CN104693853B - 金属表面防腐抗菌涂料和换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属表面防腐抗菌涂料和涂有该涂料的换热器，该涂料包含如下质量百分含量的成分：如下质量百分含量的成分：环氧树脂10‑15.7%，固化剂15‑18.3%，着色剂4‑5.5%，蜡6‑8%，乙二醇单丁醚6‑7.5%，水40‑59%。上述金属表面防腐抗菌涂料施工方便，防护效果好，接触角在155°以上，表现出超级疏水性，具有很强的抗老化性和抗腐蚀能力，而且上述涂料为水性涂料，不需要化学溶剂，完全环保，应用于换热器金属表面，具有良好的防腐抗菌，给换热器很好的防护，并降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种金属表面防腐抗菌涂料和换热器。
背景技术
目前国内换热器保护的现有技术是亲水涂层+防腐蚀层防护技术。亲水性铝箔表面具有较强的亲水性，在空调上使用，能使热空气中的水分在换热片上凝结的水珠易于铺展开而顺着片材向下流走，这样可以避免因换热片之间的水珠“搭桥”而影响换热器的通风效果，可改善热交换器的耐腐蚀性和耐候性，延长热交换器的使用寿命。
但是亲水涂层技术还是存在如下问题：
1、由于是预处理，在铝箔分切和冲压过程中会破坏亲水涂层，防护效果大打折扣；
2、铝箔表面的水膜会导致铜、铝之间产生电化学腐蚀；
3、亲水铝箔的亲水膜会随时间的推移而老化，氧化，亲水性能会明显衰退，使得制冷过程中产生冷凝水，在铝箔翅片间形成水桥，堵塞循环风道，导致制冷效果逐年衰减；
4、亲水涂层不具有防腐蚀能力，在实际操作中需加上一层防腐蚀层，增加了涂层厚度，影响换热效果；
5、亲水涂层处理前需对铝箔进行化学氧化，严重污染环境。
发明内容
有鉴于此，提供一种耐候性好、高光泽的金属表面防腐抗菌涂料和换热器。
一种金属表面防腐抗菌涂料，其包含如下质量百分含量的成分：
环氧树脂10-15.7%，
固化剂15-18.3%，
着色剂4-5.5%，
蜡6-8%，
乙二醇单丁醚6-7.5%，
水40-59%，
所述环氧树脂为水基自蚀环氧树脂；
所述水基自蚀环氧树脂是依次采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理获得的，采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理时，设双酚A型环氧树脂E44的用量为10质量份，则对氨基苯甲酸和苯乙烯的用量分别为12质量份和9质量份、10.5质量份和8质量份或者10.5质量份和7.5质量份。
以及，一种换热器，其包括换热器主体，所述换热器主体具有金属表面，所述金属表面具有涂层，所述涂层包含如上所述的金属表面防腐抗菌涂料。
与现有技术（亲水涂层）相比，上述金属表面防腐抗菌涂料具有如下优越性：
1、施工方便，可进行后处理，以涂装在换热器表面为例，待换热器完全加工成型后进行浸泡或者喷涂，360度防护，防护效果好；
2、具有超级疏水性；其接触角为155°，携水量为普通铝箔的0.235倍，亲水铝箔的41.75分之一；
3、抗老化性很强，能保持防腐蚀和节能效果不随时间的推移而衰退；
4、涂料本身就具有较强的抗腐蚀能力，不需要加涂防腐蚀涂层，上述金属表面防腐抗菌涂料形成的涂层已经受住了《国际盐雾测试标准》10000h中性盐雾测试。
5、上述涂料为水性涂料，不需要化学溶剂，完全环保。
附图说明
图1为采用本发明实施例的涂料后换热器的能耗图。
图2为本发明实施例的涂料应用于换热器的抗菌效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种金属表面防腐抗菌涂料，其包含如下质量百分含量的成分：
环氧树脂10-15.7%，
固化剂15-18.3%，
着色剂4-5.5%，
蜡6-8%，
乙二醇单丁醚6-7.5%，
水40-59%，
所述环氧树脂为水基自蚀环氧树脂。
环氧树脂优选为水基自蚀环氧树脂，所述水基自蚀环氧树脂包含双酚A型环氧树脂E44、苯乙烯和对氨基苯甲酸。环氧树脂在涂料中的质量百分含量优选为12-13.7%。所述水基自蚀环氧树脂是依次采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理获得的，采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理时，设双酚A型环氧树脂E44的用量为10质量份，则对氨基苯甲酸和苯乙烯的用量分别为12质量份和9质量份、10.5质量份和8质量份或者10.5质量份和7.5质量份。其中，双酚A型环氧树脂E44由无锡树脂厂生产，环氧值为0.435；苯乙烯由广州市中业化工有限公司生产；对氨基苯甲酸由中国五联化工厂生产。
固化剂为Waterpoxy 751 水性改性胺，以能够制备出性能稳定的环氧树脂水溶液的二乙醇胺，由德国科宁公司(Cognis)生产。所述着色剂为聚胺酯色浆，由广州宝升聚氨酯科技有限公司生产。固化剂在涂料中的质量百分含量为16-17.3%，所述着色剂在涂料中的质量百分含量为5-5.5%。
乙二醇单丁醚在涂料中的质量百分含量为6.5-7%。所述蜡在涂料中的质量百分含量为6-8%。涂料为疏水性，其接触角不低于155°，涂料携水量为普通铝箔的0.235倍，亲水铝箔的41.75分之一，详细的疏水性能如表1所示。涂料较大的接触角和微小的携水量保证了其超级疏水性，一方面拒绝电化学腐蚀，另一方面降低了水膜对换热器换热效果的影响。水、氧气、酸、碱是产生腐蚀的重要因素。
表1疏水效果对比图（ECRA-SHM为本实施例涂料代号）
注：表中特定条件指在50-60%湿度环境下；X代表倍数。
由表1中的疏水测试报告，总结如下：
1、本实施例涂料每平米的承水量比全新未加工铝片低4.25倍。
2、亲水铝片的承水量最高，每平米的承水量是ECRA-SHM的41.75倍。
本发明实施例的涂料适用于空调换热器表面，通过浸泡或喷涂方法将涂料在空调换热器金属表面形成涂层。因此，本发明实施例还提供一种换热器，其包括换热器主体，所述换热器主体具有金属表面，所述金属表面具有涂层，所述涂层包含如上所述的金属表面防腐抗菌涂料。由于本发明实施例的涂料具有超级疏水性，使换热器金属表面始终保持干燥清洁，从而不易生锈、生菌。干燥的表面也更利于散热，可最大限度保持空调散热性能。本发明实施例的涂料经过检测符合美国FDA食品检验要求，喷涂后的散热器能在长时间内保持高效率，使能耗不升高；普通换热器因为腐蚀、生锈、灰尘、油污、霉菌等原因能耗不断上升，造成巨大浪费。通过实际应用表明，采用民本发明实施的涂料的换热器可增加进风量18%。
本发明实施的涂料形成的涂层按操作规范施工后具有很强的抗老化性，保持防腐蚀和节能效果不随时间的推移而衰退。
以下对本实施例涂料施工形成的涂层进行各项性能测试。
能耗
具体能耗效果如图1所示，由图可知，随着时间的推移，未涂涂料的换热器每年以20%耗电量增加，涂有本发明实施例的涂料的换热器耗电量则基本维持不变。因此，涂有本发明实施例的涂料涂层的换热器能大大节约能耗。
附着力
本发明实施涂料的涂层附着力性能如下表2所示。
表2 本发明实施涂料的涂层附着力性能数据
| 心轴尺寸（英寸） | 样品1 | 样品2 | 样品3 | 样品4 | 样品5 |
| 1” | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% |
| 3/4” | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% |
| 5/8” | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% |
| 1/2” | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% |
| 3/8” | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% | NCD/100% |
注：NCD/100%是指未检测到裂缝；100%附着。
柔韧性
对涂料涂层样品的柔韧性测试结果表明，所有的涂有涂层的库存板片都通过柔韧性测试给出的要求（每个轴尺寸的都通过了）。涂有涂层的板展示出对测试物很好的柔韧性和附着性。
抗菌性
涂料抗菌效果请参阅图2，由图可知，随着时间的推移，未涂涂料的金属表面单位平米含菌量在十四个月里不断增长（，涂有涂料的金属表面的含菌量则基本维持不变。涂有涂层的换热器有显著的抗菌效果。
上述涂料施用于换热器表面，施用时，有浸泡和喷涂两种灵活的操作方式：
1. 浸泡
将换热器主体浸泡于浸泡池中，30秒后取出并沥干，放入160℃烤箱中烘烤20分钟即可。此操作方法效果最为完美，适用于在换热器生产厂家进行操作，全方位保护。
2. 喷涂
用高压喷枪对换热器主体金属表面进行喷涂，放入烤箱烘烤或者待其自然固化。适用于已安装的换热器或者小规模使用的场合。
以下通过多个实施例来举例说明金属表面防腐抗菌涂料的各种组成及其制备方法，以及其性能等方面。
实施例1：按照表3中实施例1的配比准备各成分。先在装有电动搅拌棒、回流冷凝管、温度计的四颈瓶中，加入规定量的双酚A型环氧树脂E44，再加入乙二醇单丁醚，通氮气保护，升温并控制温度在85±1℃，搅拌使环氧树脂溶解后，加入一定比例的对氨基苯甲酸，在85±1℃，氮气保护下反应3小时，再加入一定比例的苯乙烯进行改性，于氮气保护下反应1小时。然后，按比例加入Waterpoxy 751 水性改性胺固化剂、聚胺酯色浆、蜡和水进行搅拌均匀，待其降至室温，出料，即为换热器专用纳米防护涂料。
对比例1：去掉E44，按照表3中的配比准备各成分，步骤同上，做涂料的防腐对比，性能大幅下降，表明E44在对涂料的防腐效果上具有很大贡献。
实施例2：按照表3中实施例2的配比准备各成分。先在装有电动搅拌棒、回流冷凝管、温度计的四颈瓶中，加入规定量的双酚A型环氧树脂E44，再加入乙二醇单丁醚，通氮气保护，升温并控制温度在85±1℃，搅拌使环氧树脂溶解后，在85±1℃，氮气保护下反应2小时，于氮气保护下反应3小时。然后，按比例加入Waterpoxy 751 水性改性胺固化剂、聚胺酯色浆、蜡和水进行搅拌均匀，待其降至室温，出料，即为换热器专用纳米防护涂料。
对比例2：去掉对氨基苯甲酸、苯乙烯，按照表3中的配比准备各成分，步骤同上，做涂料的防腐对比，性能大幅下降，氨基苯甲酸、苯乙烯在对涂料的防腐效果上具有很大贡献。
实施例3：按照表3中实施例3的配比准备成分。先在装有电动搅拌棒、回流冷凝管、温度计的四颈瓶中，加入规定量的双酚A型环氧树脂E44，再加入乙二醇单丁醚，通氮气保护，升温并控制温度在85±1℃，搅拌使环氧树脂溶解后，在85±1℃，氮气保护下反应4小时，于氮气保护下反应1.5小时。然后，按比例加入Waterpoxy 751 水性改性胺固化剂、聚胺酯色浆、蜡和水进行搅拌均匀，待其降至室温，出料，即为换热器专用纳米防护涂料。
对比例3：去掉乙二醇单丁醚，按照表3中的配比准备各成分，步骤同上，做涂料的防腐对比，性能大幅下降，乙二醇单丁醚在对涂料的防腐效果上具有很大贡献。
表3 各实施例及对比例的组成、含量以及相关性能
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，包含如下质量百分含量的成分：
环氧树脂 10-15.7%
固化剂 15-18.3%
着色剂 4-5.5%
蜡 6-8%
乙二醇单丁醚 6-7.5%
水 40-59%
所述环氧树脂为水基自蚀环氧树脂；
所述水基自蚀环氧树脂是依次采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理获得的，采用对氨基苯甲酸和苯乙烯对双酚A型环氧树脂E44进行改性处理时，设双酚A型环氧树脂E44的用量为10质量份，则对氨基苯甲酸和苯乙烯的用量分别为12质量份和9质量份、10.5质量份和8质量份或者10.5质量份和7.5质量份。
2.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述固化剂为Waterpoxy751 水性改性胺，所述着色剂为聚氨酯色浆。
3.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述环氧树脂在涂料中的质量百分含量为12-13.7%。
4.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述固化剂在涂料中的质量百分含量为16%-17.3%，所述着色剂在涂料中的质量百分含量为5%-5.5%。
5.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述乙二醇单丁醚在涂料中的质量百分含量为6.5%-7%。
6.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述蜡在涂料中的质量百分含量为6.5-7%。
7.如权利要求1所述的金属表面防腐抗菌涂料，其特征在于，所述涂料为疏水性，其接触角不低于155°。
8.一种换热器，其包括换热器主体，所述换热器主体具有金属表面，其特征在于，所述金属表面具有涂层，所述涂层包含如权利要求1-7任一项所述的金属表面防腐抗菌涂料。
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