CN110484132B - 空气源热水器内胆涂层材料及其内胆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气源热水器内胆涂层材料，包括按质量百分比计的原料组分：环氧改性有机硅树脂40‑50％；聚氨酯5‑10％；纳米填料0.5‑1％；分散剂0.1‑0.2％；助剂5‑10％；有机锡催化剂0.001％；余量为溶剂。本发明还公开了使用该涂层的空气源热水器内胆，具有更好的防腐蚀性能和耐热性能，同时保温性能佳，结构牢靠。本发明的空气源热水器内胆涂层材料，能够具有较好的防腐蚀和耐热性能，同时附着力较好，制得的内胆具有更好的保温效果，同时内胆采用隔热和中空的结构能进一步加强保温效果。

Description

空气源热水器内胆涂层材料及其内胆

技术领域

本发明涉及热水器内胆技术领域，尤其涉及一种空气源热水器内胆涂层材料及使用该涂层材料制得的内胆。

背景技术

空气源热水器也称“空气源热泵热水器”。“空气能热水器”把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。

内胆是热水器盛装水的容器，长期与水接触，且在高温环境下，会产生腐蚀，导致内胆漏水。相关技术中储水式热水器的内胆主要有不锈钢内胆，镀锌内胆，塑料内胆和搪瓷内胆等。搪瓷内胆是在钢板内壁涂覆一层搪瓷釉层，通过釉层隔绝水与钢板的接触而避免腐蚀漏水。但是搪瓷层会溶解在水中，一旦搪瓷层过度溶解会导致钢板与水接触，很快内胆就被锈蚀穿孔，导致热水器漏水。同时由于内胆钢板与搪瓷涂层具有不同膨胀系数，因此长期使用热胀冷缩易导致搪瓷龟裂，或搪瓷工艺不均匀，都会导致钢板生锈、腐蚀而漏水，寿命较短，对搪瓷工艺技术的要求很高，搪瓷厚度受限，搪瓷过厚则严重影响附着力和均匀度，易渗漏，而且表面不光滑易结垢，过薄则起不到防腐蚀效果。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种空气源热水器内胆涂层材料，能够具有较好的防腐蚀和耐热性能，同时附着力较好，制得的内胆具有更好的保温效果，同时内胆采用隔热和中空的结构能进一步加强保温效果。

本发明的技术方案如下：

一种空气源热水器内胆涂层材料，包括按质量百分比计的原料组分：

环氧改性有机硅树脂 40-50％

聚氨酯 5-10％

纳米填料 0.5-1％

分散剂 0.1-0.2％

助剂 5-10％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂。

优选的，所述环氧改性有机硅树脂是由乙烯基三甲氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和二苯基硅二醇为原料，以一水合氢氧化钡为催化剂制备而成。

优选的，所述聚氨酯为TDI和DMF反应制得的液体聚氨酯，其分子量为10000-20000之间。

优选的，所述溶剂为乙酸丁酯或乙酸乙酯。

优选的，所述纳米填料为纳米氧化铝，其粒径为40-80μm

优选的，所述分散剂为聚丙烯酸钠或聚甲基丙烯酸钠。

优选的，所述助剂为分散助剂BYK180。

上述涂层材料制备及使用方法如下：

1)原料脱水后，将分散剂溶解在少量溶剂中，加入纳米填料搅拌均匀；

2)将聚氨酯、环氧改性有机硅树脂和有机锡催化剂加入到适量溶剂中，搅拌均匀；

3)将1)和2)中的溶液混合后加入助剂和余量的溶剂，搅拌均匀后过滤即得涂料；

4)使用时，将涂料喷涂在内胆层上，喷涂厚度为300μm，在氮气保护下80℃反应4-5h后，180℃干燥30min后即可。

一种使用本发明的涂料的内胆，包括外壳、内胆，所述外壳与内胆的尺寸相适应，所述内胆内表面喷涂有权利要求中所述的涂层，且内胆为两半弧形钢板焊接而成，且两半弧形钢板的直径小于外壳的直径，在所述内胆和外壳间填充有隔热层，所述隔热层为隔热棉，两所述半弧形钢板焊接处有焊缝，且两所述半弧形钢板对应焊缝焊接有加强筋，所述加强筋内侧开有与焊缝相适应的微弧形槽，且所述加强筋的宽度与内胆与外壳最小间距相适应。

优选的，两所述半弧形钢板的圆心角为175-180°，

本发明中有益效果，通过采用环氧改性的有机硅树脂可以增加涂层的耐热性和耐候性，同时隔热性能较好；同时加入聚氨酯，可增加其弹性和附着力，使得材料内胆基材在加热时发生微小形变时能够适应；通过加入纳米填料和助剂能够使得体系具有较好的抗氧化性能和涂抹时的流平性；通过设计内胆呈两半弧形焊接而成，可以使得应力主要集中在焊接处，其他部分基无变形，进一步增加涂层的持久性，同时使用加强筋对焊接处进行固定，可保证焊接的可靠性；内胆半径小于外壳，使得二者间形成中空，可降低散热，并采用隔热棉进一步增加保温性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的内胆的剖视结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图。

图中：1-外壳；2-内胆；3-隔热层；4-加强筋；5-焊缝。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

一种空气源热水器内胆涂层材料，包括按质量百分比计的各原料组分：

环氧改性有机硅树脂 40％

聚氨酯 10％

纳米填料 1％

分散剂 0.2％

助剂 10％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂。

其中，环氧树脂改性有机硅树脂制备方法如下，以乙烯基三甲氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和二苯基硅二醇为原料，以一水合氢氧化钡为催化剂，按照物质的量比5.1:1.3:8.2:0.015投入到适量甲苯中溶解，在氮气保护下，65℃反应4h后，升温至80℃反应4h，降至室温后，用0.45μm的有机滤膜过滤除去催化剂，并减压蒸馏除去甲苯即得。当然其他环氧改性有机硅树脂也可。

聚氨酯为常规TDI和DMF反应制得的液体聚氨酯，分子量为10000-20000之间。

涂料的溶剂选用乙酸丁酯，各体系在其中均具有较好的溶解性，且其环保性相对较好。

纳米填料为纳米氧化铝，粒径在40-80μm间，并用分散剂聚丙烯酸钠在溶剂中进行分散，保证纳米填料在体系中的均一。

助剂选用BYK180，能够促进体系各类物质的不团聚，同时涂抹时具有较好的流平性和贮藏稳定性。

该涂料的制备和使用方法如下：

1)将原料脱水后，将分散剂溶解在少量溶剂中，加入纳米填料搅拌均匀；

2)将聚氨酯、环氧改性有机硅树脂和有机锡催化剂加入到适量溶剂中，搅拌均匀；

3)将1)和2)中的溶液混合后加入助剂和余量的溶剂，搅拌均匀后过滤即得涂料；

4)使用时，将涂料喷涂在内胆层上，喷涂厚度为300μm，在氮气保护下80℃反应4-5h后，180℃干燥30min后即可。

实施例2与实施例1的不同之处在于各原料配比不同：

环氧改性有机硅树脂 40％

聚氨酯 10％

纳米填料 1％

分散剂 0.1％

助剂 8％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂。

实施例3与实施例1的不同之处在于各原料配比不同：

环氧改性有机硅树脂 50％

聚氨酯 10％

纳米填料 1％

分散剂 0.2％

助剂 10％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂，且溶剂为乙酸乙酯。

实施例4与实施例1的不同之处在于各原料配比不同：

环氧改性有机硅树脂 45％

聚氨酯 8％

纳米填料 0.8％

分散剂 0.2％

助剂 8％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂，溶剂为乙酸乙酯。

实施例5与实施例1的不同之处在于各原料配比不同：

环氧改性有机硅树脂 48％

聚氨酯 8％

纳米填料 1％

分散剂 0.15％

助剂 6％

有机锡催化剂 0.001％

余量为溶剂。

性能测试

按照实施例5的配比制得的涂料喷涂在底板上，按照GB1720进行测定附着力及耐温性能(100℃浸泡30d)，按照GB/T1771测定耐盐雾性能(100℃浸泡30d)。结果如下：

经过试验测定，涂料附着力等级为1级，在100℃浸泡30d后，涂层完整，附着力仍为1级，经72h盐雾测试，涂层未发生起泡，脱落现象，同时划叉处基本无锈蚀。

参照图1和图2，使用该涂层材料的空气源热水器内胆，包括外壳1、内胆2，外壳1为常规塑料外壳，与内胆2尺寸相贴合，内胆2内表面喷涂有本发明中的涂层，且内胆2为两半弧形钢板焊接而成，两半弧形钢板的圆心角为175-180°，可以使得应力主要集中在焊接处，其他部分基无变形，进一步增加涂层的持久性，两半弧形钢板的直径小于外壳1的直径(为外壳1直径的0.8-0.9倍)，以此形成中空段，可减少散热。在内胆2和外壳1间填充有隔热层3，隔热层3为隔热棉。两半弧形钢板焊接处有焊缝5，两半弧形钢板对应焊缝5焊接有加强筋4，加强筋4内侧开有与焊缝5相适应的微小弧形槽，使得加强筋4与焊缝5更为贴合，对焊缝5的支撑保护作用更好；另外加强筋4的厚度与内胆2与外壳1最小间距相适应，使得加强筋4能够既起到固定内胆2的作用，同时起到支撑内胆2的作用。

两块半弧形内胆焊接，让应力集中在焊接处，其他部分应力小，变形小，采用加强筋4既起到连接两弧形钢板，增强两弧形钢板的连接强度，同时起到增强焊缝5处抗变形的能力，进一步可保护内胆内部的涂层。

保温隔热性能测定：使用本发明中内胆的以及常规的等容积(50L)的不锈钢内胆，灌满80℃热水，密封好后，在25℃下分别放置12h，测定内胆中水温，本发明中内胆中水温为75.8℃，常规热水器内胆中水温为68.3℃。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空气源热水器内胆，其特征在于，

包括外壳、内胆，所述外壳与内胆的尺寸相适应，所述内胆内表面喷涂有涂层，且内胆为两半弧形钢板焊接而成，所述两半弧形钢板的圆心角为175°，且两半弧形钢板的直径小于外壳的直径，在所述内胆和外壳间填充有隔热层，所述隔热层为隔热棉，所述两半弧形钢板焊接处有焊缝，且所述两半弧形钢板对应焊缝焊接有加强筋，所述加强筋内侧开有与焊缝相适应的微弧形槽，且所述加强筋的厚度与内胆和外壳最小间距相适应；

所述涂层材料包括按质量百分比计的如下各原料组分：

环氧改性有机硅树脂 40-50%

聚氨酯 5-10%

纳米填料 0.5-1%

分散剂 0.1-0.2%

助剂 5-10%

有机锡催化剂 0.001%

余量为溶剂；

所述环氧改性有机硅树脂是以乙烯基三甲氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和二苯基硅二醇为原料，以一水合氢氧化钡为催化剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述聚氨酯分子量为10000-20000。

3.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述溶剂为乙酸丁酯或乙酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述纳米填料为纳米氧化铝，其粒径为40-80μm。

5.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸钠或聚甲基丙烯酸钠。

6.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述助剂为分散助剂BYK180。

7.根据权利要求1所述的空气源热水器内胆，其特征在于，所述涂层材料制备及使用方法如下：

1）原料脱水后，将分散剂溶解在少量溶剂中，加入纳米填料搅拌均匀；

2）将聚氨酯、环氧改性有机硅树脂和有机锡催化剂加入到适量溶剂中，搅拌均匀；

3）将1）和2）中的溶液混合后加入助剂和余量的溶剂，搅拌均匀后过滤即得涂料；

4）使用时，将涂料喷涂在内胆层上，喷涂厚度为300μm，在氮气保护下80℃反应4-5h后，180℃干燥30min后即可。

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