CN109957315A - 一种非纸质湿帘材料表面改性方法 - Google Patents

一种非纸质湿帘材料表面改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非纸质湿帘材料表面改性方法。将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡，取出待表干后放入烘箱中进行固化，即得亲水性湿帘。该方法改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。

Description

一种非纸质湿帘材料表面改性方法
技术领域
本发明涉及空调扇技术领域，具体涉及一种非纸质湿帘材料表面改性方法。
背景技术
空调扇是介于电扇与空调之间的一种通风产品适合于在炎夏季节使用，尤其是在干燥酷热的北方地区使用。空调扇具有增加湿度、过滤除尘、清凉送风等优点，逐渐受到人们青睐，而空调扇降温的核心部件是湿帘。空调扇风机运行时，热空气被送入湿帘内，水在换热过程中，主要通过蒸发潜热吸收空气中的热量，同时也依靠水与热空气的温差来吸收热，达到使热气流降温的目的。
目前市场上使用的最多的是纸质湿帘，除此之外还有塑料、金属、陶瓷等材质的湿帘，纸质湿帘具有良好的亲水性、价格低廉、环保等优点，同时存在寿命短(需定期更换)、产品不美观等问题，非纸质湿帘开始受到人们关注。非纸质湿帘存在的最大问题是湿帘材料不亲水，表面蓄水能力差，降低了水与空气间对流传热效率，影响空调扇的降温效果，因此需要对湿帘材料表面进行亲水改性，使湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，从而提升空调扇运行效率。
发明内容
本发明的目的在于，解决了现有非纸质湿帘表面亲水性差，水与空气间对流传热效率低等问题，提供一种非纸质湿帘材料表面改性方法，提升空调扇的运行效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
将非纸质湿帘放入到亲水性透明涂料中浸泡，取出待表干后放入烘箱中进行固化，即得亲水性湿帘。
所述的亲水性透明涂料为基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
所述的亲水性透明涂料为由下述方法制备：
S1、纳米SiO2溶胶制备
S1-1、取三乙醇胺和十六烷基三甲基卤化铵加入到去水中并搅拌，然后油浴升温至50-100℃得到混合液；
S1-2、取正硅酸乙酯或正硅酸丙酯，将其滴加到上述混合液中，0.5-3h后继续滴加正硅酸乙酯，保温反应0.5-3h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S1-3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去水和乙醇离心洗涤，得到纯化SiO2溶胶；
S2、超亲水透明涂料制备
S2-1、将步骤S1制备的纯化SiO2溶胶中加入乙醇、盐酸或硝酸铵除去十六烷基三甲基卤化胺，得到介孔纳米SiO2；
S2-2、将介孔纳米SiO2加入乙醇和水进行超声分散，得到浓度为0.005-0.035g/mL的SiO2分散液；
S2-3、在SiO2分散液中加入水性聚氨酯，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
4、根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S1中加入的三乙醇胺、十六烷基三甲基卤化铵、水和正硅酸乙酯的配比为(10-70)：(100-850)：(15-100)：(2-10)(质量：质量：体积：体积)；所述步骤S1-2中两次滴加的正硅酸乙酯体积配比为(1-5)：(1-5)。所述十六烷基三甲基卤化铵为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
优选地，所述步骤S1-1中搅拌时间为5-45min。
优选地，所述步骤S1-3中离心洗涤的离心转速为10000-15000转/分，离心时间为3-20分钟。
优选地，所述步骤S2-1中去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)的工艺条件为：乙醇和盐酸体积比为10-20:1，在温度为50-100℃下保温反应10-30h。
优选地，所述步骤S2-2中超声分散的条件为：超声功率为100-150W，超声时间0.5-1.5小时，乙醇和水的比例为(1-5):1。9、根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S2-1中加入乙醇、水和水性聚氨酯的体积比为：(100-500)：(50-100)：1。
优选地，所述浸泡的时间为5-15min；所述固化的时间为0.5-3h，固化温度为80-120℃。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
A.本发明通过将非纸质湿帘放入到亲水性透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
B.本发明还公开了基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料的制备方法，解决了现有亲水涂料亲水性、透明性不佳，制备工艺复杂和成本高的问题。
C.本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的非纸质湿帘材料表面改性流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施方式作进一步地详细描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。
实施例1：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取20mg三乙醇胺和300mg十六烷基三甲基溴化铵加入到80mL去离子水中并搅拌45min，然后油浴升温至50℃得到混合液；
S2、取3mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，0.5h后继续滴加2mL正硅酸乙酯，保温反应1h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为10000转/分，离心时间为3min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入100mL乙醇和8mL盐酸中，在温度为50℃条件下保温反应10h进行去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为4:1，所述的超声分散的超声功率为100W，超声时间0.5小时，溶胶中SiO2浓度0.03g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为280:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡15min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为120℃下进行固化30min，即得亲水性湿帘。
本发明通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
将所得到的涂料喷涂到玻璃上，涂膜具有超亲水性，接触角3-8度，透明性可观，透光率达90-95％。
将上述改性后的非纸质湿帘(包括铝合金，ABS塑料，PP棉)装到空调扇里进行性能检测，相对纸质在相同温度、湿度条件下，单位时间里水的蒸发量提高了10％-30％(基材不同，提高幅度不同)。
本发明采用的水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。所述的水性聚氨酯为市售产品，购自上海摩田化学有限公司提供的聚氨酯U8198。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
实施例2：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取10mg三乙醇胺和100mg十六烷基三甲基溴化铵加入到15mL去离子水中并搅拌5min，然后油浴升温至50℃得到混合液；
S2、取1mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，0.5h后继续滴加1mL正硅酸乙酯，保温反应0.5h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为10000转/分，离心时间为3min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入100mL乙醇和10mL盐酸中，在温度为50℃条件下保温反应10h进行去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为1:1，所述的超声分散的超声功率为100W，超声时间0.5小时，溶胶中SiO2浓度0.005g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为280:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡5min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为80℃下进行固化30min，即得亲水性湿帘。
本实施例通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
实施例3：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取70mg三乙醇胺和850mg十六烷基三甲基溴化铵加入到100mL去离子水中并搅拌45min，然后油浴升温至100℃得到混合液；
S2、取5mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，3h后继续滴加5mL正硅酸乙酯，保温反应3h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为15000转/分，离心时间为20min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入200mL乙醇和10mL盐酸中，在温度为100℃条件下保温反应30h进行去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为5:1，所述的超声分散的超声功率为150W，超声时间1.5小时，溶胶中SiO2浓度0.035g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为175:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡15min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为120℃下进行固化3h，即得亲水性湿帘。
本实施例通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
实施例4：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取27mg三乙醇胺和850mg十六烷基三甲基溴化铵加入到85mL去离子水中并搅拌45min，然后油浴升温至60℃得到混合液；
S2、取5mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，3h后继续滴加5mL正硅酸乙酯，60℃保温反应0.5h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为15000转/分，离心时间为20min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入80mL乙醇和6mL盐酸中，在温度为60℃条件下保温反应30h进行除去十六烷基三甲基卤化胺(即去模板)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为5:3，所述的超声分散的超声功率为150W，超声时间0.5小时，溶胶中SiO2浓度0.025g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为200:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡10min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为100℃下进行固化60min，即得亲水性湿帘。
本实施例通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
实施例5：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取10mg三乙醇胺和400mg十六烷基三甲基氯化铵加入到70mL去离子水中并搅拌30min，然后油浴升温至95℃得到混合液；
S2、取1mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，2h后继续滴加1mL正硅酸乙酯，保温反应2h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为10000转/分，离心时间为10min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入50mL乙醇和4mL盐酸中，在温度为95℃条件下保温反应20h进行去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为1:1，所述的超声分散的超声功率为100W，超声时间0.5小时，溶胶中SiO2浓度0.012g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为150:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡5min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为80℃下进行固化180min，即得亲水性湿帘。
本实施例通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
实施例6：
本发明的非纸质湿帘材料表面改性方法，包括以下步骤：
S1、取15mg三乙醇胺和600mg十六烷基三甲基溴化铵加入到45mL去离子水中并搅拌15min，然后油浴升温至70℃得到混合液；
S2、取2mL正硅酸乙酯滴加到上述混合液中，2h后继续滴加3mL正硅酸乙酯，保温反应2h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去离子水和乙醇离心洗涤，离心转速为12000转/分，离心时间为15min，离心后得到纯化SiO2溶胶；
S4、将步骤S3制备的纯化SiO2溶胶中加入35mL乙醇和6mL盐酸中，在温度为70℃条件下保温反应10h进行去模板(除去十六烷基三甲基卤化胺)，得到介孔纳米SiO2；
S5、将步骤S4制备的介孔纳米SiO2加入到乙醇和水超声分散，乙醇和水的比例为7:3，所述的超声分散的超声功率为150W，超声时间0.5小时，溶胶中SiO2浓度0.008g/mL；
S6、在上述SiO2溶胶中加入水性聚氨酯，溶胶:聚氨酯的体积比为175:1，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
S7、将非纸质湿帘放入到上述亲水透明涂料中，浸泡8min，取出待表干后放入烘箱中，在温度为90℃下进行固化150min，即得亲水性湿帘。
本实施例通过将非纸质湿帘放入到基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料中浸泡、固化等程序制得亲水性湿帘，所得改性后的湿帘亲水性能好，使用时湿帘表面能够形成水膜，增大对流传热面积，进而能够显著提升空调扇运行效率。
本发明的改性过程简单、环保，易于操作，对设备和操作人员要求不高，是一种比较环保材料表面改性方法。
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的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
将非纸质湿帘放入到亲水性透明涂料中浸泡，取出待表干后放入烘箱中进行固化，即得亲水性湿帘。
2.根据权利要求1所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述的亲水性透明涂料为基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
3.根据权利要求2所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述的亲水性透明涂料由下述方法制备：
S1、纳米SiO2溶胶制备
S1-1、取三乙醇胺和十六烷基三甲基卤化铵加入到水中并搅拌，然后油浴升温至50-100℃得到混合液；
S1-2、取正硅酸乙酯或正硅酸丙酯，将其滴加到上述混合液中，0.5-3h后继续滴加正硅酸乙酯，保温反应0.5-3h得到均一的单分散纳米SiO2颗粒溶胶；
S1-3、将上述制备的SiO2颗粒溶胶分别用去水和乙醇离心洗涤，得到纯化SiO2溶胶；
S2、超亲水透明涂料制备
S2-1、将步骤S1制备的纯化SiO2溶胶中加入乙醇、盐酸或硝酸铵除去十六烷基三甲基卤化胺，得到介孔纳米SiO2；
S2-2、将介孔纳米SiO2加入乙醇和水进行超声分散，得到浓度为0.005-0.035g/mL的SiO2分散液；
S2-3、在SiO2分散液中加入水性聚氨酯，搅拌均匀后即得基于单分散纳米介孔二氧化硅的超亲水透明涂料。
4.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S1中加入的三乙醇胺十六烷基三甲基卤化铵、水和正硅酸乙酯的配比为(10-70)：(100-850)：(15-100)：(2-10)(质量：质量：体积：体积)；所述步骤S1-2中两次滴加的正硅酸乙酯体积配比为(1-5)：(1-5)。
5.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S1-1中搅拌时间为5-45min。
6.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S1-3中离心洗涤的离心转速为10000-15000转/分，离心时间为3-20分钟。
7.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S2-1中除去十六烷基三甲基卤化胺的工艺条件为：乙醇和盐酸体积比为10-20:1，在温度为50-100℃下保温反应10-30h。
8.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S2-2中超声分散的条件为：超声功率为100-150W，超声时间0.5-1.5小时，乙醇和水的比例为(1-5):1。
9.根据权利要求3所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述步骤S2-1中加入乙醇、水和水性聚氨酯的体积比为：(100-500)：(50-100)：1。
10.根据权利要求1所述的非纸质湿帘材料表面改性方法，其特征在于，所述浸泡的时间为5-15min；所述固化的时间为0.5-3h，固化温度为80-120℃。
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