CN112011199B - 一种冷风机专用超疏水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冷风机防护领域，具体涉及一种冷风机专用超疏水涂料及其制备方法。本发明提供的冷风机专用超疏水涂料包含如下按质量份计的组分：纳米材料10～15份，玻璃鳞片6～8份，偶联剂1～1.5份，粘接剂1～3份，溶剂70～90份和功能添加剂0.3～0.5份。本发明提供的冷风机专用超疏水涂料适用于冷风系统，耐水性、耐候性以及疏水性得到较好改善，其中，接触角可以达到160°左右，疏水性得到较大改善。

Description

一种冷风机专用超疏水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于冷风机防护领域，具体涉及一种冷风机专用超疏水涂料及其制备方法。
背景技术
当湿空气与冷表面接触时，如果冷面温度低于空气的露点温度，空气中的水蒸气就会在冷面上凝结；如果冷表面温度同时还低于水的三相点温度，凝结的液滴就会发生冻结。随后，在冻结的液滴表面就会出现霜晶并逐渐形成霜层。结霜是一个非常复杂的传热传质现象，包含液滴的成核、长大、冻结、初始霜晶形成以及霜晶成长等过程。影响结霜过程的因素也非常多，包括冷壁面的温度，周围空气的温度和湿度，周围气体的流动情况以及冷表面的特性等。
制冷系统中，结霜是最常见的现象之一。例如，冷库中制冷系统的冷风机一般在低温高湿的环境下工作，当湿空气流过冷风机的表面式换热器时，空气中的水蒸气就会在蒸发排管及翅片表面形成颗粒状的冰晶-霜层。
结霜的开始阶段，冷风机的换热性能略有增加，对制冷效果是有益处的，但随着霜层的继续增加，如果不迅速进行除霜，冷风机的结霜相当于增加翅片的厚度，降低冷风机传热性能，降低蒸发温度，从而减少制冷量；而且结霜增加会阻碍空气的流动，增加了风机的功率，降低了整个系统的COP；另一方面，结霜工况下库内空气的相对湿度会明显下降，食品的干耗也受到相应的影响。如启动融霜系统，还会造成冷库内库温的波动，影响贮藏食品的品质且增加能耗。因此寻找合适的除霜方法是制冷系统的研究的重点，怎样除霜，何时除霜，如何控制除霜成为了研究的重中之重。
从本质上认识结霜过程、理解霜层生长的影响因素，有助于得出延缓或抑制结霜的措施。研究人员针对结霜过程中水蒸气在冷表面的相变成核特点以及影响霜层生长的因素，探索出诸多抑制和延缓结霜的措施，例如：固体/溶液除湿减少空气含湿量、外加电场/磁场、超声波振动和表面改性等。其中，表面改性主要是利用化学手段在冷风机表面涂上涂层，使冷风机表面的霜层变得非常松散，使之容易去除；还可以改变冷表面的接触角，可以延缓霜核的形成，冷风机不易结霜。这种方法操作简单，成本低，但是由于耐久性差，很难长期循环使用，很难在实际生产中得到应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足与缺点，本发明的首要目的在于提供一种冷风机专用超疏水涂料。
本发明的另一目的在于提供上述冷风机专用超疏水涂料的制备方法。。
本发明的再一目的在于提供上述冷风机专用超疏水涂料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000021
所述的纳米材料优选为二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化镁、氧化钒、二氧化锰和氧化镍中的至少一种；
所述的玻璃鳞片的粒径优选为10～60微米；
所述的偶联剂为含氟硅烷偶联剂和硅氧烷类偶联剂的混合物，其中，偶联剂的添加一方面可以降低超疏水涂层的表面张力，提高疏水效果，另一方面可以对玻璃鳞片表面进行改性，提高增强涂层的耐水和耐候性；
所述的含氟硅烷偶联剂优选为全氟硅烷(AFS)；
所述的硅氧烷类偶联剂优选为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；
所述的粘接剂优选为有机硅胶、聚氨酯胶或环氧树脂胶，粘接剂的作用是对纳米材料进行粘接；
所述的溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种；
所述的功能添加剂为9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，其结构式如下所示：
Figure BDA0002660749430000031
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玻璃鳞片、偶联剂和部分溶剂混合，60～80℃搅拌反应1～3h，冷却；
(2)步骤(1)中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料、粘接剂、剩余溶剂和功能添加剂，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷风机专用超疏水涂料；
所述的冷风机专用超疏水涂料在制冷系统防护中的应用；
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供的冷风机专用超疏水涂料包含玻璃鳞片和硅烷偶联剂，通过硅烷偶联剂的改性，使得玻璃鳞片能够充分分散于体系中，能较好的增加涂层的耐水性和耐候性。
(2)本发明提供的冷风机专用超疏水涂料包含功能添加剂9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，该化合物包含羧基基团和杂环，其中羧基可以与其他活性基团(例如改性后的玻璃鳞片等)反应，增加附着力，而杂环可以吸收紫外线，增加耐候性。
(3)本发明提供的冷风机专用超疏水涂料适用于冷风系统，耐水性、耐候性以及疏水性得到较好改善，其中，接触角可以达到160°左右，疏水性得到较大改善。
(4)本发明提供的冷风机专用超疏水涂料制备方法简单，成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000032
Figure BDA0002660749430000041
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玻璃鳞片、偶联剂(KH560和AFS)和部分溶剂混合，70℃搅拌反应2h，冷却；
(2)步骤(1)中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料二氧化硅、粘接剂有机硅胶、剩余溶剂和功能添加剂9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷风机专用超疏水涂料。
实施例2
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000042
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玻璃鳞片、偶联剂(KH560和AFS)和部分溶剂混合，60～80℃搅拌反应1～3h，冷却；
(2)步骤(1)中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料(二氧化硅和氧化铝)、粘接剂、剩余溶剂和功能添加剂9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷风机专用超疏水涂料。
实施例3
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000051
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玻璃鳞片、偶联剂(KH560和AFS)和部分溶剂混合，60～80℃搅拌反应1～3h，冷却；
(2)步骤(1)中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料(二氧化硅、氧化钒和二氧化锰)、粘接剂、剩余溶剂和功能添加剂9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷风机专用超疏水涂料。
对比实施例1
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000052
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
(1)将玻璃鳞片、偶联剂(KH560和AFS)和部分溶剂混合，70℃搅拌反应2h，冷却；
(2)步骤(1)中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料二氧化硅、粘接剂和剩余溶剂，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷超疏水涂料。
对比实施例2
一种冷风机专用超疏水涂料，包含如下按质量份计的组分：
Figure BDA0002660749430000061
所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，包含如下步骤：
将冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料、粘接剂、溶剂和功能添加剂9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到超疏水涂料。
效果实施例
(1)涂料在冷风机上的少结霜效果
制备设备：冷风机-DD系列(-18～-10℃)，面积10m2，存放商品：水产，同等工况下，工作3h后，比较结霜效果。结果见表1。
Figure BDA0002660749430000062
(2)附着力和耐候性效果
结果见表2。
Figure BDA0002660749430000063
Figure BDA0002660749430000071
从表1和表2可以看出，实施例1～3制得的冷风机专用超疏水涂料不仅具有良好的附着力和耐候性，且化霜频率和时间大大减少。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷风机专用超疏水涂料，其特征在于包含如下按质量份计的组分：
纳米材料 10~15份；
玻璃鳞片 6~8份；
偶联剂 1~1.5份；
粘接剂 1~3份；
溶剂 70~90份；
功能添加剂 0.3~0.5份；
所述的功能添加剂为9,10-二氟-2,3-二氢-3-甲基-7-氧-7H-吡啶并[1,2,3-de]-1,4-苯并恶嗪-6-甲酸，其结构式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
所述的粘接剂为有机硅胶、聚氨酯胶或环氧树脂胶。
2.根据权利要求1所述的冷风机专用超疏水涂料，其特征在于：
所述的纳米材料为二氧化硅、二氧化锡、氧化铝、氧化镁、氧化钒、二氧化锰和氧化镍中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的冷风机专用超疏水涂料，其特征在于：
所述的玻璃鳞片的粒径为10~60微米。
4.根据权利要求1所述的冷风机专用超疏水涂料，其特征在于：
所述的偶联剂为含氟硅烷偶联剂和硅氧烷类偶联剂的混合物。
5.根据权利要求4所述的冷风机专用超疏水涂料，其特征在于：
所述的含氟硅烷偶联剂为全氟硅烷；
所述的硅氧烷类偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的冷风机专用超疏水涂料，其特征在于：
所述的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和异丁醇中的至少一种。
7.权利要求1~6任一项所述的冷风机专用超疏水涂料的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
（1）将玻璃鳞片、偶联剂和部分溶剂混合，60~80℃搅拌反应1~3h，冷却；
（2）步骤（1）中体系冷却后，加入冷风机专用超疏水涂料的组分纳米材料、粘接剂、剩余溶剂和功能添加剂，然后放入高速分散机中进行充分分散，得到冷风机专用超疏水涂料。
8.权利要求1~6任一项所述的冷风机专用超疏水涂料在制冷系统防护中的应用。
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