CN101020798A - 一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法 - Google Patents

一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，由底涂和面涂组成，其中底涂的组成为：羟基乳液15.0～20.0wt％，氨基树脂1.5～3.0wt％，交联助剂0.05～0.5wt％，着色色浆1.5～2.5wt％，余量为混合溶剂；其中面涂分为甲、乙双组分，其中甲组分的组成为：亲水聚合物25.0～35.0wt％，亲水加强剂5.0～10.0wt％，表面活性剂0.5～3.5wt％，余量为混合溶剂；乙组分为固化剂60.0～65.0wt％，去离子水35.0～40.0wt％；施工时按甲组分∶乙组分＝9.0～11.0∶1重量百分比混合使用；本发明的底涂用量0.8～1.0g/m2，面涂用量0.3～0.5g/m2，总膜厚为30～50纳米，具有极好的附着力，初期亲水性，持续亲水性，耐酸耐碱腐蚀性，耐热性，耐臭气性，特别是持续亲水性好，接触角θ≤15°，而且空调热交换器用铝箔可预涂施工，对加工模具磨损小，并且由于涂层超薄，不影响空调热交换器铝箔翅片本身的热交换性能。

Description

一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料制备方法，特别是一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法。
背景技术：
空调机制冷时，空气中的水蒸汽凝结并附着于空调铝箔热交换器的翅片表面，一方面附着的冷凝水易在翅片间形成水桥，使空调机运转时通风阻力和噪音增加，热交换器的工作效率下降。另一方面，当冷凝水长时间附着于翅片上时，会吸附空气中的污物，会在翅片表面发生腐蚀反应，这也会降低热交换器的工作效率，同时空调机制暖时，腐蚀反应会产生主要成分为Al2O3·3H2O的白粉，并随暖风吹出，污染环境。
随着空调铝箔热交换机的高性能化、轻量化、小型化，使得翅片形状复杂化、翅片间距狭小化。由于翅片间距的缩小，冷凝水对通风阻力的影响非常显著，特别是当翅片间距小于2mm时，冷凝水的润湿面和干面的通风阻力比明显增加。
解决上述问题的方法为：先在空调热交换器用铝箔表面预涂超薄的既耐腐蚀又具有长期亲水性能的纳米涂层，形成具有亲水涂膜的空调热交换器用铝箔，再用模具加工成翅片形状复杂化、翅片间距狭小化的高性能化、轻量化、小型化的空调用热交换器，由于翅片上预涂了超薄的亲水涂膜，既不影响翅片材料铝箔的热交换性能，又能使冷凝水在其表面迅速铺展并流走。
亲水涂料如CN1405252A所公开的《空调换热翅片的亲水涂料》，其组成包括改性环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、磺酸盐类表面活性剂和去离子水，虽然该亲水涂料的持久亲水性能好，接触角θ≤15°，涂层厚度为几十纳米，但其耐酸耐碱腐蚀性能很差、耐热性较差。
亲水涂料如CN1800281A所公开的《亲水涂料及其制备方法》，其组成为水溶性丙烯酸树脂，含有机硅烷、硅溶胶、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺的水溶性有机-无机硅丙烯酸复合聚合物；虽然该亲水涂料可以单层涂布，持久亲水性好，接触角θ≤15°，但其耐酸耐碱腐蚀性能很差，而且涂层较厚，影响铝箔翅片本身的热交换性能。
亲水涂料如CN1100102C所公开的《亲水性耐蚀性兼优膜的成膜剂及其预涂膜铝箔和成膜方法》，其耐腐蚀底涂组成为水性环氧或水性丙烯酸、三聚氰胺树脂或多异氰酸脂，其亲水面涂为精制水玻璃或硅溶胶或气相二氧化硅、纤维素或丙烯酰胺及乙酰胺或硅烷及丙烯酰胺或硅烷及乙酰胺，虽然该涂层耐热性能、耐酸耐碱耐腐蚀性能较好，但持续亲水性能一般，接触角θ≤25°，且该涂层容易产生异味，并且涂层较厚，影响铝箔翅片本身的热交换性能。
综上所述，目前空调铝箔热交换器预涂亲水涂料的性能都存在着一些缺陷，要保证空调铝箔热交换器高性能化、轻量化、小型化，就显得更加困难。
发明内容：
本发明的目的是提供一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料，提高亲水涂层的附着力，初期亲水性，持续亲水性，耐酸耐碱腐蚀性，耐热性，耐臭气性，而且空调热交换器用铝箔可预涂施工，对加工模具磨损小，并且由于涂层厚度为30～50纳米，不影响空调热交换器铝箔翅片本身的热交换性能。
本发明的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料具体制备方法如下：
一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料由底涂和面涂组成，
(1)底涂的制备：依次将羟基乳液，氨基树脂，交联助剂，着色色浆，混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成；其中羟基乳液15.0～20.0wt％，氨基树脂1.5～3.0wt％，交联助剂0.05～0.5wt％，着色色浆1.5～2.5wt％，余量为混合溶剂；
(2)面涂的制备：面涂分为甲、乙双组份，其中甲组份是依次将亲水聚合物，亲水加强剂，表面活性剂，混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成，其中亲水聚合物25.0～35.0wt％，亲水加强剂5.0～10.0wt％，表面活性剂0.5～3.5wt％，余量为混合溶剂；乙组份是依次将固化剂，去离子水加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成；其中固化剂60.0～65.0wt％，去离子水35.0～40.0wt％；施工时按甲组份∶乙组份＝9.0～11.0∶1重量百分比混合使用。
本发明使用的羟基乳液其特征是羟基乳液由15.0～25.0wt％甲基丙烯酸甲酯，20.0～32.0wt％丙烯酸-β-羟乙酯，1.0～3.0wt％烯丙氧基羟丙基磺酸钠，余量为去离子水的混合物组成；固含量为47.5～50.0wt％，粘度为150～350mPa.s，pH值为4.0～5.0，乳液粒径为10～30纳米。
本发明使用的氨基树脂为聚合度为1.3～1.75的高度甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，固含量为98.0～100.0wt％。
本发明使用的交联助剂为对甲苯磺酸。
本发明使用的着色色浆由10.0～15.0wt％酞菁蓝，85.0～90.0wt％去离子水组成，其粒径为15～25纳米。。
本发明使用的混合溶剂由60.0～70.0wt％去离子水，30.0～40.0wt％异丙醇组成。
本发明使用的亲水聚合物由丙烯酸均聚物和丙烯酰胺均聚物组成，其中丙烯酸均聚物为60.0～70.0wt％，丙烯酰胺均聚物为30.0～40.0wt％；其中丙烯酸均聚物的分子量10000～15000，pH值为6.0～6.5，中和剂为氢氧化钠，溶剂为去离子水，固含量为27.0～30.0wt％；丙烯酰胺均聚物的分子量10000～15000，pH值为6.0～6.5，中和剂为氢氧化钠，溶剂为去离子水，固含量为27.0～30.0wt％。
本发明使用的亲水加强剂由40.0～50.0wt％硅溶胶，5.0～10.0wt％氨丙基三乙氧基硅烷，余量为去离子水的混合物组成；其中硅溶胶的固含量为25.0～30.0wt％，pH值为9.0～11.0，平均粒径10～15纳米。
本发明使用的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或烷基二苯醚二磺酸钠。
本发明使用的固化剂为部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，聚合度为1.8～2.5，固含量为76.0～80.0wt％，溶剂为去离子水。
本发明制备的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料，由于底涂中的羟基乳液的粒径为15～25纳米，能渗透到铝箔的氧化膜中，而且羟基含量高，和氨基交联时，交联点紧密，交联密度大，虽然施工时用量只有0.8～1.0g/m2，但交联膜的耐酸耐碱腐蚀性非常好；虽然面涂施工时用量只有0.3～0.5g/m2，但其中丙烯酸均聚物的羧基提供亲水性，而亲水加强剂中的硅溶胶、氨丙基三乙氧基硅烷、亲水聚合物和固化剂交联后耐水性、耐酸耐碱腐蚀性又非常好，固化后涂膜中的羧基就不会被水溶解带走，既保证了涂膜的物化性能，又保证了涂膜的持续亲水性能，接触角θ≤15°；亲水加强剂中的氨丙基三乙氧基硅烷中的氨基醇能防止臭味的产生，使涂膜能长期防臭；又由于成膜超薄，只有30～50纳米，不影响铝箔本身的热交换性能；而面涂中的硅溶胶含量较少，对加工模具磨损小。
具体实施方式：
实施例1-4：
(1)超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料底涂的制备：
按照表1所述配方依次将羟基乳液、氨基树脂、交联助剂、着色色浆、混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，经检验合格，过滤、计量、包装。
表1亲水涂料底涂的制备(表中各种原材料以重量百分比计)
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
羟基乳液①1.组成：甲基丙烯酸甲酯：21.0wt％丙烯酸-β-羟乙酯：25.0wt％烯丙氧基羟丙基磺酸钠：1.5wt％去离子水：52.5wt％2.指标：固含量：47.5wt％粘度：180mPa.spH：4.5粒径：25纳米) 15.3 16.5
羟基乳液②1.组成：甲基丙烯酸甲酯：18.0wt％丙烯酸-β-羟乙酯：30.0wt％烯丙氧基羟丙基磺酸钠：1.7wt％去离子水：50.3wt％ 20.0 18.0
2.指标：固含量：50.0wt％粘度：180mPa.spH：4.7粒径：25纳米
高度甲醚化三聚氰胺甲醛树脂固含量：99.0wt％聚合度：1.7 1.6 3.0 2.1 2.3
对甲苯磺酸 0.1 0.2 0.3 0.5
酞菁蓝色浆酞菁蓝：10.0wt％去离子水：90.0wt％粒径：25纳米 1.5 2.0 1.8 2.5
混合溶剂去离子水：65.0％异丙醇：35.0％ 81.5 74.8 79.3 76.7
(2)超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料面涂的制备：
a、甲组份：
按照表2所述配方依次将亲水聚合物，亲水加强剂，表面活性剂，混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，经检验合格，过滤、计量、包装。
表2亲水涂料面涂甲组份的制备(表中各种原材料以重量百分比计)
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
亲水聚合物①丙烯酸均聚物：62.0wt％分子量12000丙烯酰胺均聚物：38.0wt％分子量13000 26.0 35.0
亲水聚合物①pH：6.3亲水聚合物①固含量30.0wt％
亲水聚合物②丙烯酸均聚物：70.0wt％分子量12000丙烯酰胺均聚物：30.0wt％分子量13000亲水聚合物②pH：6.5亲水聚合物②固含量30.0wt％ 30.0 25.0
亲水加强剂①硅溶胶：40.0wt％(固含量25.0wt％；pH：9.0；平均粒径12纳米)氨丙基三乙氧基硅烷：5.0wt％去离子水：55.0wt％ 6.0 10.0 7.2
亲水加强剂②硅溶胶：45.0wt％(固含量25.0wt％；pH：9.0；平均粒径12纳米)氨丙基三乙氧基硅烷：6.0wt％去离子水：49.0wt％ 5.0
十二烷基苯磺酸钠 1.5 3.0
烷基二苯醚二磺酸钠 1.8 1.7
混合溶剂去离子水：65.0wt％异丙醇：35.0wt％ 66.5 53.2 62.0 66.1
b、乙组份：
按照表3所述配方依次将固化剂，去离子水加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，经检验合格，过滤、计量、包装。
表3亲水涂料面涂乙组份的制备(表中各种原材料以重量百分比计)
原材料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
固化剂①部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂聚合度：1.8，固含量：78.0wt％ 60.0 65.0
固化剂②部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂聚合度：2.5，固含量：79.0wt％ 60.0 65.0
去离子水 40.0 35.0 40.0 35.0
(3)超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料性能测试：
将上述表1中各实施例的底涂加入到空调铝箔生产线底涂滚涂槽中，调节滚筒间距和调节空调铝箔线速达到60米/秒，使空调铝箔上底涂量为0.8～1.0g/m2，先对空调铝箔滚涂底涂，经板温240℃烘烤12秒；再将上述表2各实施例的面漆和表3中各实施例的固化剂按9.0∶1或10.0∶1混合均匀，然后加入到空调铝箔生产线面涂滚涂槽中，调节滚筒间距和调节空调铝箔线速达到60米/秒，使空调铝箔上面涂量为0.3～0.5g/m2，对滚涂了底涂的空调铝箔滚涂面涂，经板温240℃烘烤12秒，空调铝箔下生产流水线包装。经检测，漆膜达到表4性能：
表4超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料性能检测指标
检测项目(底涂+面涂) 检测方法 检测结果
附着力 杯突(压突)5mm 无脱落
JISH4001(100/100) 无脱落
弯折试验(2T) 无脱落
初期亲水性 接触角θ(100％润湿) 5
抗挥发性冲压油 接触角θ(100％润湿) 5
持续亲水性 流水浸泡200小时后接触角θ(100％润湿) 15
耐蚀性 JISZ2371中性盐雾(500小时) 9.8级
在流动水道中流水环境下浸泡4天 9.8级
耐碱性 20％NaOH水溶液25℃浸泡5分钟 无变化
耐酸性 15％HCl水溶液25℃浸泡5分钟 无变化
耐热性 热风下200℃烘10分钟 无变化
300℃烘5分钟 轻微变黄
400℃烘2分钟 轻微变黄
臭气性 流水中浸泡100小时后室温干燥24小时，臭气评价(强5～3～1无臭) 1

Claims (10)

1、一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征在于制备方法如下：
一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料由底涂和面涂组成：
(1)底涂的制备：依次将羟基乳液、氨基树脂、交联助剂、着色色浆、混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成；其中羟基乳液15.0～20.0wt％，氨基树脂1.5～3.0wt％，交联助剂0.05～0.5wt％，着色色浆1.5～2.5wt％，余量为混合溶剂。
(2)面涂的制备：面涂分为甲、乙双组份，其中甲组份是依次将亲水聚合物、亲水加强剂、表面活性剂、混合溶剂加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成，其中亲水聚合物25.0～35.0wt％，亲水加强剂5.0～10.0wt％，表面活性剂0.5～3.5wt％，余量为混合溶剂；乙组份是依次将固化剂、去离子水加入到不锈钢搅拌器内搅拌均匀，过滤包装而成，其中固化剂60.0～65.0wt％，去离子水35.0～40.0wt％，施工时按甲组份∶乙组份＝9.0～11.0∶1混合使用。
2、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是羟基乳液由15.0～25.0wt％甲基丙烯酸甲酯，20.0～32.0wt％丙烯酸-β-羟乙酯，1.0～3.0wt％烯丙氧基羟丙基磺酸钠，余量为去离子水的混合物组成；固含量为47.5～50.0wt％，粘度为150～350mPa.s，pH值为4.0～5.0，乳液粒径为10～30纳米。
3、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是氨基树脂为聚合度为1.3～1.75的高度甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，固含量为98.0～100.0wt％。
4、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是交联助剂为对甲苯磺酸。
5、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是着色色浆由10.0～15.0wt％酞菁蓝，85.0～90.0wt％去离子水组成，其粒径为15～25纳米。
6、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是混合溶剂由60.0～70.0wt％去离子水，30.0～40.0wt％异丙醇组成。
7、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是亲水聚合物由丙烯酸均聚物和丙烯酰胺均聚物组成，其中丙烯酸均聚物为60.0～70.0wt％，丙烯酰胺均聚物为30.0～40.0wt％；其中丙烯酸均聚物的分子量10000～15000，pH值为6.0～6.5，中和剂为氢氧化钠，溶剂为去离子水，固含量为27.0～30.0wt％；丙烯酰胺均聚物的分子量10000～15000，pH值为6.0～6.5，中和剂为氢氧化钠，溶剂为去离子水，固含量为27.0～30.0wt％。
8、根据权利要求1所述的-种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是亲水加强剂由40.0～50.0wt％硅溶胶，5.0～10.0wt％氨丙基三乙氧基硅烷，余量为去离子水的混合物组成；其中硅溶胶的固含量为25.0～30.0wt％，pH值为9.0～11.0，平均粒径10～15纳米。
9、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或烷基二苯醚二磺酸钠。
10、根据权利要求1所述的一种超薄型空调铝箔热交换器用亲水涂料的制备方法，其特征是固化剂为部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，聚合度为1.8～2.5，固含量为76.0～80.0wt％，溶剂为去离子水。
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