專利名稱：蒸汽冷凝器的涂層的制作方法
蒸汽冷凝器的涂層
本發(fā)明涉及制備用于實現(xiàn)滴狀冷凝(Tropfenkondensation)的冷凝器疏水涂層 的方法以及所制備的涂層。
在冷凝裝置情況下，冷凝介質凝聚到熱傳遞面上。例如就汽輪機來說，從 渦輪流出的減壓水蒸氣將在冷凝器上凝結。常見的冷凝器包含若干基本由金屬 (大多數(shù)由合金鋼或者鈦)制成的冷凝管。
可粉令凝區(qū)分為滴狀冷凝和膜狀冷凝(Filmkondensation)。在表面能較高的金 屬材料上通常會發(fā)生膜狀冷凝。即冷凝物在金屬表面上形成連續(xù)的液膜。而滴 狀冷凝則與此相反，形成fflil滴落的液滴，從而可提高冷凝器的效率。
根據(jù)現(xiàn)有技術已知的是，iiiM冷凝管進行^7K處理產生滴狀冷凝。
例如由文)toE 833 049已知冷凝表面的硅酮涂層。此外還可以給冷凝 上四氟乙烯樹脂(Teflon)。但是其缺點在于將附加材料層涂覆在冷凝器上導 致額外的傳熱阻力。此外i^^涂層的穩(wěn)定性通常有限。
為了避免這些缺點，建議釆用化學氣相沉積(CVD)法制備疏水涂層。此外已 知例如還可按照文獻WO 99/18252所述，通過將離子注A^面來實現(xiàn)滴狀冷凝。
但是這兩種方法必須在真空條件下實施，因此產生高的方法復雜度和高成 本。無法以合理的成本在大規(guī)模工業(yè)裝置中i頓。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的至少一個缺點。本發(fā)明的目的尤其在于 提供能夠實現(xiàn)滴狀冷凝且盡可能成本有利的涂層。
通過制備用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏7iC涂層的方法實現(xiàn)了這一目的，其 中借助濕化學法將涂覆齊(J(Beschichtungsmittd)施加(aufbringen)在該冷凝器上，所 述涂覆劑包括液態(tài)溶劑和至少一種涂料，所述涂料選自包括下列的組基于氧 化硅溶膠的溶膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在 每一瞎況下相對于涂覆劑的總重
-基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料的固體含量fe0.5重量％ 。0重4% 范圍；和/或
-含氟聚合物的含量fe0.1重量^ ^5重量^范圍 禾口/或-硅酮中的固體含量&5重量％ 。0重量％范圍；禾口/或 -形成聚氨酯的成分的含量fe3重量％ 。0重量％范圍。 本發(fā)明還涉及在冷凝器情況下用于實現(xiàn)滴狀冷凝的疏水涂層，其中所述涂 層選自包括下列的組基于氧化硅的溶膠-灌艦漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于
聚氨酯的漆，并使用根據(jù)本發(fā)明的方法制得，且所述涂層的層厚tel00nm 《5lum范圍。
本發(fā)明的其它有益實施方案由從屬豐又利要求給出。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述制備用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏7]C凃層的 方法適合于產生非常薄的涂層，其中借助濕化學法將涂覆劑施加在該冷凝器上， 所述涂覆劑包括至少一種涂料，所述涂料選自包括下列的組基于氧化硅溶膠
的溶膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分。劍于冷凝器疏 水涂層而言尤其有益，因為較厚的涂層會形成導熱阻力，這可能導致冷凝作用 總體效率降低。
此外特別對于冷凝器涂層的優(yōu)點還有通過本發(fā)明所述的方法可以將薄的 疏水涂層涂覆到冷凝器上，盡管如此該涂層仍然育灘經(jīng)受冷凝器上出現(xiàn)的溫度 波動及尺寸變化。這特別有益于冷凝 層的長期穩(wěn)定性。
除此之外特別有禾U于冷凝激余層的還有通過本發(fā)明所述的方法可以將能 具有良好抗沖擊能力且因此能給冷凝器提供保護的薄疏水涂層施加到冷凝器 上。
術語涂覆劑，包括液態(tài)溶劑以及至少一種涂料，在本發(fā)明意義上尤其指液 體例如溶液以及在液相(例如液態(tài)溶齊lj)中含有固態(tài)、凝膠狀或者液態(tài)物質的 物質混合物，例如分散體比如乳液或懸浮液、溶膠、溶膠-凝膠材料或者膠體。
這些涂覆劑在施加狀態(tài)下iM呈液態(tài)，從而能夠以液體形式施加該有待施加的 涂料。
溶劑是液態(tài)溶劑。在本發(fā)明意義上，術語"液態(tài)"表示溶劑在10 100°C
鵬范圍、4她在室溫，也即18 25。C的、鵬范圍，呈液態(tài)。
這樣就能夠使得涂料溶解、乳化或者懸浮在該溶劑之中。此外還可以借助 濕化學法施加涂料。在本發(fā)明意義上，術語"溶解"表示涂料被溶解、分散、乳 化或者懸浮?？梢允褂玫娜芙饨橘|(L。semittel)優(yōu)選是溶劑(L6sungsmittel)。
對于各種涂覆劑，可按照本領域技術人員已知的常見方法(例如通過去除 豁1J)來測定固體含量(Feststoffgehalt)。固體含S^涉及的例如是涂料的干重， 其中所述干重是在不導致涂料破壞的溫度下測定的。例如可以基本根據(jù)DIN ISO 3251指弓將溶劑蒸發(fā)，^ 在125。C^t下經(jīng)過1小時的時間段將溶齊瞎 發(fā)，觀i淀可用溶膠-凝膠材料的固體含量。固體含量i^t應于施加過程中留在 基材上的涂層。
可由涂覆齊腿供的優(yōu)點在于能夠施加光滑的涂層。
另一項由此提供的優(yōu)點在于使用在施加狀態(tài)下呈液體形態(tài)的涂覆齊脂巨夠 比例如在真空條件下進行涂覆更加簡單、更加成本有利的方式制作涂層。
在本發(fā)明意義上，術語"基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料"指的是能夠以溶 膠和/或凝膠形式存在的溶膠-凝膠材料或者溶膠-凝膠體系。優(yōu)選的溶膠- ,材
料是氧化硅溶膠，尤其是二氧化硅溶膠，更〗m是經(jīng)過改性的特別是官能化氧
化硅溶膠。
可以作為涂料使用的基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料《，包括硅烷的醇溶 液和/或水溶液，更 是基于烷基硅烷和/離氧基硅烷的那些。氧化硅溶膠優(yōu) 選包括聚硅氧烷，尤其是交聯(lián)聚硅氧烷，其優(yōu)選具有經(jīng)碳鍵與硅結合的有機官 能團尤其是烷基(例如甲基)或者氟原子。溶膠- 材料^選是經(jīng)預縮合的聚硅織。
基于氧化硅溶膠的可用溶膠-凝膠材料可以經(jīng)過官能化，優(yōu)選經(jīng)過烷基和/ 或氟官能化。溶膠-凝膠材料更優(yōu)選具有氟烷基硅烷和/或皿氧基硅烷。烷基硅 烷和/或氟烷基硅烷有益于改善所形成的溶膠-凝膠漆的疏水性。
可，使用的溶膠-硅膠材料包括至少一種，化合物(更，是烷氧基硅 垸)、至少一種官能化硅烷化合物(更4，選自包括烷基硅烷和/或皿基硅烷 的組)、至少一種醇、至少一種酸和/或水。
可優(yōu)選使用的烷氧基硅烷選自包括下列的組四甲氧基硅烷(TMOS)、 四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和/或甲基三甲氧基硅'烷 (MTMS)。特別伏選的烷氧基硅烷是四乙氧基硅烷。
可 使用的烷基硅烷選自包括下列的組辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲 氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、 十八烷基三甲氧基硅烷和/或3-縮水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷。{腿的 基硅烷例如是十三氟辛基三乙氧基硅烷?？捎玫娜苣z-凝膠材料優(yōu)選包括相對于溶膠-凝膠材料的總重te50重量
% 《80重量％范圍的至少一種'烷氧基硅'烷化合物、20.5重量％ 《30重量％范 圍的至少一種烷基硅烷和/或含氟烷基硅烷、210重量％ ^70重量％范圍的醇、 重量％ ^10重量％范圍的酸和/^重量％ 《30重量％范圍的水，且各種 成分的重量含量經(jīng)過適當選擇，使得這些成分的總重不超過100重量％。
按照優(yōu)選實施方案所述，基于氧化硅溶膠的溶膠-凍艦材料的固體相對于涂 覆劑的總重在^重量％ 《15重量％范圍，{，在27重量％ ^0重量％范圍。
己經(jīng)表明，尤其是相對于溶膠-凝膠材料總重在》7重量％ ^10重量％范圍 的固體含量可以得到層厚為5,或者更小的溶膠; 漆。
基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料的tt^溶解介質選自水、酮、醇和/或酸， 特別優(yōu)選的溶解介質選自水、2-丁酮、異丙醇、乙醇、甲氧基丙醇、乙基己醇、 鹽酸、醋酸和/或硝酸。
溶膠-凝膠材料的干燥和/或硬化導致形成溶膠-凝膠漆而構成涂層。
按照本發(fā)明的其它有益實施方案所述，涂覆劑含有含氟聚合物作為涂料。 可以用結晶、半結晶和/或非晶態(tài)含氟聚合物材料制戯萬含的含氟聚合物。
4雄的是能夠溶解于或者分散于有機溶齊憂其是全氟代烴之中的含氟聚合 物。特別優(yōu)選的能夠溶解于有機溶解介質之中的含氟聚合物，尤其是非晶態(tài)含 氟聚合物。含氟聚合物優(yōu)選以溶液或者分散體形式存在于涂覆劑之中。
按照優(yōu)選實施方案所述，含氟聚合物選自聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯 (ETFE)、聚全織氧基-四氟乙烯、多氟化乙烯-丙烯、聚(乙烯-四氟乙烯)、聚 氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚(乙膝氯三氟乙烯)、2,2-E氟甲基-4,5-二氟-l,3-二氧雜環(huán)戊烯和/或其混合物。
優(yōu)選的含氟聚合物選自例如商品名為Teflon⑧AF的2,2-雙三氟甲基4,5-二 氟-U-二氧雜環(huán)戊烯、乙烯-四氟乙烯和/或聚偏氟乙烯(PVDF)，特別優(yōu)選的 是2,2-雙三氟甲基-4，5-二氟-l,3-二氧雜環(huán)戊烯。
特別有利地，含氟聚合物2,2-転氟甲基4,5-二氟-1,3-二氧雜環(huán)戊烯能夠溶
解于全氟代烴之中，所述全氟代烴例如選自全氟環(huán)己酮C8^0和/或全氟萘烷，
并且可通過溶液進行施加。
含氟聚合物相對于涂覆齊U總重的含量fe0.5重量％ 24重量％范圍，優(yōu)選 在^重量％ 。重量％范圍，更4她在21重量％ 《1.5重量％范圍。已經(jīng)表明，21重量。% ^.5重量％范圍的含量尤其育,形成層厚為5^或者更小的含
氟聚合物涂層。
厚度為5,或者更小的含氟聚合物涂層的優(yōu)點尤其在于不會阻礙經(jīng)涂覆的 冷凝器傳熱，或者僅導致很小的額外的傳熱阻力。
按照特別優(yōu)選的涂覆劑實施方案所述，涂料是硅酮，尤其是預縮合形式的 硅酮樹脂，尤其是硅酮彈性體或者硅橡膠。硅橡膠可以包含具有參與交聯(lián)反應 的基團的聚二有機硅氧烷作為基礎聚合物。，能夠通過加成交聯(lián)進行固化的 液態(tài)或者分散的硅橡膠成分。特別優(yōu)選的是低溫硬化型單組分硅橡膠分散體。 特別優(yōu)選的是可噴凃的液態(tài)硅橡膠分散體。
相對于涂覆劑總重的硅酮固體含量teio重量％ 。5重量％范圍，優(yōu)選在
215重量％ 。2重量％范圍。已經(jīng)表明，尤其是涂覆劑總重的含量在^5重量 % 《2重量％范圍的固體能夠導致形成層/^&400nm S800nm范圍的涂層。 按照優(yōu)選實施方案所述，硅酮以基于硅橡膠分散體的形式存在。例如更優(yōu) 選Wacker公司商品名為Powersi鵬、尤其是商品名為PowersM) 567的硅橡膠分散體。
按照特別優(yōu)選的涂覆劑實施方案所述，涂覆劑含有形成聚氨酯的成分作為 涂料。
優(yōu)選的形成聚氨酯的成分選自異氰酸酯和/或多元醇?？梢园凑栈瘜W計量比 使用異氰酸酯與多元醇，或者異氰酸酯或多元醇可以超量存在。
可使用的異氰酸酯優(yōu)選是脂肪族和/或芳族多異氰酸酯，尤其是選自包括下 列的組的二異氰酸酯1,3-二異氰酸根合苯、2,4-和2,6-甲苯二異氰酸酯、1,6-六 亞甲基二異氰酸酯、4,4'-和2,4-二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、二甲苯 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、對苯基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰 酸酯、環(huán)己基二異氰酸酯、多甲基多苯基異氰酸酯、1,6-十二亞甲基二異氰酸酯、 1,4-雙(異氰酸根合環(huán)己基)甲烷、五亞甲基二異氰酸酯、三亞甲基二異氰酸酯和/ 或三苯基甲烷二異氰酸酯。4繼異佛爾酮二異氰酸酯。特別^m可^il脂肪族 多異氰酸酯。
可使用的多元醇^ 自包括下列的組聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、聚酯 多元醇和/或低分子量多元醇，例如二元醇、三元醇或多元醇。伏選可使用聚酯 多元醇，例如可通過與二元羧酸反應的方式得到或多或少支化的聚酯多元醇。更4，使用育^多以濕化學法進行處理的液態(tài)異氰酸酯或者多元醇成分。
形成聚氨酯的成分相對于涂覆齊脇重的重量百分比含量在24 。5%范圍， 4腿在25 ^20%范圍，更優(yōu)選&10 ^15%范圍。
按照優(yōu)選實施方案所述，將氧化硅溶膠加入到含有異氰酸酯及多元醇成分 的涂覆劑之中?？捎玫难趸枞苣z可以具有官能化甲基、苯基和/或氟基團。
特別優(yōu)選的是，氧化硅溶膠以含有Si02納米顆粒的膠體分散體系形式存在。
按照優(yōu)選實施方案所述，涂覆劑包含
-形成聚氨酯的成分，優(yōu) 自包括下列的組異氰酸酯和/或多元醇，以
及
-含有SK32納米顆粒的膠體分散體系形式的氧化硅溶膠，相對于多元醇與異 氰酸酯成分總重的含量fel重量％ ^0重量％范圍，優(yōu)選在23重量％ 28 重量％范圍，特別優(yōu)選在》5重量％ ^6重量％范圍。
4她可使用的SA溶膠含有SA納米顆粒，iti^懸浮在醋酸丁酯之中。更 雌是其表面經(jīng)過船JC化的SK)2顆?；蚣{米顆粒，例如M甲基、苯基和/或含 氟硅烷化合物進行疏冰化。
^頓含有Si02納米顆粒的Si02溶膠的優(yōu)點特另贓于SK)2納米顆粒在溶膠 中不是以聚集形式存在，而是以膠態(tài)形式存在。另一個優(yōu)點在于可ffiil混合、 攪拌，經(jīng)由溶膠將SK32納米顆粒加入到含有異氰酸酯與多元醇成分的涂覆劑之
中。異氰酸酯與多元醇成分以及SH32溶膠iM溶解于或者分散于可混合的優(yōu)選 相同的溶解介質(例如乙酸丁酯)之中。這樣可使得Si02納米顆粒均勻分布在 涂覆劑之中，從而也能相應均勻分布在所制備的基于聚氨酯的漆之中。
加入SiOz納米顆粒特別有利于提高基于聚氨酯的漆的疏水性。
此外還有利于形成基于聚氨酯的漆的特別薄和/或光滑的涂層。
涂覆劑tt^包括
-形成聚氨酯的成分，tt^自異氰酸酯和/或多元醇，以及
-氧化硅溶膠，相對于多元醇與異氰酸酯成分總量的含量在a重量％ 《10 重量％范圍，優(yōu)選&3重量％ ^8重量％范圍，特別優(yōu)選在》5重量％ ^6重 量％范圍。
可以發(fā)現(xiàn)尤其是相對于多元醇和異氰酸酯成分總重fe3重量％ ^8重量%范圍加入氧化硅溶膠肖魏多明顯改善金屬冷凝器表面涂層的抗粘附或者抗附著 性能。
加入氧化硅溶膠有利于改善涂層的疏水性。另一個優(yōu)點在于加入氧化硅 溶膠能夠使得氧化硅尤其是Si02均勻分布在涂覆劑之中。這樣就能使得基于聚 氨酯的形成漆具有均勻分布的Sl02，從而具有均勻的疏L7K特性。
腿用于形成聚氨酯的成分和/或氧化硅溶膠的溶劑是酯、酮、芳族烴和/ 或其混合物。其它優(yōu)選的溶細，選自醋酸烷基酯。特別優(yōu)選的旨1^ 自.-醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸l-甲氧基-2-丙酯、甲基異丁酮、甲苯、二甲苯、丙 酮、甲乙酮、環(huán)己酮和/或其混合物。特別優(yōu)選的是醋酸丁酯。
涂覆劑的纟豁(KM^自水，醋酸烷基酯(^ 自醋酸乙酯，1-甲氧基_2-醋酸丙酯和/或醋酸丁酯)，酮(伏選選自丙酮，甲基異丁酮，環(huán)己酮和/或2-丁酮)，醇(itei^自甲醇，乙醇，異丙醇，丁醇，乙基己醇和/或甲氧基丙醇)， 全氟代烴(〈m^用全氟環(huán)己酮(Perfluorcyclooxanon)禾口/或全氟萘烷)禾口/或其混
合物。涂覆劑的i豁哽ifc^自包括甲苯和/或二甲苯的芳族烴。
按照優(yōu)選實施方案所述，將層厚在2l00nm 《5，范圍、優(yōu)選在^200nm 。拜范圍、特別優(yōu)選在^300nm 《liam范圍、尤其優(yōu)選在^400nm ^800nm范
圍的疏冰涂層施加在冷凝器上。
這里所述的層厚指的是涂層干燥和/或硬化后狀態(tài)的層厚。 使用制作疏水涂層的涂覆劑特別有利于形成非常薄和/或非常光滑的涂層。
這種方法的優(yōu)點在于使用本發(fā)明所述含量的涂覆劑的涂料，能夠將非常 薄的涂層均勻施加到冷凝器上。
按照^i^實施方案所述，借助濕化學法施加涂覆劑，所述濕化學法選自包 括下列的組(電)浸涂、噴射、澆注、刷涂、噴涂、流涂和/或濕涂。優(yōu)M 雌自包括浸涂法和/或噴涂法的組來施加涂覆劑。
還可以利用輥或者旋杯(Rotationsglock)來施力口涂覆劑。 由此還提供了所述方法的另一優(yōu)點，也即濕化學法能夠在事后將涂層施加
到冷凝器上。此外，濕化學法的工藝復雜性明顯低于真空法，因此成本相應更
低。特別有利的是更好地充分利用涂料，因此可以有利地節(jié)約材料。除此之外，
濕化學涂布法相對于有待涂覆的冷凝器的幾何形狀具有較高的靈活性，使得也
能均勻涂布不平坦以及外形復雜的冷凝器。濕化^^凃布法還能有益于另外改善涂層的抗劃傷強度。
在施加之前可以對將要涂布的冷凝器表面進行預處理，尤其可以選用以下 溶劑對將要涂布的冷凝器表面進行脫脂例如丙酮和/或異丙醇和/或中性清洗
劑，例如磷Kk、陽離子表面活性劑以及含有HKk的中性清洗劑。
還可以在施加涂覆劑之前對將要涂布的冷凝器表面進行酸洗，例如使用選 自下列的酸進行處理氫氟酸，鹽酸和/或硫酸，ifc^頓選自氫氟酸、鹽酸和/ 或硫酸的酸與水的混合物。這樣可以使得涂層具有更好的附著性。
用濕化學法施加了涂覆劑之后，將涂層干燥和/或硬化。優(yōu)選在硬化之前首
先使得涂層干燥。干燥^Jt4腿是室溫，更iM在^18。C ^25。C的、鵬范圍。 千燥時間優(yōu)選在aO粥中 《30 ^H中范圍，更ttit在^15 ^30射中范圍。 干燥過程有助于在涂層^化之前揮發(fā)或蒸發(fā)、^U。
也可以設想在相同溫度條件下進行干燥和硬化，例如可在230。C ^200。C 范圍的較高溫度，伏選在室溫下，更iM在^18。C ^25。C范圍的溫度。
更優(yōu)選采用光化學法或者加熱法，在^50。C 。50。C范圍的溫度、優(yōu)選在 ^0。C ^200。C范圍的溫度、特別優(yōu)選在^0 S100。C范圍的溫度使涂層硬化。
硬化時間在^5併中 。小時范圍，伏選&20併中 S1.5小時范圍，特 別^i&fe30^H中 d小時范圍。
尤其fe30併巾 S1小時的硬化時間能夠有助于經(jīng)涂覆基材具有更好的耐 腐蝕性。
也可以在較高溫度下進行硬化，例如可在^200。C 《00。CMit范圍、更優(yōu) 選在^00。C ^400。C溫度范圍進行燒結，形成例如具有含氟聚合物樹脂水分散 體的涂層。
本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏水涂層，其中所述涂層選自由
下列組成的組基于氧化硅尤其是S^2的溶膠-凝膠漆、含氟聚合物、硅酮和/ 或基于聚氨酯的漆，并使用本發(fā)明所述的方法獲得，且所述涂層的層厚在
2100nm ^5iam范圍。
按照優(yōu)選實施方案所述，層厚在^200nm 《,范圍，優(yōu)選在S00nm 《1,范圍，特別，在》400nm ^800nm范圍。
這里所述的層厚指的是涂層干燥和/或硬化后狀態(tài)的層厚。 選用基于氧化硅尤其是SiQ2的溶膠-凝膠漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆所制備的薄疏L7K涂層能夠承受冷凝器上出現(xiàn)的溫度波動和尺寸變化， 這對于冷凝激余層而言特別有益。這特別有益于冷凝 層保持長期穩(wěn)定。
除lfet外，選自基于氧化硅尤其是S^2的溶膠-凝膠漆、含氟聚合物、硅酮 禾口/或基于聚氨酯的漆所律恪的薄疏冰涂層具有良好的抗沖擊3賊，因此可以保 護冷凝器，這對于冷凝器涂層而言也特別有益。
在本發(fā)明意義上，術譜'冷凝器'指的是冷凝器表面，4繼的冷凝器例如是 汽輪機的蒸氣冷凝器。特別優(yōu)選的冷凝器是用來分離非金屬蒸氣尤其是水蒸氣 的蒸氣冷凝器。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)選自基于氧化硅尤其是Si02的溶膠-凝膠漆、含氟聚合物、 硅酮和/或基于聚氨酯的漆并且使用本發(fā)明所述方法制備的涂層尤其具有相對水 的穩(wěn)定性。這些涂層在金屬冷凝器表面上、尤，鈦和/或鋼的表面上具有良好 的附著性。這些涂層的另一個優(yōu)點在于旨灘形成光滑度更好的涂層。
選自基于氧化硅尤其是SK)2的溶膠-湊艦漆、含氟聚合物、硅酮柳或基于聚 氨酯的漆所制備的涂層的另一個優(yōu)點在于能夠提高經(jīng)涂覆冷凝器的耐腐蝕性。 這對于汽輪機的冷凝器而言特別有益，因為在高溫和高濕作用下，金屬冷凝器 通常會發(fā)生腐蝕。
4腿的含氟聚合物涂層含有2，2-雙三氟甲基-4,5-二氟-l，3-二氧雜環(huán)J^希。含 有2,2-雙三氟甲基-4,5-二氟-1,3-二氧雜環(huán)戊烯的含氟聚合物涂層有利之處在于 耐用合耐磨，還可以形成非常光滑的涂層。
可M31以上所述的方法干燥和/或硬化溶膠-凝膠材料，從而獲得{腿的溶膠 -凝膠漆。溶膠-凝膠漆中優(yōu)選含有嵌入的含皿基烷氧基硅烷。
按照tte實施方案所述，涂層由硅酮尤其是硅樹脂或者硅橡膠構成。
按照特別優(yōu)選的實施方案所述，涂層由基于聚氨酯的漆構成。
硅酮構成的涂層以及基于聚氨酯的漆所構成的涂層的優(yōu)點在于這些涂層
具有特別好的耐水性，特別能耐受溫水或高溫水。這使得能夠將硅酮構成的涂 層以及基于聚氨酯的漆所構成的涂層應用在蒸汽冷凝器之中。
育巨夠證實，選自硅酮和/或基于聚氨酯的漆制備的涂層相對于80。C、鵬水中 具有特別穩(wěn)定的疏水性。經(jīng)測定水接觸角的變化之后表明，尤其是硅酮涂層以 及基于聚氨酯的漆即使在使用了 1000小時之后，其疏水性也沒有變化或者變化 很小?；诰郯滨サ钠岣黫M是氧化硅改性尤其是SK^改性的聚氨酯漆。按照非
常特別優(yōu)選的實施方案所述，基于聚氨酯的漆含有氧化硅成分。尤其可采用將 氧化硅溶膠加入到涂覆劑中的方式使其含有氧化硅成分。
按照特別優(yōu)選的實施方案所述，基于聚氨酯的漆包括含有&02納米顆粒的
氧化硅成分。
含有Sl02納米顆粒的氧化硅成分的優(yōu)點在于，加入Sl02納米顆?？梢蕴岣?基于聚氨酯的漆的疏水性。
能夠證實，基于聚氨酯且含有氧化硅尤其是Si02的漆具有提高疏水性的作 用?；诰郯滨デ液醒趸璩煞值钠峋哂刑貏e好的長效抗粘附性能。
本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明所述方法制得的用于實現(xiàn)滴狀冷凝的經(jīng)疏水涂覆 的冷凝器。
按照優(yōu)選的實施方案所述，經(jīng)過疏水涂覆的冷凝器可以具有用于實現(xiàn)滴狀 冷凝的疏7JC涂層，所述涂層選自包括以下的組基于氧化硅尤其是Si02的溶膠-凝膠漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆；并且所述涂層的層厚在
》100nm ^5)Lim范圍，^i^在^200nm ^2拜范圍，更tte在^300nm Slnm范 圍，特別優(yōu)選在^400nm ^00nm范圍。
經(jīng)過疏水涂覆的冷凝器的優(yōu)點在于，可以具有薄的冷凝器疏水涂層。這樣 就使得經(jīng)涂覆的冷凝器不會導致或者只導致很小的傳熱阻力。
選自基于氧化硅尤其是SK)2的溶膠-灌搬漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚 氨酯的漆所制備的薄疏水涂層還能夠承受冷凝器上出現(xiàn)的溫度波動和尺寸變 化。這對于冷凝 層而言的長期穩(wěn)定性特別有利。
除此之外，選自基于氧化硅尤其是SK)2的溶膠-M^漆、含氟聚合物、硅酮 和/或基于聚氨酯的漆所制備的薄疏冰涂層具有良好的抗沖擊5鵬，因此可以保 護冷凝器，顏于冷凝^^層而言也特另陏益。
本發(fā)明還涉及一種涂覆劑，用于制備用以實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏7jC凃層， 所述涂覆劑包括液態(tài)溶劑和至少一種涂料，所述涂料選自基于氧化硅溶膠的溶 膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每J瞎況下相
對于涂覆劑總重
-基于氧化硅溶膠的溶膠-;疑膠材料的固體含量在^).5重量％ 《0重量％
范圍；禾口/或-含氟聚合物的含量te0.1重量％ 《重量％范圍；和/或
-硅酮固體含量在^5重量％ 《30重量％范圍；禾口/或
-形成聚氨酯的成分的含量&3重量％ 《0重量％范圍。
就此可完全參考以上針對所述涂覆劑所作的描述。
涂覆劑tt^包括
-形成聚氨酯的成分，tti^自包括異氰酸酯和/或多元醇的組，以及
-氧化硅溶膠，相對于多元醇與異氰酸酯成分總量的含量在^重量％ ^0
重sr。范圍，4腿在》3重1% 《8重量％范圍，特別ifci&fe5重fi0/。 《重量
%范圍。
相對于多元醇和異氰酸酯成分總重在》3重量％ 《8重量％范圍加入氧化硅 溶膠能夠獲得改善的金屬冷凝器表面涂層的抗粘附或者抗附著性能。 加入氧化硅溶膠還可有利于改善涂層的疏水性。
按照其它優(yōu)選實施方案所述，涂覆劑包含
-形成聚氨酯的成分，tt^自包括異氰酸酯和/或多元醇的組，以及
-含有Si02納米顆粒的膠體分散體系形式的氧化硅溶膠，相對于多元醇與異
氰酸酯成分總重的含量在^重量％ 《10重量％范圍，,在^重量％ 《8重 1T。范圍，特別 在^5重:1% ^6重量％范圍。
力口入Si02納米顆?？梢蕴貏e有禾lJ于提高基于聚氨酯的漆的疏水性。 此外還可以提供如下優(yōu)點通過加入Si02納米顆粒的方式形成基于聚氨酯
的漆的特別薄和/或光滑的涂層。 下面給出用來闡述本發(fā)明的實施例。 實施例1
{頓lmm厚的鈦板(ASTM B265等級(Grade) 2)作為涂層的基材。施加 之前先用異丙醇和中性清洗劑(例如Henkd公司商品名稱為P3-Neutracare 800 的產品)對其進行脫脂處理。
將3.4 g聚酯多元醇(例如Bayer AG公司商品名稱為Desmophen 670的 產品)、1.8g異佛爾酮二異氰酸酯(例如BayerAG公司商品名稱為Desmodur N3390的產品)與0.3 g Si02溶膠(例如FEW Chemicals公司商品名稱為H 4033的產品)進行混合，然后使用20g醋酸丁酉旨進行i周整，使得相對于涂覆劑 總重的固體含量約為11重量％，以制成涂覆劑。200880010999.0 在實驗室浸涂機中(T—O一P Oberflachen GmbH公司，Wiirzburg)以35 mm/min 75 mm/min的速度對鈦板進行浸涂。完,覆之后，在23。C室溫條 件下將板材干燥10分鐘，然后在80。C溫度下使涂層硬化1小時。漆厚度為 715nm。
將這樣涂覆的鈦板在80。C的去離子水中放置1000小時，其中在168、 336、 598、 819和1010小時后，根據(jù)DSA分析法(Drop-Shape-Analysis)，使用2m1 的去離子水滴作為衡量疏水性的尺度，在23。C溫度條件下，^Kriiss公司的DSA 100型接觸角測量儀上利用測量方法'座滴銜liegender Tropfen)"測定水接觸角。
結果表明，經(jīng)過放置大約1000小時之后，Si02改性聚氨酯漆的水接觸角依 然大于85°。
實施例2
亍OT lmm厚的鈦板(ASTM B265等級(Grade) 2)作為涂層的基材。施力口 之前先用異丙醇和中性清洗劑(例如Henkel公司商品名稱為P3-Neutracare 800 的產品)對其進行脫脂處理。
使用2-丁酮對硅橡膠分散體(例如Wacher Chemie公司商品名稱為 Powers鵬567的產品)進fiH周節(jié)，使得相對于涂覆劑總重的固體含量大約為22 重量％，以制成涂覆劑。
在實驗室浸涂機中(T—O—P Oberflachen GmbH公司，W加zburg)以35 mm/min 75 mm/min的i!it^鈦板進行浸涂。完成涂覆之后，在23°C室溫 條件下將板材干燥10力H中，然后在80°C溫度下使涂層硬化1小時。涂料厚 度為475 nm。
將如此涂覆的鈦板在80°C的去離子水中放置1000小時，在168、 336、 598、 819禾H 1010小時后，根據(jù)DSA分析法(Drop-Shape-Analysis) ， 4OT 2 Ml的去離子水滴作為衡量疏水性的尺度，在23°C溫度劍牛下，在Kriiss公司 的DSA100型接觸角測量儀上利用"座滴法"測定7K接觸角。
結果表明，經(jīng)過放置大約1000小時之后，硅酮涂層的水接觸角幾乎不變地 在大于110°。
與此不同，未經(jīng)涂覆的鈦板在80。C在去離子水中放置1000小時之后，水接 觸角大約為15°。
這些結果表明，這些涂層在與蒸汽冷凝器中相同的濕度環(huán)境下具有良好的穩(wěn)定性和疏水性。
權利要求
1.制備用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏水涂層的方法，其特征在于，借助濕化學法將涂覆劑施加在所述冷凝器上，所述涂覆劑包括液態(tài)溶劑和至少一種涂料，所述涂料選自包括下列的組基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每一情況下相對于該涂覆劑的總重-基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料的固體含量在≥0.5重量％～≤20重量％范圍；和/或-含氟聚合物的含量在≥0.1重量％～≤5重量％范圍；和/或-硅酮的固體含量在≥5重量％～≤30重量％范圍；和/或-形成聚氨酯的成分的含量在≥3重量％～≤30重量％范圍。
2. 根據(jù)權禾腰求1所述的用于制備冷凝器疏水涂層的方法，其特征在于，借助濕化學法施加涂覆劑，所述濕化學法選自包括下列的組(電)浸涂、噴 射、澆注、刷涂、噴涂、流涂和/或濕涂。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠 材料相對于涂覆齊媳重的固體含量fe5重量％ ^5重*%范風j媳在S重 量％ 《10重量％范圍。
4. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，含氟聚合物相對于涂 覆劑總重的含量在》0.5重量％ 《4重量。/。范圍，，在kl重量％ 。重量％范 圍，更4腿扭1重量％ ^.5重量％范圍。
5. 根據(jù)上述權利要求中任--項所述的方法，其特征在于，所述含氟聚合物選自 包括以下的組聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、聚全氟烷氧基-四氟乙烯、多氟代 的乙烯-丙烯、戮乙烯-四氟乙烯)、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚(乙 烯-氯三氟乙烯)、2,2-転氟甲S4,5-二氟-U-二氧雜環(huán)戊烯和/或其混合物。
6. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，硅酮相對于涂覆劑總 重的固體含量在》10重量％ 。5重量％范圍，tt^fel5重量％ 。2重量％ 范圍。
7. 根據(jù)，權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，硅酮以基于硅橡膠的 分散體的形式存在。
8. 根據(jù)上述權禾腰求中任一項所述的方法，其特征在于，形成聚氨酯的成分相對于涂覆劑總重的含量在^4重量％ 。5重量％范圍，優(yōu)選在25重量％ 。0 重量％范圍，更4皿在210重量％ 《15重量％范圍。
9. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述涂覆劑包括- 形成聚氮酯的成分，優(yōu)皿自包括異氰酸酯和/或多元醇的組，以及- 含有SK32納米顆粒的膠體分散體系形式的氧化硅溶膠，相對于多元醇 與異氰酸酯成分總重的含量4，ifel重量％ ^0重量％范圍，更^i&fe3重 量％ 《8重;1%范圍，特另iKMfe5重量X 《6重ly。范圍。
10. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將層厚在^100nm 《Mm范圍、伏逸在^200nm ^2Mm范圍、更^it在^300nm ^lMm范圍、尤其 tt^在2400nm S800nm范圍的疏L7K涂層施加在所述冷凝器上。
11. 用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏冰涂層，其特征在于，所述涂層選自包括下列 的組基于氧化硅的溶膠- 鵬漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆，通 過使用權利要求1 10中任一項所述的方法獲得，且所述涂層的層JTO ^100nm ^5^m范圍。
12. 根據(jù)權禾腰求ll所述的疏冰涂層，其特征在于，所述層厚趙00nm ^2nm 范圍，伏選te300nm ^ljum范圍，特別ifc^在^400nm ^00nm范圍。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的疏水涂層，其特征在于，所述基于聚氨酯的漆 包括含有SiCb納米顆粒的氧化硅成分。
14. 根據(jù)權利要求1 10中任一項所述方法制備的用于實現(xiàn)滴狀冷凝的經(jīng)疏u^ 涂覆的冷凝器。
15. 涂覆劑，用于制備用以實5見滴狀冷凝的冷凝器船JC凃層，其特征在于， 所述涂覆劑包括液態(tài)溶齊訴瞎少一種涂料，所述涂料選自包括下列的組基于 氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中 在每」隋況下相對于涂覆劑的總重- 基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料的固體含量在20.5重量％ 。0重量 %范圍；禾口/或- 含氟聚合物的含量在20.1重量％ 3重量％范圍；禾口/或- 硅酮固體含量&5重量％ ^30重*%范圍；禾口/或- 形成聚氨酯的成分的含量在S重量％ 。0重量％范圍。
16.根據(jù)權禾腰求15所述的涂覆劑，其特征在于，所述涂覆劑包括.-- 形成聚氨酯的成分，伏選選自包括異氰酸酯和/或多元醇的組，以及- 含有S仏納米顆粒的膠體分散體系形式的氧化硅溶膠，相對于多元醇與異氰酸酯成分總重的含量^i^fel重量％ 《10重量％范圍，更優(yōu)選在s重量％ ^8重量y。范圍，特別優(yōu)選在a重量％ 《重量％范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備用于實現(xiàn)滴狀冷凝的冷凝器疏水涂層的方法，其中借助濕化學法將涂覆劑施加在該冷凝器上，所述涂覆劑包括液態(tài)溶劑和至少一種涂料，所述涂料選自基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每一情況下相對于涂覆劑總重基于氧化硅溶膠的溶膠-凝膠材料的固體含量在＞0.5重量％～≤20重量％范圍；和/或含氟聚合物的含量在＞0.1重量％～≤5重量％范圍；和/或硅酮固體含量在＞5重量％～≤30重量％范圍；和/或形成聚氨酯的成分的含量在＞3重量％～≤30重量％范圍。
文檔編號F28F13/18GK101663555SQ200880010999
公開日2010年3月3日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年3月30日
發(fā)明者A·格拉斯曼, M·韋德哈斯, R·根斯勒 申請人:西門子公司