CN106479252A - 一种疏水铝箔的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏水铝箔的制备方法，在制备疏水铝箔的过程中，将大弥散粒子和小弥散粒子加入到疏水涂料中并搅拌均匀，小弥散粒子会随机依覆在大弥散粒子表面，疏水涂料固化的同时会使得小弥散粒子固定依覆在大弥散粒子表面，从而会使得疏水铝箔的表面凹凸不平，增大了疏水铝箔的表面的粗糙度，进而可以提高疏水铝箔的接触角，可以使得疏水铝箔的接触角达到130°以上，进一步可以提高疏水铝箔的疏水性能。本发明制备的疏水铝箔的表面凹凸不平的结构增加了疏水铝箔的表面上液体与空气接触面积，可以减缓本发明制备的疏水铝箔的疏水性能的衰减速度。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料，具体来说涉及一种疏水铝箔的制备方法。
背景技术
铝箔具有质轻、可延展、导电导热性能好等优点，广泛应用于空调散热器、汽车散热器、电缆等领域。普通铝箔表面呈亲水性，易发生凝露、腐蚀、微生物污染、结霜等问题。疏水表面具有抗凝露、耐腐蚀、自清洁、抗结霜等特性，可显著提升铝箔的使用性能，具有重要的经济效益和社会效益。
经过多年的发展，目前已有多种制备铝及铝合金疏水表面的方法被报道，例如湿化学刻蚀法、有机和/或无机物涂层法、阳极氧化法等。现有技术制备得到的疏水铝箔存在以下问题：（1）现有技术的疏水铝箔的接触角比较小，一般都在120°以下，疏水性能针对空调各种运行工况的适应性较差；（2）现有技术的疏水铝箔的疏水面涂层的疏水性能衰减相当快，特别是其应用于室外环境时，风吹雨淋及灰尘等都会很快破坏其疏水性能。
发明内容
本发明制备的目的在于提供一种疏水铝箔的制备方法，以解决现有技术制备的疏水铝箔的接触角比较小，疏水铝箔的疏水性能衰减快的问题。
为此，本发明提供了一种疏水铝箔的制备方法，在所述疏水铝箔的制备配方中加入弥散粒子，所述弥散粒子包括大弥散粒子和小弥散粒子，所述大弥散粒子的粒径为100nm-100um，所述小弥散粒子的粒径为2nm-100nm，所述大弥散粒子和所述小弥散粒子的质量比为1：1-1：3140。
与现有技术相比，本发明制备的优点和积极效果是：本发明提供了一种疏水铝箔的制备方法，在制备疏水铝箔的过程中，将大弥散粒子和小弥散粒子加入到疏水涂料中并搅拌均匀，小弥散粒子会随机依覆在大弥散粒子表面；同时，疏水涂料可以浸湿弥散粒子表面，而且不会填平弥散粒子之间的间隙；疏水涂料固化的同时会使得小弥散粒子固定依覆在大弥散粒子表面，可以使得疏水面涂层形成凯西－巴克斯特结构，使得本发明制备的疏水铝箔的表面凹凸不平，增大了本发明制备的疏水铝箔的表面的粗糙度，进而可以提高本发明制备的疏水铝箔的接触角，可以使得本发明制备的疏水铝箔的接触角达到130°以上，进一步可以提高本发明制备的疏水铝箔的疏水性能。本发明制备的疏水铝箔的表面凹凸不平的结构增加了疏水铝箔的表面上液体与空气接触面积，可以减缓本发明制备的疏水铝箔的疏水性能的衰减速度。
本发明制备的疏水铝箔可以应用于换热片翅片，例如空调换热器翅片或者汽车换热器翅片等；本发明制备的疏水铝箔的接触角可以达到130°以上，可以增大换热器翅片的疏水性能，从而可以使得换热器翅片上的冷凝水形成易于滑落的水珠，达到去除换热片翅片上的冷凝水的目的，进而可以降低换热器翅片表面的结霜率，进一步可以提高换热器的制热性能。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种疏水铝箔的制备方法，在疏水铝箔的制备配方中加入弥散粒子，弥散粒子包括大弥散粒子和小弥散粒子，大弥散粒子的粒径为100nm-100um，小弥散粒子的粒径为2nm-100nm，大弥散粒子和小弥散粒子的质量比为1：1-1：3140,优选为1:50-1:1000。
本发明的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：（1）在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层：在铝箔的上下表面分别涂覆防腐涂料，使得防腐涂料固化形成防腐底涂层；（2）在防腐底涂层上均形成疏水面涂层：在疏水涂料中加入弥散粒子并混合均匀，将混合物涂覆在步骤（1）中的防腐底涂层上，使得混合物固化形成疏水面涂层，从而得到疏水铝箔。
根据凯西－巴克斯特模型原理，固体表面的粗糙度越大，在固体表面上液体与空气接触面积越大，则固体表面的接触角就越大，固体表面的疏水性越强。在制备疏水铝箔的过程中，将大弥散粒子和小弥散粒子加入到疏水涂料中并搅拌均匀，小弥散粒子会随机依覆在大弥散粒子表面；同时，疏水涂料可以浸湿弥散粒子表面，而且不会填平弥散粒子之间的间隙；疏水涂料固化的同时会使得小弥散粒子固定依覆在大弥散粒子表面，可以使得疏水面涂层形成凯西－巴克斯特结构，使得本发明制备的疏水铝箔的表面凹凸不平，增大了本发明制备的疏水铝箔的表面的粗糙度，进而可以提高本发明制备的疏水铝箔的接触角，可以使得本发明制备的疏水铝箔的接触角达到130°以上，进一步可以提高本发明制备的疏水铝箔的疏水性能。本发明制备的疏水铝箔的表面凹凸不平的结构增加了疏水铝箔的表面上液体与空气接触面积，可以减缓本发明制备的疏水铝箔的疏水性能的衰减速度。
本发明制备的疏水铝箔可以应用于换热片翅片，例如空调换热器翅片或者汽车换热器翅片等；本发明制备的疏水铝箔的接触角可以达到130°以上，可以增大换热器翅片的疏水性能，从而可以使得换热器翅片上的冷凝水形成易于滑落的水珠，达到去除换热片翅片上的冷凝水的目的，进而可以降低换热器翅片表面的结霜率，进一步可以提高换热器的制热性能。
本发明中，弥散粒子是指不同粒径的颗粒的统称。
本发明的弥散粒子可以为二氧化硅或者二氧化钛，二氧化硅和二氧化钛的来源广且成本低，使得本发明制备的疏水铝箔的制备过程易实施且可以降低制备成本。
弥散粒子加入到疏水涂料中之前，先将偶联剂加入到弥散粒子中并混合均匀。偶联剂可以防止弥散粒子凝结成团，可以增强弥散粒子与疏水涂料的化学键结合，从而可以使得弥散粒子均匀分散在疏水涂料中。偶联剂还可以与弥散粒子表面的羟基完全反应，使得弥散粒子由亲水性变成疏水性。
偶联剂包括硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的表面处理效果良好且成本低，可以降低疏水铝箔的制备成本，还可以提高弥散粒子的混合均匀度。
弥散粒子和偶联剂的质量比为100:0.1-100:5，优选为100:0.1-100:1。
疏水涂料和弥散粒子的质量比为1：0.013-1：0.67。在疏水涂料中加入弥散粒子并混合均匀，疏水涂料可以浸湿弥散粒子表面, 当疏水涂料和弥散粒子的质量比为1：0.013-1：0.67时，弥散粒子表面疏水涂料的厚度约为1-2nm，有利于在疏水面涂层形成凯西－巴克斯特结构，使得疏水铝箔的表面凹凸不平，从而可以增大疏水铝箔的表面的粗糙度，进而可以提高疏水铝箔的接触角。
步骤（1）中，防腐涂料包括环氧改性丙烯酸酯涂料或者环氧树脂涂料，环氧改性丙烯酸酯涂料和环氧树脂涂料具有优良的耐化学品性、防腐性和热稳定性，是防腐涂料的理想选择。作为优选的实施方式，本发明制备的防腐涂料可以选用江门制漆厂有限公司的环氧改性丙烯酸酯涂料或者环氧树脂涂料。
步骤（2）中，疏水涂料包括含氟丙烯酸酯涂料、有机硅涂料、有机硅改性丙烯酸酯涂料或者氟树脂涂料，有机硅涂料、有机硅改性丙烯酸酯涂料和氟树脂涂料具有优良的憎水性、耐沾污性、不粘性和化学稳定性，是疏水材料的理想选择。作为优选的实施方式，本发明制备的疏水涂料可以选用江门制漆厂有限公司的含氟丙烯酸酯涂料、有机硅涂料、有机硅改性丙烯酸酯涂料或者氟树脂涂料。
实施例1
本实施例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：将硅烷偶联剂加入到弥散粒子中并搅拌混合均匀，其中，大弥散粒子的粒径100nm-20um，小弥散粒子的粒径为10nm-20nm，大弥散粒子和小弥散粒子的质量比1：100，弥散粒子与硅烷偶联剂的质量比为100：0.5。
2）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧改性丙烯酸酯涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧改性丙烯酸酯涂料固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为8min。
3）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：将步骤1）中弥散粒子和偶联剂的混合物加入到氟树脂涂料中并混合均匀，然后将得到的混合物涂覆在步骤2）的防腐底涂层的表面，使得混合物固化，固化后在防腐底涂层上形成疏水面涂层，从而得到本实施例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，氟树脂涂料与弥散粒子的质量比为1：0.037，固化温度为200℃-240℃，固化时间为8min，应用接触角测量仪测量本实施例的疏水铝箔的接触角为132°。
本实施例中，弥散粒子为二氧化硅，大弥散粒子是指粒径为100nm-20um的二氧化硅，小弥散粒子是指粒径为10nm-20nm的二氧化硅。
实施例2
本实施例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：将钛酸酯偶联剂加入到弥散粒子中并搅拌混合均匀，其中，大弥散粒子的粒径为50um-100um，小弥散粒子的粒径为2nm-10nm，大弥散粒子和小弥散粒子的质量比1：1000，弥散粒子与钛酸酯偶联剂的质量比为100：0.3。
2）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧树脂涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧树脂涂料固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为6min。
3）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：将步骤1）中弥散粒子和偶联剂的混合物加入到有机硅涂料中并混合均匀，然后将得到的混合物涂覆在步骤2）得到的防腐底涂层的表面，使得混合物固化，固化后在防腐底涂层上形成疏水面涂层，从而得到本实施例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，有机硅涂料与弥散粒子的质量比为1：0.65，固化温度为160℃-170℃，固化时间为6min，应用接触角测量仪测量本实施例的疏水铝箔的接触角大于135°。
本实施例中，弥散粒子为二氧化硅，大弥散粒子是指粒径为50um-100um的二氧化硅，小弥散粒子是指粒径为2nm-10nm的二氧化硅。
实施例3
本实施例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：将硅烷偶联剂加入到弥散粒子中并搅拌混合均匀，其中，大弥散粒子的粒径为30um-45um，小弥散粒子的粒径为50nm-100nm，大弥散粒子和小弥散粒子的质量比为1：50，弥散粒子与硅烷偶联剂的质量比为100：0.9。
2）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧改性丙烯酸酯涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧改性丙烯酸酯固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为10min。
3）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：将步骤1）中弥散粒子与偶联剂的混合物加入到有机硅改性丙烯酸酯涂料中并混合均匀，然后将得到的混合物涂覆在步骤2）得到的防腐底涂层的表面，使得混合物固化，固化后在防腐底涂层上形成疏水面涂层，从而得到本实施例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，有机硅改性丙烯酸酯涂料与弥散粒子的质量比为1：0.015，固化温度为160℃-170℃，固化时间为10min，应用接触角测量仪测量本实施例的疏水铝箔的接触角为131°。
本实施例中，弥散粒子为二氧化硅，大弥散粒子是指粒径为30um-45um的二氧化硅，小弥散粒子是指粒径为50nm-100nm的二氧化硅。
对比例1
本对比例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧改性丙烯酸酯涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧改性丙烯酸酯涂料固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为8min。
2）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：在步骤1）中的防腐底涂层上涂覆氟树脂涂料，使得氟树脂涂料固化，从而得到本对比例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，固化温度为200℃-240℃，固化时间为8min，应用接触角测量仪测量本对比例的疏水铝箔的接触角为110°。
对比例2
本对比例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧树脂涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧树脂涂料固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为6min。
2）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：在步骤1）中的防腐底涂层上涂覆有机硅涂料，使得有机硅涂料固化，从而得到本对比例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，固化温度为160℃-170℃，固化时间为6min，应用接触角测量仪测量本对比例的疏水铝箔的接触角为108°。
对比例3
本对比例的疏水铝箔的制备方法包括如下步骤：
1）：在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层，具体为：将环氧改性丙烯酸酯涂料涂覆在铝箔的上表面和下表面，使得环氧树脂涂料固化，从而使得铝箔的上表面和下表面分别形成防腐底涂层；其中，防腐底涂层的厚度为1um，固化温度为200℃-220℃，固化时间为10min。
2）：在防腐底涂层上均形成疏水面涂层，具体为：在步骤1）中的防腐底涂层上涂覆有机硅改性丙烯酸酯涂料，使得有机硅改性丙烯酸酯涂料固化，从而得到本对比例的疏水铝箔；其中，疏水面涂层的厚度为2um，固化温度为160℃-170℃，固化时间为10min，应用接触角测量仪测量本对比例的疏水铝箔的接触角为106°。
通过实施例1-实施例3以及相应的对比例1-对比例3可以看出，通过本发明的疏水铝箔的制备方法制备得到的疏水铝箔的疏水角都大于130°，而对比例1-对比例3制备得到的疏水铝箔的疏水角远远小于130°；由此可以说明，本发明的疏水铝箔的制备方法可以使得制备得到的疏水铝箔的疏水角提高到130°以上，从而可以大大提高制备得到的疏水铝箔的疏水性能。
本发明仅对弥散粒子为二氧化硅进行了举例说明，本发明的弥散粒子并不局限于二氧化硅，还可以为二氧化钛，在此不再进行距离说明。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
在所述疏水铝箔的制备配方中加入弥散粒子，所述弥散粒子包括大弥散粒子和小弥散粒子，所述大弥散粒子的粒径为100nm-100um，所述小弥散粒子的粒径为2nm-100nm，所述大弥散粒子和所述小弥散粒子的质量比为1：1-1：3140。
2.如权利要求1所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）在铝箔的上下表面分别形成防腐底涂层：在铝箔的上下表面分别涂覆防腐涂料，使得防腐涂料固化形成防腐底涂层；
（2）在防腐底涂层上均形成疏水面涂层：在疏水涂料中加入弥散粒子并混合均匀，将混合物涂覆在步骤（1）中的防腐底涂层上，使得混合物固化形成疏水面涂层，从而得到疏水铝箔。
3.如权利要求2所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述弥散粒子为二氧化硅或者二氧化钛。
4.如权利要求2所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述弥散粒子加入到所述疏水涂料中之前，先将偶联剂加入到所述弥散粒子中并混合均匀。
5.如权利要求4所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述偶联剂包括硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂。
6.如权利要求5所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述弥散粒子和所述偶联剂的质量比为100:0.1-100:5。
7.如权利要求2所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述疏水涂料和所述弥散粒子的质量比为1：0.013-1：0.67。
8.如权利要求2所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，所述防腐涂料包括环氧改性丙烯酸酯涂料或者环氧树脂涂料。
9.如权利要求2所述的疏水铝箔的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，所述疏水涂料包括含氟丙烯酸酯涂料、有机硅涂料、有机硅改性丙烯酸酯涂料或者氟树脂涂料。
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