CN111604235B - 一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器，涉及汽车保养设备技术领域。本疏水涂层的制作方法步骤包括S1.将粉末涂料和氟化碳在真空条件下混合搅拌，所述粉末涂料与氟化碳的质量比为(4:1)～(19:1)，S2.利用静电喷涂技术将混合后的所述粉末涂料与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为15uA～25uA，静电电压范围为60kv～80kv，S3.将步骤S2中经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在90～200℃温度范围内加热使混合后的所述粉末涂料与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层。本申请提供的疏水涂层的制作方法，解决了相关技术中疏水涂层的制作方法工艺复杂、制作成本高、成膜效果不佳的问题。

Description

一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器

技术领域

本申请涉及汽车保养设备技术领域，特别涉及一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器。

背景技术

目前，汽车的空调系统主要由四大部件压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，低温低压的气态制冷剂通过压缩机压缩成为高温高压的气态制冷剂进入冷凝器，高温高压的气态制冷剂在冷凝器中冷凝成高温高压的液态制冷剂，然后通过膨胀阀节流成为低温低压的液态制冷剂进入蒸发器，低温低压的液态制冷剂在蒸发器内蒸发吸热成为低温低压的气态制冷剂，进入压缩机压缩进入冷凝器，从而完成整个制冷循环系统。

常见的压缩机启停控制方式是通过温控器感受蒸发器的温度，控制蒸发器在一定温度范围内工作，从而使空调系统始终处于一个稳定的温度范围工作。例如设定蒸发器温度在1℃停机、5℃开机，即当蒸发器的温度达到1℃时，温控器输出信号使压缩机的离合器断开，从而压缩机停止工作，空调系统内制冷剂不再循环，空调不再制冷，蒸发器的温度会上升；当蒸发器的温度上升至5℃时，温控器输出信号使压缩机离合器吸合，压缩机运转，空调继续制冷，从而实现空调系统始终在1～5℃的范围工作。

然而，空调系统在运行时，若蒸发器表面的温度低于空气的露点温度，蒸发器表面则会形成冷凝水，且当蒸发器表面温度达到0℃以下时，蒸发器表面的冷凝水就会结冰，一旦蒸发器表面结冰，蒸发器的换热效率就会大大降低，当结冰严重时，蒸发器表面被冰覆盖，可能导致通过蒸发器的空气被蒸发器表面的冰堵住，此时驾驶室内出风口的风量会减少，且通过蒸发器的空气不再和蒸发器换热，驾驶室内出风口的温度会上升，最后空调制冷效果会大降低或失效。

相关技术中，为了解决上述问题，有的会在空调壳体上增加自动除冰结构，此结构可以在蒸发器表面结冰后对冰进行自动清除，以保障蒸发器的表面尽量不会存在结冰，从而保障蒸发器的良好换热和空调的制冷效果。但是，在空调壳体上另外增加结构首先会增加空调的整体重量和体积，其次，也会较明显的增加制作成本和制作工艺复杂度，最后其除冰效果有待提高，且后续维修较为困难，存在的问题点较多。

另外，相有技术中，制作疏水涂层的方法也存在较多种，最为熟知且应用较多的为利用二氧化硅，二氧化硅基超疏水涂层的制备主要方法有两种，一种方法是将二氧化硅颗粒与溶剂混合搅拌，经过超声分散、调节酸碱度等工艺过程获得二氧化硅分散体系，另一种方法是将二氧化硅等混合粉粒加到溶剂中，并加入低表面能有机物进行修饰而获得分散体系。以上两种方法的制作过程相对复杂，且不便于大面积成膜，成膜的附着力也偏小，容易脱落，存在较多待改进的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器，以解决相关技术中疏水涂层的制作方法工艺复杂、制作成本高、成膜效果不佳的问题。

第一方面，提供了一种疏水涂层的制作方法，该方法包括以下步骤：

S1.将粉末涂料和氟化碳在真空条件下混合搅拌，所述粉末涂料与氟化碳的质量比为(4:1)～(19:1)；

S2.利用静电喷涂技术将混合后的所述粉末涂料与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为15uA～25uA，静电电压范围为60kv～80kv；

S3.将步骤S2中经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在90～200℃温度范围内加热使混合后的所述粉末涂料与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层。

一些实施例中，当所述粉末涂料与氟化碳的质量比为(12:1)～(19:1)时，所述疏水涂层与水的接触角为150°～170°，当所述粉末涂料与氟化碳的质量比为(9:1)～(12:1)时，所述疏水涂层与水的接触角为170°～180°，当所述粉末涂料与氟化碳的质量比为(4:1)～(9:1)时，所述疏水涂层与水的接触角接近180°且保持不变。

一些实施例中，步骤S1中采用的所述粉末涂料为氢化双酚A环氧树脂。

一些实施例中，步骤S1中采用的所述氟化碳为氟化碳管、氟化石墨、氟化石墨烯或氟化碳纤维。

一些实施例中，在步骤S1中，搅拌的速度范围为500～6000r/min，搅拌时间为10min～60min。

一些实施例中，在步骤S2中，静电喷涂过程中采用的流速压力0.30～0.55Mpa，雾化压力为0.3～0.45Mpa，喷涂距离为150～300mm。

一些实施例中，在步骤S3中，采用的加热时间为30min～60min。

一些实施例中，所述疏水涂层的厚度为10-100um。

一些实施例中，所述基材的材料为玻璃、金属或聚氯乙烯。

第二方面，提供了一种具有疏水涂层的空调蒸发器，其包括：所述空调蒸发器的外表面涂覆有一层如权利要求1所述的疏水涂层。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请提供了一种疏水涂层的制作方法及具有疏水涂层的空调蒸发器，由于疏水涂层主要是利用将粉末涂料和氟化碳在真空条件下混合搅拌均匀后，再利用静电喷涂技术将混合后的粉末涂料与氟化碳喷涂在基材的表面烘干制得，因此，其制作工艺简单，制作成本较低，成膜的效果好，在空调蒸发器表面涂覆一层制得的疏水涂层后，可以较好的实现空调蒸发器外表面的超疏水效果，当空气中的水在空调蒸发器表面凝结后，由于其表面的超疏水作用，凝结的水会迅速脱离接触面，从而保证空调蒸发器表面不富集水，较为明显的杜绝了因温控失效空调蒸发器表面温度达到0℃以下时表面结霜结冰的情况。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种疏水涂层的制作方法，以解决相关技术中疏水涂层的制作方法工艺复杂、制作成本高、成膜效果不佳的问题。

本疏水涂层的制作方法具体包括：步骤S1.将粉末涂料和氟化碳在真空条件下混合搅拌，粉末涂料与氟化碳的质量比为(4:1)～(19:1)，步骤S2.利用静电喷涂技术将混合后的粉末涂料与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为15uA～25uA，静电电压范围为60kv～80kv，步骤S3.将步骤S2中经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在90～200℃温度范围内加热使混合后的粉末涂料与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层。其中基材的材料可以为玻璃、金属或聚氯乙烯。

其中，具体的，在步骤S1中，搅拌的速度范围为500～6000r/min，搅拌时间为10min～60min；在步骤S2中，静电喷涂过程中采用的流速压力0.30～0.55Mpa，雾化压力为0.3～0.45Mpa，喷涂距离为150～300mm；在步骤S3中，采用的加热时间为30min～60min。

具体的，疏水涂层的厚度为10-100um，疏水涂层的厚度主要通过调节静电喷涂的参数来进行控制。而疏水涂层与水的接触角，其作为疏水涂层的最重要的一个评价指标，在这里主要受粉末涂料与氟化碳的质量比的大小影响。我们知道，液体在固体材料表面上的接触角是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数，一般若接触角小于90°，则定义固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其接触角越小，表示润湿性越好；若接触角大于90°，则定义固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在其表面上移动。另外，当水在其固体表面的接触角超过150°时，则定义此固体为超疏水性物质。

具体的，在本疏水涂层的制作方法中，当粉末涂料与氟化碳的质量比为(12:1)～(19:1)时，测量得到此时的疏水涂层与水的接触角为150°～170°，增加氟化碳的含量，当粉末涂料与氟化碳的质量比为(9:1)～(12:1)时，测量得到此时的疏水涂层与水的接触角为170°～180°，再进一步的增加氟化碳的含量，当粉末涂料与氟化碳的质量比为(4:1)～(9:1)时，测量得到此时的疏水涂层与水的接触角接近180°且保持不变，且后续随着氟化碳的含量的增加，疏水涂层与水的接触角不再发生太大的变化。

具体的，步骤S1中采用的粉末涂料为氢化双酚A环氧树脂，氢化双酚A环氧树脂是在双酚A环氧树脂的基础上进一步改进的一种环氧树脂，双酚A型环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷聚合得到的，其具有优异的防腐性能、热稳定性能、以及一定的刚性，醚键具有优异的柔韧性和耐水解性能，羟基提高涂层与底材的附着力，环氧基团提供固化交联基团。然而，双酚A型环氧树脂中含有大量的苯环，耐候性能差，由它制成的环氧粉末涂料不能在户外使用，因此，将环氧树脂中的苯环用饱和六元环代替后形成氢化双酚A环氧树脂，氢化双酚A环氧树脂不仅具有双酚A环氧树脂的优点，还具有优异的耐候性能，经测试，固化后生成的涂层经1000h老化后物理机械性能基本没变。另外，步骤S1中采用的氟化碳可以为氟化碳管、氟化石墨、氟化石墨烯或氟化碳纤维。

粉末涂料和氟化碳两种固体粉末混合后可以形成疏水涂层的基理为：在疏水涂层中，粉末涂料作为基础高分子材料，主要起成膜和固定/隔离氟化碳的作用，在受热时高分子颗粒相互反应，形成较强的粘合力，将氟化碳颗粒镶嵌在粉末涂料中；氟化碳在疏水涂层中起到疏水作用，由于氟化碳被高分子颗粒固定和隔离，因此氟化碳颗粒以一种较为均匀的方式分布在粉末涂层中，表面的氟化碳颗粒具有超强的疏水性能，由此赋予了涂层相应的疏水性能。具体的，氟化碳具有疏水性能的原因则是由于氟化碳中氟原子具有超强的电负性，当它与其他原子结合后，容易得到电子形成稳定的结构，与水的分子间作用力很弱，表现在材料上为材料的表面能小，继而有疏水性能。

具体的，在制作过程中发现，当氟化碳的含量过多时，会影响到涂层的成膜效果，因此在保证涂层的疏水性的同时需要控制氟化碳的含量。由以上可知，当粉末涂料与氟化碳的质量比分别为19:1、12:1和9:1时，疏水涂层与水的接触角分别可以达到150°、170°和180°，此时通过电镜照片可以观测到粉末涂料可以将氟化碳很好的固定和隔离，涂层表面没有多余的未被固定的氟化碳颗粒，当增加氟化碳的质量，当粉末涂料与氟化碳的质量比为4:1时，疏水涂层与水的接触角依然为180°，然而此时通过电镜照片可以观测到涂层的表面有较多的氟化碳颗粒未被粉末涂料固定和隔离，当操作人员利用橡胶条或其他材料摩擦涂层表面时，能观察到白色的粉末，该粉末即为氟化碳颗粒，说明此时涂层中氟化碳的含量过高，由于氟化碳颗粒从涂层表面容易磨掉，因此会造成其固定能力变差，从而影响整个涂层的成膜性能以及疏水性能。从成膜性能和疏水性能两个角度出发，粉末涂料与氟化碳的质量比优选为9:1。

下面结合具体的实施例对本申请做出进一步详细的说明。

实施例1

本实施例中提供的疏水涂层的制作方法具体为：

将氢化双酚A环氧树脂和氟化碳在真空条件下混合搅拌，氢化双酚A环氧树脂和氟化碳的质量比为19:1，搅拌的速度范围为3000r/min，搅拌时间为20min；搅拌均匀后利用静电喷涂技术将混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为20uA，静电电压范围为70kv，静电喷涂过程中采用的流速压力0.45Mpa，雾化压力为0.4Mpa，喷涂距离为220mm；喷涂完成后将经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在180℃内加热30min使混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层，此疏水涂层的厚度为20um。另外，此时通过电镜照片观测到涂层的表面几乎没有未被粉末涂料固定和隔离的氟化碳颗粒，当操作人员利用橡胶条或其他材料摩擦涂层表面时，不能观察到白色的粉末。

实施例2

本实施例中提供的疏水涂层的制作方法具体为：

将氢化双酚A环氧树脂和氟化碳在真空条件下混合搅拌，氢化双酚A环氧树脂和氟化碳的质量比为12:1，搅拌的速度范围为3000r/min，搅拌时间为30min；搅拌均匀后利用静电喷涂技术将混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为20uA，静电电压范围为70kv，静电喷涂过程中采用的流速压力0.45Mpa，雾化压力为0.4Mpa，喷涂距离为220mm；喷涂完成后将经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在180℃内加热30min使混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层，此疏水涂层的厚度为22um。另外，此时通过电镜照片观测到涂层的表面几乎没有未被粉末涂料固定和隔离的氟化碳颗粒，当操作人员利用橡胶条或其他材料摩擦涂层表面时，不能观察到白色的粉末。

实施例3

本实施例中提供的疏水涂层的制作方法具体为：

将氢化双酚A环氧树脂和氟化碳在真空条件下混合搅拌，氢化双酚A环氧树脂和氟化碳的质量比为9:1，搅拌的速度范围为2000r/min，搅拌时间为40min；搅拌均匀后利用静电喷涂技术将混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为20uA，静电电压范围为75kv，静电喷涂过程中采用的流速压力0.45Mpa，雾化压力为0.4Mpa，喷涂距离为220mm；喷涂完成后将经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在200℃内加热25min使混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层，此疏水涂层的厚度为25um。另外，此时通过电镜照片观测到涂层的表面几乎没有未被粉末涂料固定和隔离的氟化碳颗粒，当操作人员利用橡胶条或其他材料摩擦涂层表面时，不能观察到白色的粉末。

实施例4

本实施例中提供的疏水涂层的制作方法具体为：

将氢化双酚A环氧树脂和氟化碳在真空条件下混合搅拌，氢化双酚A环氧树脂和氟化碳的质量比为4:1，搅拌的速度范围为3000r/min，搅拌时间为40min；搅拌均匀后利用静电喷涂技术将混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为20uA，静电电压范围为75kv，静电喷涂过程中采用的流速压力0.45Mpa，雾化压力为0.4Mpa，喷涂距离为220mm；喷涂完成后将经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在200℃内加热30min使混合后的氢化双酚A环氧树脂与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层，此疏水涂层的厚度为20um。另外，此时通过电镜照片观测到涂层的表面存在较多的未被粉末涂料固定和隔离的氟化碳颗粒，当操作人员利用橡胶条或其他材料摩擦涂层表面时，能观察到白色的粉末。

实施例5

本申请还提供一种具有疏水涂层的空调蒸发器，空调蒸发器的外表面涂覆有一层如上述的疏水涂层，蒸发器的表面经过疏水处理后，使得水在蒸发器表面的接触角接近180°，当空气中的水在该蒸发器的表面凝结后，由于其表面的超疏水作用，水会迅速脱离接触面，从而保证蒸发器表面不富集水，很好的杜绝了因温控失效蒸发器表面温度达到0℃以下时蒸发器结冰结霜的情况，保证换热效率和空调的制冷效果。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种疏水涂层的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1.将粉末涂料和氟化碳在真空条件下混合搅拌，所述粉末涂料与氟化碳的质量比为（4:1）~（9:1）；所述氟化碳为氟化碳管、氟化石墨、氟化石墨烯或氟化碳纤维；所述粉末涂料为氢化双酚A环氧树脂；

S2.利用静电喷涂技术将混合后的所述粉末涂料与氟化碳喷涂在基材的表面，采用的静电电流范围为15μA~25μA，静电电压范围为60kV~80kV；

S3.将步骤S2中经涂层改性处理后的基材放入烘箱中，在90~200℃温度范围内加热使混合后的所述粉末涂料与氟化碳固化，固化结束后得到疏水涂层。

2.如权利要求1所述的一种疏水涂层的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，搅拌的速度范围为500~6000r/min，搅拌时间为10min~60min。

3.如权利要求1所述的一种疏水涂层的制作方法，其特征在于：在步骤S2中，静电喷涂过程中采用的流速压力0.30~0.55MPa，雾化压力为0.3~0.45MPa，喷涂距离为150~300mm。

4.如权利要求1所述的一种疏水涂层的制作方法，其特征在于：在步骤S3中，采用的加热时间为30min~60min。

5.如权利要求1所述的一种疏水涂层的制作方法，其特征在于：所述疏水涂层的厚度为10-100μm。

6.如权利要求1所述的一种疏水涂层的制作方法，其特征在于：所述基材的材料为玻璃、金属或聚氯乙烯。

7.一种具有疏水涂层的空调蒸发器，其特征在于，其包括：所述空调蒸发器的外表面涂覆有一层如权利要求1所述的疏水涂层的制作方法制作的疏水涂层。