中加入溶劑、丙烯酸樹(shù)脂、氟硅烷，通過(guò)機(jī)械攪拌、超聲分散、球磨分散中的一種或者幾種方式進(jìn)行分散一定的時(shí)間，得到蒸發(fā)器防霜涂料。
[0019]本發(fā)明還提供一種蒸發(fā)器防霜涂層，其特征在于，所述涂層包括上述防霜涂料和
基材O
[0020]根據(jù)本發(fā)明，所述的基材選自鐵、碳鋼、不銹鋼、銅、鋁、鋁合金等金屬或合金，以及表面進(jìn)行噴塑處理后的上述基材。
[0021]本發(fā)明還提供一種防霜涂層的制備方法，其特征在于，將上述防霜涂料涂覆在基材表面，在適當(dāng)?shù)臈l件下固化成膜獲得防霜涂層。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，所述涂覆方式包括刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂等施工方式中的一種或幾種。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，所述固化成膜，可以是防霜涂料在室溫下干燥成膜，也可以是加熱固化成膜。
[0024]優(yōu)選地，所述方法包括:將所述防霜涂料以刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂等方式涂覆在基材表面，在適當(dāng)?shù)臈l件下固化成膜，獲得防霜涂層。
[0025]本發(fā)明還提供一種上述防霜涂料及其涂層在蒸發(fā)器表面或者其他冷表面防霜中的應(yīng)用。
[0026]本發(fā)明還提供一種蒸發(fā)器表面或者其他冷表面防霜的方法，所述方法包括將上述防霜涂料以刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂等方式涂覆在基材表面。優(yōu)選地，所述方法還包括將涂覆在基材表面的防霜涂料經(jīng)固化成膜形成涂層。
[0027]本發(fā)明的防霜涂料及其涂層，相比其他類似材料具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)工藝簡(jiǎn)單:本發(fā)明所述防霜涂料的制備工藝簡(jiǎn)單易行，如將所述納米粒子在溶劑中進(jìn)行分散之后，與丙烯酸樹(shù)脂、氟硅烷共混就可以獲得防霜涂料；所述防霜涂料的施工工藝簡(jiǎn)單，可以通過(guò)刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂的方式涂覆在基材表面。
[0028](2)適用范圍廣，易于大面積施工:所述防霜涂料能廣泛適用于鐵、鋼、銅、鋁、鋁合金等金屬及合金表面，而且可以通過(guò)刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂的方式進(jìn)行大面積施工。
[0029](3)防霜性能優(yōu)異:所述防霜涂料在基材表面形成的防霜涂層具有疏水性，一方面能夠避免冷凝水或者冰霜在蒸發(fā)器等冷表面的積累，延緩冰霜的形成；另一方面能夠降低除霜時(shí)的能量消耗，使形成的冰霜能夠在表面溫度略高于零度時(shí)輕易脫落。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明試驗(yàn)實(shí)例I示意圖；
圖2是本發(fā)明試驗(yàn)實(shí)例2不意圖；
圖3是本發(fā)明試驗(yàn)實(shí)例3不意圖；
圖4是本發(fā)明試驗(yàn)實(shí)例4示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0032]實(shí)施例1
(1)取40mL丙酮、40mL乙酸乙酯、20mL乙醇混合配制成混合溶劑；
(2)向上述混合溶劑中加入30g納米二氧化娃通過(guò)機(jī)械攪拌30min分散均勻,加入0.15硅烷偶聯(lián)劑繼續(xù)攪拌20min，得到納米粒子分散液；
(3)將2g氟硅烷加入到納米粒子分散液中，通過(guò)機(jī)械攪拌IOmin分散均勻；
(4)將12g丙烯酸樹(shù)脂加入到納米粒子分散液中，通過(guò)機(jī)械攪拌分散2h，得到防霜涂
料；
(5)將防霜涂料均勻涂覆在鋁片表面，將鋁片置于80°C烘箱中4h成膜，得到具有防霜涂層的招片。
[0033]實(shí)施例2
(1)將50g納米氧化鋅乙醇分散液(納米氧化鋅含量40%)與50g丁酮混合，通過(guò)機(jī)械攪拌30min混合均勻；
(2)將2g氟硅烷加入到納米粒子分散液中，通過(guò)機(jī)械攪拌分散IOmin；
(3)將20g丙烯酸樹(shù)脂加入到納米粒子分散液中，通過(guò)機(jī)械攪拌分散2h，得到防霜涂料。 [0034](4)將防霜涂料均勻涂覆在鋁片表面，將鋁片置于100°C烘箱中2h成膜，得到具有防霜涂層的鋁片。
[0035]試驗(yàn)實(shí)例I
對(duì)上述實(shí)施例1中制備的表面具有所述防霜涂層的鋁片進(jìn)行水滴靜態(tài)接觸角的測(cè)試，測(cè)得的水滴靜態(tài)接觸角為127°，如圖1所示，接觸角滯后為10°。
[0036]試驗(yàn)實(shí)例2對(duì)上述實(shí)施例2中制備的表面具有所述防霜涂層的鋁片進(jìn)行水滴靜態(tài)接觸角的測(cè)試，測(cè)得的水滴靜態(tài)接觸角為120°，如圖2所示，接觸角滯后為14°。
[0037]試驗(yàn)實(shí)例3
對(duì)上述實(shí)施例1中制備的表面具有所述防霜涂層的鋁片進(jìn)行防霜測(cè)試，環(huán)境溫度為19°C，相對(duì)溫度為40%，鋁片表面溫度為-14.5°C，測(cè)量鋁片表面的霜層厚度的變化，同時(shí)以未涂覆防霜涂料的鋁片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。2h后，未涂覆防霜涂料的鋁片表面霜層厚度為
2.35mm，具有所述防霜涂層的鋁片表面霜層厚度為0.47mm。霜層厚度隨時(shí)間的變化如圖3所示。
[0038]試驗(yàn)實(shí)例4
對(duì)上述實(shí)施例2中制備的表面具有所述防霜涂層的鋁片進(jìn)行防霜測(cè)試，環(huán)境溫度為21°C，相對(duì)溫度為50%，鋁片表面溫度為-15.(TC，測(cè)量鋁片表面的霜層厚度的變化，同時(shí)以未涂覆防霜涂料的鋁片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，2h后，未涂覆防霜涂料的鋁片表面霜層厚度為
2.85mm，具有所述防霜涂層的鋁片表面霜層厚度為0.62mm。霜層厚度隨時(shí)間的變化如圖4所示。
[0039] 以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種防霜涂料，其特征在于:按重量百分比包括如下成份:丙烯酸樹(shù)脂10-80%、氟硅烷1-20%、納米粒子1_20%、功能性助劑0-20%、溶劑20-80%。
2.如權(quán)利要求1所述的防霜涂料，其特征在于:按重量百分比包括如下成份:丙烯酸樹(shù)脂20-60%、氟硅烷1-15%、納米粒子1_20%、功能性助劑0_20%、溶劑20_80%。
3.如權(quán)利要求1所述的防霜涂料，其特征在于:所述丙烯酸樹(shù)脂為含氟或含硅丙烯酸樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求1所述的防霜涂料，其特征在于:所述納米粒子為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米二氧化鋯、納米氧化鋅、納米氧化鋁、納米氧化錫、納米氧化銦錫、納米碳酸鈣中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的防霜涂料，其特征在于:所述功能型助劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的防霜涂料，其特征在于:所述溶劑包括乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一種或幾種。
7.一種防霜涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)納米粒子分散液的制備:將納米粒子與功能型助劑加入到一定量溶劑中，通過(guò)機(jī)械攪拌、超聲分散、球磨分散中的一種或者幾種方式進(jìn)行分散一定的時(shí)間，得到納米粒子分散液；或者直接使用購(gòu)買的納米粒子分散液； (2)向上述納米粒子分 散液中加入剩余的溶劑、丙烯酸樹(shù)脂、氟硅烷，通過(guò)機(jī)械攪拌、超聲分散、球磨分散中的一種或者幾種方式進(jìn)行分散一定的時(shí)間，得到蒸發(fā)器防霜涂料。
8.一種防霜涂層，其特征在于，所述涂層包括如權(quán)利要求1所述的防霜涂料和基材，所述的基材選自鐵、碳鋼、不銹鋼、銅、鋁、鋁合金等金屬或合金，以及表面進(jìn)行噴塑處理后的上述基材。
9.一種防霜涂層的制備方法，其特征在于，將上述防霜涂料涂覆在基材表面，固化成膜獲得防霜涂層，所述涂覆方式包括刷涂、輥涂、噴涂、浸涂、淋涂等施工方式中的一種或幾種，所述固化成膜，為防霜涂料在室溫下干燥成膜或是加熱固化成膜中的一種。
10.一種如權(quán)利要求1所述的防霜涂料及其涂層在蒸發(fā)器表面或者其他冷表面防霜中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104017444SQ201410234127
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】呂健勇, 王健君, 邵文義, 邵永明 申請(qǐng)人:寧波諾沃新材料科技有限公司