CN109161276A - 散热器内漆膜及其制备方法 - Google Patents

散热器内漆膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了散热器内漆膜及其制备方法，所述内漆膜由内漆涂覆后固化而成，所述内漆包括以下重量份数的原料：桐油30‑70份、卵磷脂30‑50份、多孔颗粒100‑300份、贝壳粉50‑200份、聚丙烯酸树脂100‑300份、分散剂10‑30份、固化剂20‑70份，所述多孔颗粒包括核壳颗粒、玻璃鳞片和有机硅树脂，所述多孔颗粒是在玻璃鳞片中填充核壳颗粒并外包覆有机硅树脂形成的呈多孔结构的颗粒。为避免循环水与铝合金基体直接接触，将内漆固化成膜附着在散热器上,多孔颗粒和其他原料复配使用后,具有防腐蚀的作用，耐水性强、无毒害且还具有一定的抗菌作用，对铝合金基体有较强的附着力。

Description

散热器内漆膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及散热器技术领域，尤其涉及散热器内漆膜及其制备方法。
背景技术
随着我国国民经济发展的高速增长，居民收入逐年提高，生活水平和住房条件得到进一步改善，压铸铝采暖散热器由于散热表面积大、热效率高、温度舒适等特点在北方地区得到广泛使用。散热器按换热方式分为辐射散热器和对流散热器，对流散热器的对流散热量几乎占100％，有时称其为“对流器”；相对于对流散热器而言其他散热器同时以对流和辐射散热，有时称其为“辐射器”。散热器安全性能优劣最重要，涉及安全性能优劣的有很多因素，其中散热器工作压力是很重要的一个，国内外许多散热器均用bar作为单位，大多数工作压力均为10bar以上，1bar可承受相当于10m水柱的压强，10bar即100m水柱压强，对于广大用户来说10bar或以上的散热器应该是合理的选择。在此压力下，若散热器外表面或者内表面发生锈蚀，会造成局部压力过大，严重会造成漏水。由于我国供暖水质差，高温高压含氧高的碱性锅炉水对钢和铝制备的散热器造成严重腐蚀，造成散热器的被动防腐，被迫靠涂装防腐涂料来提高其耐用性。所以对钢制及铝制散热器对于防腐涂料涂装工艺的要求比较高，直接关系到产品的使用寿命，防腐问题是一个综合问题，它涉及到材质、加工工艺、化学前处理、涂料、灌装工艺等各个方面，但提高产品的内部防腐蚀涂料涂装质量，仍是重要的工序之一。不经任何防腐处理的散热器在潮湿环境或者水溶液介质中均会发生化学腐蚀和电化学腐蚀，其中电化学腐蚀为主要腐蚀。所以，为了解决家用散热器的腐蚀问题，目前最有效而且最成熟的内防腐工艺仍然是灌装内防腐涂料。
目前压铸铝采暖散热器内表面主要采用聚酯粉末涂料，虽然技术成熟，工艺简单，适合大批量生产，但在使用过程中存在问题，压铸铝采暖散热器内部受高温的长时间影响，在使用年限偏长后涂层表面容易逐渐变色或涂层剥离；若涂层较薄会造成压铸铝采暖散热器表面温度较高，若涂层较厚则影响散热效果；相比于表面处理，内漆处理更为重要，因为内漆膜对散热器的基材起到隔离防护作用，因此内漆膜的质量将直接影响散热器的使用寿命。内漆膜的配方或者配比不当，会出现严重的漆料堆积、气泡、脱落等现象，无法避免锅炉水中碱、盐和溶解氧、细菌、泥沙等对钢材或铝材的侵蚀，不能达到延长散热器使用周期的目的。另外，内漆膜由于直接接触循环水，要求耐水性高，同时还需无毒无害。
发明内容
针对上述问题，为避免循环水与铝合金基体直接接触，内漆膜具有防腐蚀的作用，并且耐水性强、无毒害，对铝合金基体有较强的附着力。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
散热器内漆膜，所述内漆膜由内漆涂覆后固化而成，所述内漆包括以下重量份数的原料：桐油30-70份、卵磷脂30-50份、多孔颗粒100-300份、贝壳粉50-200份、聚丙烯酸树脂100-300份、分散剂10-30份、固化剂20-70份。多孔颗粒具有防腐蚀性和耐水性，与聚丙烯酸树脂、卵磷脂复配协同作用对铝合金基体有较强的附着力。
进一步，所述多孔颗粒包括核壳颗粒、玻璃鳞片和有机硅树脂，所述多孔颗粒是在玻璃鳞片中填充核壳颗粒并外包覆有机硅树脂形成的呈多孔结构的颗粒。
进一步，所述核壳颗粒以氧化铝、二氧化硅形成的多孔复合物为核，以有机硅树脂为乳液外壳的核壳结构，所述氧化铝为多孔氧化铝，所述二氧化硅为多孔二氧化硅。
进一步，所述多孔颗粒包括以下重量份数的原料：有机硅树脂100-300份、十六烷基三甲基溴化铵5-10份、二甲苯乙醇溶液200-400份、多孔二氧化硅20-30份、多孔氧化铝50-60份、硬脂酸钠20-30份、玻璃鳞片70-100重量份。
多孔氧化铝、多孔二氧化硅、玻璃鳞片都是具有良好的防腐蚀、耐酸碱的材料，作为主要成分添加进内漆时，可形成致密的保护膜，达到防腐蚀、防水的作用。采用多孔颗粒制备多孔复合物，以多孔复合物为核，其比表面积增大，散热较快，在散热器工作时，可防止热量难以交换，影响散热器的性能，采用以有机硅树脂包裹于多孔复合物外部，形成核壳结构，可以避免多孔复合物被腐蚀。将核壳颗粒填充于玻璃鳞片缝隙中后，再次用有机硅树脂包裹，形成的多孔颗粒，具有致密结构，具有耐水、防水、防腐蚀的优点。
进一步，所述散热器内漆膜的制备方法如下：
将内漆搅拌均匀，随后在散热器内以流速为1-3cm/s流过，自然风干或者50℃烘干，重复操作1-2次，完全固化后得到散热器内漆膜。流动良好的内漆在管内壁缓慢流过时，可将内漆膜粘附在散热器内管壁。
进一步，所述内漆的制备包括以下步骤：
取桐油加热至50-70℃，加入卵磷脂，停止加热，于搅拌速率为400-600r/min机械搅拌30-60min，加入分散剂，油浴加热至100-120℃，搅拌均匀后立即加入多孔颗粒、贝壳粉、聚丙烯酸树脂，最后加入固化剂，进行搅拌，得到内漆。
在内漆制备过程中添加桐油对丙烯酸树脂进行改性，以亲油的长链脂肪链降低树脂的表面张力，进而降低内漆的表面张力,使体系发生分子内交联反应，增加了内漆对金属的附着力，且同时增强耐水性、防腐蚀性。卵磷脂可以作为表面活性剂,亲油端为长链，亲水端为胆碱的部分基团，胆碱是季胺碱，可以作为乳化剂，使内漆具有一定的流动性。
进一步，所述多孔颗粒的制备包括以下步骤：
取有机硅树脂溶于二甲苯乙醇溶液后加热1-2min，加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液、多孔二氧化硅、多孔氧化铝于频率为20-25kHz、加热至60-80℃进行超声波分散，得到混合体系，并调节混合体系pH＝6-10，再加入硬脂酸钠，机械搅拌1-2h后，以20℃/min加热至150-200℃，加入玻璃鳞片，进行超声波分散20-30min。
硬脂酸钠和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵水溶液能使混合体系稳定，加入的多孔二氧化硅、多孔氧化铝为纳米数量级的固体，表现出一定的宏观均匀性，使液相体系都具有高度的变形性和流动性。在表面活性剂和超声波分散的作用下，多孔氧化铝和多孔二氧化硅表面会被有机硅树脂均匀的包裹住，形成一层乳液壳，进而得到核壳颗粒。硬质酸钠起到乳化作用，使有机硅树脂形成的乳液具有的变形性和流动性，使在加热和超声波分散的下将核壳颗粒缓慢移动到玻璃鳞片周围，与鳞片粘接在一起，构成多孔颗粒，具有致密的结构，在制备成为内漆时达到了防水的作用。同时,以20℃/s的速度进行升温，避免了升温速度过快，导致分子运动速度过快使整个混合体系粘接。
进一步，所述贝壳粉是经过500-800℃煅烧20-30min后研磨成0.1-0.5μm的粉粒。经过高温煅烧的贝壳粉具有一定的抑菌作用，而散热器中会存在未排放干净的水，若长期在湿润的环境下会滋生细菌，细菌聚集会产生酸，加剧管内的腐蚀，所以将煅烧后贝壳粉添加进入，不仅可以作为理想的涂料添加物，还可以起到抗菌作用。
进一步，所述多孔颗粒的制备步骤中，超声波频率为20-25kHz、温度为60-80℃，调节混合体系pH＝7-9。调节pH为中性至碱性，防止在后期过酸的条件下多孔颗粒固化不成功。
进一步，所述多孔颗粒的制备步骤中，二甲苯乙醇溶液是由60wt％的乙醇溶液和二甲苯按照体积比为2:1的比例混合而成。
本发明的有益效果：为避免循环水与铝合金基体直接接触，将内漆固化成膜附着在散热器上,多孔颗粒和其他原料复配使用后,具有防腐蚀的作用，耐水性强、无毒害且还具有一定的抗菌作用，对铝合金基体有较强的附着力。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来详细说明本发明：
实施例一：多孔颗粒的制备一
有机硅树脂100重量份、十六烷基三甲基溴化铵5重量份、二甲苯乙醇溶液200重量份、多孔二氧化硅20重量份、多孔氧化铝50重量份、硬脂酸钠20重量份、玻璃鳞片70重量份；多孔二氧化硅粒径为30nm,多孔氧化铝粒径为40nm，玻璃鳞片粒径为1μm，二甲苯乙醇溶液是由60wt％的乙醇溶液和二甲苯按照体积比＝2:1的比例混合而成；
将有机硅树脂溶于二甲苯乙醇溶液加热1分钟后停止加热，加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液搅拌均匀后将多孔二氧化硅、多孔氧化铝加入，再进行频率为20kHz的超声波分散30min，以20℃/min加热至60℃，调节混合体系pH＝7，再将硬脂酸钠加入，机械搅拌1h后，搅拌速率为300r/min，以20℃/min加热至150℃，保温将玻璃鳞片加入，进行超声波分散30min，得到多孔颗粒。
实施例二：多孔颗粒的制备二
有机硅树脂200重量份、十六烷基三甲基溴化铵7重量份、二甲苯乙醇溶液300重量份、多孔二氧化硅25重量份、多孔氧化铝55重量份、硬脂酸钠25重量份、玻璃鳞片80重量份，多孔二氧化硅粒径为40nm,多孔氧化铝粒径为40nm，玻璃鳞片粒径为5μm，二甲苯乙醇溶液是由60wt％的乙醇溶液和二甲苯按照体积比＝2:1的比例混合而成；
将有机硅树脂溶于二甲苯乙醇溶液加热1分钟后停止加热，加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液搅拌均匀后，将多孔二氧化硅、多孔氧化铝加入，再进行频率为22kHz的超声波分散40min，以20℃/min加热至70℃，调节混合体系pH＝8，再将硬脂酸钠加入，机械搅拌1h后，搅拌速率为400r/min，以20℃/min加热至150℃，保温将玻璃鳞片加入，进行超声波分散25min，得到多孔颗粒。
实施例三：多孔颗粒的制备三
有机硅树脂300重量份、十六烷基三甲基溴化铵10重量份、二甲苯乙醇溶液400重量份、多孔二氧化硅30重量份、多孔氧化铝60重量份、硬脂酸钠30重量份、玻璃鳞片100重量份；多孔二氧化硅粒径为50nm,多孔氧化铝粒径为50nm，玻璃鳞片粒径为10μm，二甲苯乙醇溶液是由60wt％的乙醇溶液和二甲苯按照体积比＝2:1的比例混合而成；
将有机硅树脂溶于二甲苯乙醇溶液加热2分钟后停止加热，加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液搅拌均匀后将多孔二氧化硅、多孔氧化铝加入，再进行频率为25kHz的超声波分散40min，以20℃/min加热至80℃，调节混合体系pH＝10，再将硬脂酸钠加入，机械搅拌2h后，搅拌速率为400r/min，以20℃/min加热至200℃，保温将玻璃鳞片加入，进行超声波分散20min，得到多孔颗粒。
实施例四：内漆制备一
桐油30重量份、卵磷脂30重量份、多孔颗粒100重量份、贝壳粉50重量份、聚丙烯酸树脂300重量份、分散剂10重量份、固化剂70重量份，多孔颗粒为实施例一制备的多孔颗粒；
将贝壳粉在500℃的煅烧30min，冷却后取出，研磨至粒径约为0.3μm左右的粉末，待用；
将桐油加热至50℃，加入卵磷脂搅拌均匀后停止加热，进行机械搅拌，搅拌速率为400r/min，搅拌30min，加入分散剂搅拌均匀后，放入110℃的油浴中加热，加入多孔颗粒，研磨后的贝壳粉、聚丙烯酸树脂、水，进行搅拌混匀，加入固化剂，搅拌速度为500r/min，搅拌3h,得到内漆。
实施例五：内漆制备二
桐油50重量份、卵磷脂40重量份、多孔颗粒200重量份、贝壳粉150重量份、聚丙烯酸树脂200重量份、分散剂20重量份、固化剂50重量份，多孔颗粒为实施例二制备的多孔颗粒；
将贝壳粉在600℃的煅烧25min，冷却后取出，研磨至粒径约为0.1μm左右的粉末，待用；
将桐油加热至60℃，加入卵磷脂搅拌均匀后停止加热，进行机械搅拌，搅拌速率为500r/min，搅拌50min，加入分散剂搅拌均匀后，放入100℃的油浴中加热，加入多孔颗粒，研磨后的贝壳粉、聚丙烯酸树脂、水，进行搅拌混匀，加入固化剂，搅拌速度为600r/min，搅拌3h,得到内漆。
实施例六：内漆制备三
桐油70重量份、卵磷脂50重量份、多孔颗粒300重量份、贝壳粉200重量份、聚丙烯酸树脂100重量份、分散剂30重量份、固化剂20重量份，多孔颗粒为实施例一制备的多孔颗粒；
将贝壳粉在800℃的煅烧20min，冷却后取出，研磨至粒径约为0.4μm左右的粉末，待用；
将桐油加热至60℃，加入卵磷脂搅拌均匀后停止加热，进行机械搅拌，搅拌速率为600r/min，搅拌60min，加入分散剂搅拌均匀后，放入120℃的油浴中加热，加入多孔颗粒，研磨后的贝壳粉、聚丙烯酸树脂、水，进行搅拌混匀，加入固化剂，搅拌速度为600r/min，搅拌3h,得到内漆。
实施例七：内漆制备四
桐油30重量份、卵磷脂50重量份、多孔颗粒300重量份、贝壳粉200重量份、聚丙烯酸树脂300重量份、分散剂30重量份、固化剂20重量份，多孔颗粒为实施例三制备的多孔颗粒；
将贝壳粉在800℃的煅烧20min，冷却后取出，研磨至粒径约为0.5μm左右的粉末，待用；
将桐油加热至70℃，加入卵磷脂搅拌均匀后停止加热，进行机械搅拌，搅拌速率为600r/min，搅拌60min，加入分散剂搅拌均匀后，放入120℃的油浴中加热，加入多孔颗粒，研磨后的贝壳粉、聚丙烯酸树脂、水，进行搅拌混匀，加入固化剂，搅拌速度为600r/min，搅拌4h,得到内漆。
实施例八：内漆固化成膜一
实施例四、实施例五、实施例六、实施例七任意一种方法制备的内漆在使用前，需搅拌均匀，从散热器进水口灌入，通过出水口流出，从散热器内部流过，流速为1cm/s，然后自然滴干，进行两次重复操作，完全固化后得到内漆膜。
实施例九：内漆固化成膜二
实施例四、实施例五、实施例六、实施例七任意一种方法制备的内漆在使用前，需搅拌均匀，从散热器进水口灌入，通过出水口流出，从散热器内部流过，流速为3cm/s，然后自然滴干，第二次操作时将内漆从散热器出水口灌入，进水口流出，以50℃的温度烘烤内漆，完全固化后得到内漆膜。
实施例十：内漆固化成膜三
实施例四、实施例五、实施例六、实施例七任意一种方法制备的内漆在使用前，需搅拌均匀，第一次操作从散热器进水口灌入，通过出水口流出，从散热器内部流过，流速为2cm/s，以50℃的温度烘烤内漆60min，第二次操作时将内漆从散热器出水口灌入，进水口流出，以50℃的温度烘烤内漆70min，重复第一次和第二次操作，完全固化后得到内漆膜。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.散热器内漆膜，其特征在于，所述内漆膜由内漆涂覆后固化而成，所述内漆包括以下重量份数的原料：桐油30-70份、卵磷脂30-50份、多孔颗粒100-300份、贝壳粉50-200份、聚丙烯酸树脂100-300份、分散剂10-30份、固化剂20-70份。
2.根据权利要求1所述的散热器内漆膜，其特征在于，所述多孔颗粒包括核壳颗粒、玻璃鳞片和有机硅树脂，所述多孔颗粒是在玻璃鳞片中填充核壳颗粒并外包覆有机硅树脂形成的呈多孔结构的颗粒。
3.根据权利要求2所述的散热器内漆膜，其特征在于，所述核壳颗粒以氧化铝、二氧化硅形成的多孔复合物为核，以有机硅树脂为乳液外壳的核壳结构，所述氧化铝为多孔氧化铝，所述二氧化硅为多孔二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的散热器内漆膜，其特征在于，所述多孔颗粒包括以下重量份数的原料：有机硅树脂100-300份、十六烷基三甲基溴化铵5-10份、二甲苯乙醇溶液200-400份、多孔二氧化硅20-30份、多孔氧化铝50-60份、硬脂酸钠20-30份、玻璃鳞片70-100重量份。
5.根据权利要求1-4任一所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述散热器内漆膜的制备方法如下：
将内漆搅拌均匀，随后在散热器内以流速为1-3cm/s流过，自然风干或者50℃烘干，重复操作1-2次，完全固化后得到散热器内漆膜。
6.根据权利要求5所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述内漆的制备包括以下步骤：
取桐油加热至50-70℃，加入卵磷脂，停止加热，于搅拌速率为400-600r/min机械搅拌30-60min后，加入分散剂，油浴加热至100-120℃，搅拌均匀后立即加入多孔颗粒、贝壳粉、聚丙烯酸树脂，最后加入固化剂，进行搅拌，得到内漆。
7.根据权利要求6所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述多孔颗粒的制备包括以下步骤：
取有机硅树脂溶于二甲苯乙醇溶液后加热1-2min，加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液、多孔二氧化硅、多孔氧化铝，于频率为20-25kHz、加热至60-80℃进行超声波分散，得到混合体系，并调节混合体系pH＝6-10，再加入硬脂酸钠，机械搅拌1-2h后，以20℃/min加热至150-200℃，加入玻璃鳞片，进行超声波分散20-30min。
8.根据权利要求7所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述贝壳粉是经过500-800℃煅烧20-30min后，研磨成0.1-0.5μm的粉粒。
9.根据权利要求8所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述多孔颗粒的制备步骤中，超声波分散频率为20-25kHz、温度为60-80℃，调节混合体系pH＝7-9。
10.根据权利要求9所述的散热器内漆膜的制备方法，其特征在于，所述多孔颗粒的制备步骤中，二甲苯乙醇溶液是由60wt％的乙醇溶液和二甲苯按照体积比为2:1的比例混合而成。
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