CN107022292B - 一种抗结露涂料及表面具有该涂料的辐射末端及空调系统 - Google Patents
一种抗结露涂料及表面具有该涂料的辐射末端及空调系统 Download PDFInfo
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Abstract
提供了一种冷辐射末端用超疏水抗结露涂料及其制备方法。该超疏水抗结露涂料包括A组分和B组分，其中A组分包括羟基丙烯酸氟碳树脂、聚四氟乙烯粉、含氟蜡粉、甲基硅油、颜填料、助剂、有机溶剂，B组分包括潮气固化型聚氨酯。还提供了具有该抗结露涂料的装饰涂料、及表面的至少一部分上具有该抗结露涂料的玻璃、镜子、辐射末端、空调系统。所述超疏水抗结露涂料有降低结露点或减缓结露出现的优势；同时具有降低能耗、易于施工的优点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种抗结露涂料，特别涉及一种通过超疏水作用来减缓冷辐射板表面产生凝露现象的涂料，或者是涉及一种降低水蒸气在冷辐射板表面结露点的涂料，该涂料可用于室内辐射供冷系统。还涉及一种表面具有该抗结露涂料的玻璃、镜子、辐射末端及空调系统。
背景技术
传统制冷空调面临着热舒适性差、室内空气品质不佳、高能耗等诸多自身难以克服的问题，而冷辐射供冷系统具有良好的热舒适性、室内空气品质佳、低能耗、冷源广泛等优点。如今，低碳生活、节能减排、绿色建筑成为建筑行业的新目标，要求在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间。所以，在提倡节能减排的今天，辐射供冷空调系统越来越受到人们的关注。辐射供冷系统的最早应用是在20世纪30年代，然而由于结露问题一直没能得到广泛应用。
辐射板表面温度低于周围空气的露点温度时，辐射板表面就容易出现结露现象。结露不仅会影响辐射板的美观，而且长期结露会引起金属板腐蚀，留下水渍，可能导致细菌的产生。如果结露严重的话还有可能产生“办公室雨”。所以必须采取措施，尽可能避免结露现象的发生。防止辐射板表面结露的传统方法是对辐射板表面温度的控制，即维持辐射板的表面温度高于室内空气的露点温度。另一方面，超疏水表面由于极高的接触角和较小的滚动角，与普通表面相比，超疏水表面上冷凝液滴出现的时间晚、数量少，因此在抗结露中有巨大应用前景。
在潮湿的环境中，玻璃、镜子等表面容易结露，影响使用甚至影响安全，如，浴室中的镜子往往由于较高的湿度而变得模糊不清，无法使用，而车辆的风挡玻璃外表面在冬季容易结霜，内表面接近露点温度也非常容易变得模糊不清，严重影响驾驶员视线，从而影响驾驶安全，而外后视镜在湿度较大的天气同样容易模糊不清，同样影响驾驶安全。
目前，在抗结露方面，存在一些现有技术，大致分为以下几类：
1、基于金属基的超疏水抗结露技术
目前有很多研究是基于超疏水机理来防止结露产生。通过人为构筑粗糙的超疏水结构，然后用低表面能的分子加以修饰来实现超疏水性能，进而改进了抗结露性能。该研究都是集中在金属基底上，例如铜、铝等金属表面，先是需要用电化学或湿化学方法将表面进行粗糙化，得到可以用于超疏水制备的结构；然后再用含氟的有机分子修饰表面进行低表面能处理，得到具有超疏水性质的表面。具体可参见：周艳艳,于志家.铝基超疏水表面抗结霜特性研究[J].高校化学工程学报,2013,26(6):929-933；HUANG L,LIU Z,LIU Y,etal.Preparation and anti-frosting performance ofsuper-hydrophobic surfacebased on copper foil[J].International Journal ofThermal Sciences,2011,50(4):432-439。这一类的方案制备工艺相对复杂，成本较高，只适合实验室研究阶段，很难应用于大规模的工业化生产。
2、导出结露水
专利申请公开CN103743017中，使用壁挂辐射板加疏水铜管、冷凝接水盘的结构，实现降低室内湿度、允许用户开窗的目的。但该系统实际是将除湿功能与辐射末端结合了，并未从本质上解决结露问题，只是将结的露导入了接水盘。该方案增加了设备的复杂性和体积，额外占用了室内的空间。与之类似的专利还有：CN 201106916Y。
3、改进辐射板结构
专利申请公开CN102162672A中，通过改进辐射板的结构设计，使换热盘管不与金属辐射板直接接触，通过对金属板的辐射，使金属换热板表面温度均匀。另外，通过加大循环水流速而不采用降低循环水温，来减少结露现象出现。该项技术存在以下问题：首先，换热盘管不与金属辐射板直接接触，会对传热造成不可避免的影响，实际能耗也会随之上升；其次增加了辐射板结构的复杂性，增加了生产和维护成本。与之类似的专利申请还有CN104633775A。
4、设置额外的装置来抗结露
专利申请公开CN105757858A中，在空调辐射板以外安置了送风装置，在板表面形成射流空气膜来阻止结露的发生。该类技术缺点显而易见，附带设备如果与辐射末端一起安装于吊顶、墙体或地面中，所增大的额外体积、噪音、安全性、维护困难都是其在实际应用中难以操作。与之类似专利还有CN 105864944A。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种了以含氟组分为主、可以用于冷辐射板的超疏水涂料，较之目前常用的冷辐射板，其有降低结露点或减缓结露出现的优势；同时具有能降低能耗，易于在目前常用冷辐射板(如铝合金辐射板、钢制辐射板或石膏板等)表面施工等优点。
本发明提供了一种冷辐射末端用超疏水抗结露涂料，其特征在于，以重量计包括以下组分：
A组分，以涂料总重量计A组分包括以下组分：
B组分，以涂料总重量计B组分包括以下组分：
潮气固化型聚氨酯10-20％。
其中，A组分与B组分的质量比优选为4-8:1，优选6-8:1。
其中，羟基丙烯酸氟碳树脂为甲基丙烯酸2-羟乙酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸异冰片酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯这五种物质共聚反应制得；优选为由蔚阳新材料公司生产的FC200。其分子量约为10000～30000，粘度约为150～300mPa/s。
其中，聚四氟乙烯粉由两种不同粒径大小的聚四氟乙烯粉组成，分别为20-30微米和3-5微米两种粒径，这两种粒径的聚四氟乙烯粉质量比为3-1:1，优选2:1。确认
其中，含氟蜡粉中的氟含量大于50％。
其中，颜填料包括有机膨润土和滑石粉中的至少一种。
其中，助剂包括防沉剂，例如德国毕克公司的BYK410防沉剂和聚酰胺蜡中的至少一种。
其中，有机溶剂包括丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯和环己酮中的至少一种，优选包括丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯和环己酮四者的混合物，其质量比为1-3:1-3:1-3:1。
其中，潮气固化型聚氨酯优选为上海新华树脂厂生产的7360潮气固化型聚氨酯。
本发明还提供了一种制备该超疏水抗结露涂料的方法，包括：获得A组分：将有机溶剂、聚四氟乙烯粉、含氟蜡粉、羟基丙烯酸氟碳树脂、甲基硅油、颜填料及助剂依次加入分散缸中，先高速分散20-40分钟(优选30分钟)后球磨至细度小于35微米；将潮气固化型聚氨酯作为B组分；将A组分和B组分按照一定质量比混合熟化10-20分钟(优选15分钟)。
一种装饰涂料，该装饰涂料中具有上述抗结露涂料。使用加有上述抗结露涂料的装饰涂料对物体、墙体表面进行涂抹、喷涂后，物体、墙体表面不容易结露，防止或减缓物体、墙体表面腐蚀、霉变。
一种玻璃，其表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。如居室玻璃，汽车风挡玻璃、火车风挡玻璃，飞机风挡玻璃。
一种镜子，其表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。如浴室镜子，汽车外后视镜。
一种辐射末端，其表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。如金属辐射板、石膏辐射板、柔性辐射面。
一种空调系统，包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和/或冷凝器的表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。
一种空调系统，包括室外散热器、室内散热器和/或辐射末端，室外散热器和/或室内散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。
一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、室内散热器，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与室内散热器连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或室内散热器表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。
一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、辐射末端，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与辐射末端连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。
一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、室内散热器、辐射末端，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与室内散热器和辐射末端分别连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或室内散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有前述抗结露涂料。
辐射末端是指通过辐射体将热量或冷量散发到环境或人的装置，包括辐射体和冷/热媒通道，冷/热媒通道可以设置于辐射体内部，也可以使用毛细管或毛细管网，将毛细管或毛细管网置于辐射体内部，也可以将毛细管或毛细管网的外表面与辐射体外表面直接或间接接触，使毛细管或毛细管网通道内的流体的热量或冷量传递到毛细管壁进而传递到辐射体。
本发明所涉及的“散热器”泛指用于流体换热的设备，包括空调冷凝器、空调蒸发器、室内暖气片、室内冷气片，“散热器”既可以散发热量，也可以散发“冷量”，即“散热器”既可以用于散热，也可以用于吸热。
本发明所述的抗结露涂料是一种超疏水材料，通过化学成分和表面微观结构的调控，使疏水性能大大加强；在微观尺度上，水滴聚集长大至微米级时，多余表面能释放即可使微水滴弹离超疏水表面，形成“散雾效果”。即，疏水粒子与树脂材料构建了仿生疏水微纳结构基底，其对水接触角大于150°，在露点温度，水滴在微米级时就因合并时多余表面能释放而弹离涂层表面，达到“散雾效果”，有效避免了结露现象。
使用该种涂料处理空调辐射末端，无论是辐射板还是毛细管网都可以无需额外附属设备和多余结构即可实现抗结露的功能，有效节省了空间、设备复杂性和成本。
本发明所述的冷辐射板用抗结露涂料，要求施工表面应干燥无污物。如存在锈蚀或污物，应通过喷砂或砂纸打磨处理。涂料可通过无气喷涂、有气喷涂、刷涂和滚涂等方式进行涂装，涂层干膜厚度大于50微米/每道。
附图说明
图1示出了抗结露实验结果，左侧图为对照样板，右侧图为涂覆了本发明的抗结露涂料的样板。
具体实施方式
实施例1
将称取一定量的聚四氟乙烯粉、含氟蜡粉、氟碳树脂、甲基硅油、有机膨润土和BYK410防沉剂加入到由丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯和环己酮按照2；2；2；1配比的混合溶剂中，先高速分散30分钟后，用球磨机将混合物磨至细度小于35微米的白色浆料，作为A组分。然后按照一定比例与B组分(湿气固化型聚氨酯7360)混合，室温下熟化15分钟即可施工。
本实例抗结露涂料的组分配比如下：
实施例2
本实例抗结露涂料制备工艺与实施实例1相同。
本实例抗结露涂料的组分配比如下：
实施例3
本实例抗结露涂料制备工艺与实施实例1相同。
本实例抗结露涂料的组分配比如下：
为了更好地评价本发明的抗结露涂料的效果，将本抗结露涂料通过喷涂手段涂覆于马口铁片上制成样板，室温充分干燥固化后，进行抗结露实验。同时以常用的聚氨酯清漆在相同规格马口铁片上，作为对照样板。将两种样板放置于恒温恒湿箱中，考察它们的抗结露性能。如图1所示，同样条件下(样板表面温度18±0.2℃，环境温度24.1±0.2℃，相对湿度为79％)，对照样板表面的结露出现时间要早于本抗结露涂层。在对照样板表面结露较多的时候，本抗结露涂层表面并没有可见的结露，因此具有抑制表面结露的性能。
本发明所述的超疏水室内冷辐射板抗结露涂料，喷涂于马口铁板的常规性能如下：
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种冷辐射末端用超疏水抗结露涂料，其特征在于，以重量计包括以下组分：
A组分，以涂料总重量计A组分包括以下组分：
B组分，以涂料总重量计B组分包括以下组分：
潮气固化型聚氨酯 10-20％；
其中，所述聚四氟乙烯粉由两种不同粒径大小的聚四氟乙烯粉组成，这两种粒径不同的聚四氟乙烯粉质量比为3-1:1，且这两种粒径不同的聚四氟乙烯粉的粒径分别为20-30微米和3-5微米。
2.如权利要求1所述的抗结露涂料，其中，A组分与B组分的质量比为4-8:1。
3.如权利要求1所述的抗结露涂料，其中，羟基丙烯酸氟碳树脂分子量为10000～30000，粘度为150～300mPa/s。
4.如权利要求1所述的抗结露涂料，其中，含氟蜡粉中的氟含量大于50％。
5.如权利要求1所述的抗结露涂料，其中，有机溶剂包括丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯和环己酮中的至少一种。
6.一种制备如权利要求1-5任一所述的超疏水抗结露涂料的方法，包括：获得A组分：将有机溶剂、聚四氟乙烯粉、含氟蜡粉、羟基丙烯酸氟碳树脂、甲基硅油、颜填料及助剂依次加入分散缸中，先高速分散20-40分钟后球磨至细度小于35微米；将潮气固化型聚氨酯作为B组分；将A组分和B组分按照一定质量比混合熟化10-20分钟。
7.一种装饰涂料，该装饰涂料中具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
8.一种玻璃，其表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
9.一种镜子，其表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
10.一种辐射末端，其表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
11.一种空调系统，包括蒸发器和冷凝器，蒸发器和/或冷凝器的表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
12.一种空调系统，包括室外散热器、室内散热器和/或辐射末端，室外散热器和/或室内散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有如权利要求1-7任一所述的抗结露涂料。
13.一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、室内散热器，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与室内散热器连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或室内散热器表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
14.一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、辐射末端，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与辐射末端连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
15.一种空调系统，包括空调室外机、室内热交换器、室内散热器、辐射末端，空调室外机通过管路与室内热交换器连接形成制冷剂回路，室内热交换器与室内散热器和辐射末端分别连接形成冷媒或热媒回路，空调室外机包括室外散热器，室外散热器和/或室内散热器和/或辐射末端表面的至少一部分上具有如权利要求1-5任一所述的抗结露涂料。
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