本發(fā)明涉及抗結(jié)冰涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是涉及一種抗結(jié)冰涂層鋁箔的制備方法。
背景技術(shù)：
：在交通運輸、航空航天、熱能交換、電力通信等諸多領(lǐng)域，結(jié)冰/霜給人類和社會帶來非常大的危害和安全隱患?，F(xiàn)有的抗結(jié)冰方法如機械除冰、加熱除冰以及噴灑化學試劑等雖然有效，但是存在耗能大、環(huán)境污染和持久性差等問題。采用抗結(jié)冰功能涂層進行基材表面改性施工便捷、效果顯著，其中犧牲性涂層、疏冰涂層和超疏水涂層更是成為研究熱點?，F(xiàn)有抗結(jié)冰/霜技術(shù)主要采用超疏水表面處理，如中國專利CN104341901A公開了一種有機無機體系涂料，以丙烯酸樹脂為成膜物，添加硅藻土、炭黑、異氰酸酯、六偏磷酸鈉和有機硅消泡劑進行共混、熔融制備具有耐磨的防結(jié)冰涂料；中國專利CN103013316A“一種超耐候耐磨防結(jié)冰風電葉片涂料及其制備方法”公開了一種有機無機體系涂料，以氟碳樹脂和聚酯樹脂為成膜物，輔以納米填料和分散劑制備的耐磨耐候防結(jié)冰風電葉片涂料，這些表面通過一定的表面形貌控制和低表面能物質(zhì)相配合，可以達到抵抗外來污染或者污染物的易清潔，但抗結(jié)冰效果不明確，特別是對于持久抗結(jié)冰未進行相關(guān)研究和考察。中國專利CN103194130A中用丙烯酸樹脂輔以無機填料制備的冰粘附力的防覆冰涂料，需要借助風力或者重力等外力來除去冰層達到防結(jié)冰效果，僅能加速冰層快速脫離。但對于消除或抵抗空調(diào)兩器、冰箱/柜內(nèi)膽等冷表面因環(huán)境水分凝華形成結(jié)冰和結(jié)霜的問題研究鮮有報道?，F(xiàn)有抗結(jié)冰/霜技術(shù)的缺陷主要表現(xiàn)在：采用疏水表面，無法持久滿足抗結(jié)冰性能，往往在多次使用后迅速衰減；對于遏制冷表面的因空氣中水分冷凝或凝華結(jié)冰無有效方案。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對以上的不足，本發(fā)明采用水性樹脂、固化劑、填料、表面活性劑和溶劑調(diào)制成的水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料；將制備的涂料涂覆于經(jīng)過脫脂、去離子水洗并烘干、涂布型鋯酸鹽處理的鋁箔表面，得到抗結(jié)冰性抗結(jié)冰涂層鋁箔。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料的制備方法，①、依重量份計，由下述原料組成：水性樹脂，1～50重量份；水溶性固化劑，1～20重量份；功能填料，0～30重量份；助劑，0.01～1.00重量份；溶劑，1～20重量份；去離子水，補足至100重量份。②、攪拌條件下，將水性樹脂、水溶性固化劑、功能填料、助劑、溶劑和去離子水，攪拌均勻后得水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料。所述的固化劑的用量優(yōu)選2～4重量份，所述的水溶性固化劑與水溶性樹脂的比例以固體計為50：50～90：10，優(yōu)選80：20～85：15。所述水溶性固化劑是可與水性樹脂中的羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基、(封閉)異氰酸酯等活性基團交聯(lián)的含氮衍生物和/或多羥基醇、水溶性氨基樹脂。所述含氮衍生物包括具有β-羥烷基酰胺結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)，具體包括氰特公司的1171、1174。所述多羥基醇包括分子結(jié)構(gòu)中含有三個或以上羥基的水溶性多元醇，具體包括甘油及聚合度為2-50的聚合甘油、三羥甲基丙烷及二聚體、季戊四醇及二聚體中的至少一種。所述的功能填料可以是與樹脂反應(yīng)型的填料，也可以是非反應(yīng)型的惰性填料。反應(yīng)型的填料優(yōu)選為硅酸鈉、鋁溶膠、硅溶膠、二氧化鈦溶膠或者兩者及兩者以上的混合物，但不限于上述反應(yīng)型填料。非反應(yīng)型的惰性填料為納米二氧化硅、超細滑石粉、鈦白粉、碳納米管、氧化石墨烯等或者兩者及兩者以上的混合物。所述的助劑的使用量優(yōu)選0.05～0.15重量份，它為抗菌劑、流平劑、潤濕劑、分散劑、流變劑、消泡劑、偶聯(lián)劑或者兩者及兩者以上的混合物。所述水性流平劑是指該領(lǐng)域技術(shù)所熟知的非離子、陰離子、陰非離子表面活性劑，包括烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯磺酸鹽或硫酸鹽、烷基二苯醚磺酸鹽或硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽或硫酸鹽、烷基磺酸鹽或硫酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚(磺酸鹽或硫酸鹽)，優(yōu)選烷基二苯醚磺酸鹽和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽。所述的溶劑是指可以與水互溶或者混溶的醇醚溶劑，包括甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇丁醚。所述的水性樹脂的用量優(yōu)選10～30重量份，它可以為改性丙烯酸樹脂、水溶性改性淀粉樹脂、聚乙二醇及其衍生物、聚丙二醇及其衍生物、聚丙二醇/乙二醇及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物、水性環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性環(huán)氧丙烯酸乳液或者兩者及兩者以上的混合物，優(yōu)先選擇水溶性改性淀粉樹脂、聚丙二醇/聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、水性聚氨酯樹脂、水性環(huán)氧丙烯酸乳液或者兩者及兩者以上的混合物。所述水溶性改性淀粉樹脂由下述重量份的組分共聚而成：(1)至少一種可溶性淀粉，80～100重量份；(2)至少一種含有一個雙鍵的水溶性酸或鹽單體，25～50重量份；(3)至少一種含有一個雙鍵的水溶性羥基單體，3～20重量份；(4)含有一個雙鍵的水溶性含氮單體，20～50重量份；(5)至少一種含有兩個雙鍵的水溶性交聯(lián)單體，5～10重量份；(6)水，80～120重量份；(7)至少一種水溶性熱引發(fā)劑，5～10重量份。按上述配方，將組分(1)～(6)在溫度為50～80℃下攪拌1h，再將(7)滴加2h，隨后保溫1～10h，得到水溶性改性淀粉樹脂。利用上述方法制備的水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料來制備抗結(jié)冰涂層鋁箔的方法，將防腐性底涂涂覆于經(jīng)過脫脂劑清洗和去離子水洗的鋁箔表面，在金屬板溫為60-100℃的條件下固化10-30s，再將水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料涂覆于固化的底涂上，在金屬板溫為200-260℃固化10-25s，即得到具有抗結(jié)冰功能的親水鋁箔。防腐性底涂的原料組成：丙烯酸改性環(huán)氧樹脂20-25重量份、聚氨酯丙烯酸樹脂10-25重量份、鉬酸鹽溶液20-30重量份、鈦鹽溶液30-50重量份、磷鉬酸鹽溶液30-40重量份、消泡劑5-10重量份、潤濕劑5-10重量份、pH調(diào)節(jié)劑5-10重量份、混合分散劑10-20重量份、鈦酸酯偶聯(lián)劑10-15重量份、丙二醇甲醚醋酸酯10-20重量份、正丁醇10-15重量份、丙二醇甲醚10-20重量份。防腐性底涂的制備方法為：將各組分加入到容器中進行機械攪拌，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整為4.4-4.9，攪拌5h，確保各組分充分分散，得到防腐性底涂。所得涂料達到如下質(zhì)量要求：外觀：乳白色不透明乳液；固含量為5-30％，粘度為10.5-14s(格式管黏度計，下同)。本發(fā)明采用水性樹脂、固化劑、填料、表面活性劑和溶劑調(diào)制成的水性有機無機雜化抗結(jié)冰涂料；將制備的涂料涂覆于經(jīng)過脫脂、去離子水洗并烘干、涂布型鋯酸鹽處理的鋁箔表面，得到抗結(jié)冰性抗結(jié)冰涂層鋁箔。尤其適用于空調(diào)涂層鋁箔、冰箱/柜內(nèi)膽等熱交換表面處理。有益效果表現(xiàn)在：1、在環(huán)境溫度-5～-10℃，相對濕度30～85％的條件下，基材表面溫度為0～-15℃情況下，有效延緩和抵抗表面結(jié)冰/霜；2、親水性抗結(jié)冰涂層鋁箔解決空調(diào)冬季暖房工作過程中室外機散熱器鋁翅片結(jié)冰/霜的難題。3、親水性抗結(jié)冰涂層采用無機有機雜化體系，涂層具有良好的機械性能，滿足空調(diào)鋁箔后道加工需要。4、有機無機雜化涂層具有良好的基材附著力，滿足涂層長效性需求。5、同時滿足親水性與抗結(jié)冰性能，滿足空調(diào)使用并且防止或抑制冬季使用過程結(jié)冰。6、通過深入水層的超吸水樹脂末端提供極厚的不結(jié)冰水層，并以超親水表面降低表面水膜厚度的共同作用使得經(jīng)過處理的親水表面幾乎只有不結(jié)冰水層，從而獲得抗結(jié)冰性能。7、面涂采用無機有機雜化體系，兼具強度和超親水性能。8、面涂采用硅酸鈉、聚乙二醇和超吸水樹脂以相互束縛的方式得到超親水防結(jié)冰涂層，在有水存在時吸水樹脂膨脹并伸入水層，但由于被二氧化硅網(wǎng)絡(luò)束縛原因并不會隨水流被帶走。因此具有持續(xù)防結(jié)冰性能。9、原材料易得且價格便宜，成本低廉，且涂裝過程與普通親水鋁箔一樣采用兩涂兩烘的工藝路線無需對設(shè)備改進便于生產(chǎn)。具體實施方式以下將結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行較為詳細的說明。但是，實施例內(nèi)容僅是對本發(fā)明所作的舉例和說明，所屬本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。實施例1：1、親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂的制備：基礎(chǔ)配方(重量份)：N,N二甲基雙丙烯酰胺5、丙烯酰胺50、淀粉80、丙烯酸50、過硫酸銨5、水120、丙二醇甲醚2、乙二醇丁醚20、水100(余量水)。按基礎(chǔ)配方，將N,N二甲基雙丙烯酰胺、丙烯酰胺、淀粉、丙烯酸、水，在溫度為80℃下攪拌1h，將過硫酸銨和余量水滴加2h，隨后保溫10h得親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂。2、抗結(jié)冰親水涂料的制備：基礎(chǔ)配方(重量份)：親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂80、硅酸鈉200、水性丙烯酸聚氨酯30、聚乙二醇50、水50、消泡劑2、分散劑4、潤濕劑1.2、pH調(diào)節(jié)劑0.5、流變劑0.8、表面活性劑0.5。按基礎(chǔ)配方，將自親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂、水性丙烯酸聚氨酯、消泡劑、分散劑、潤濕劑、流變劑及表面活性劑及水加入到容器中進行機械攪拌，然后用pH調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)為6.2，持續(xù)攪拌1.5h以上，得到水性自組裝抗結(jié)冰親水涂料。所得涂料達到如下質(zhì)量要求：外觀：白色半透明粘稠液體；固含量為5-25％，粘度(涂-4杯)為11-15s。3、防腐性底涂的制備基礎(chǔ)配方(重量份)：丙烯酸改性環(huán)氧樹脂20、聚氨酯丙烯酸樹脂25、鉬酸鹽溶液20、鈦鹽溶液50、磷鉬酸鹽溶液30、消泡劑10、潤濕劑5、pH調(diào)節(jié)劑10、混合分散劑10、硅烷偶聯(lián)劑15、丙二醇甲醚醋酸酯10、正丁醇15、丙二醇甲醚10。按基礎(chǔ)配方，將各組分加入到容器中進行機械攪拌，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整為4.4，攪拌5h，確保各組分充分分散，得到防腐性底涂。所得涂料達到如下質(zhì)量要求：外觀：乳白色不透明乳液；固含量為5-30％，粘度為10.5-14s。4、抗結(jié)冰親水鋁箔的制備采用輥涂(噴涂)，將制備的防腐性底涂涂覆于經(jīng)過脫脂劑清洗和去離子水洗的鋁箔表面，在金屬板溫為60-100℃的條件下固化10-30s，再將制備的水性自組裝抗結(jié)冰親水涂料涂覆于固化的底涂上，在金屬板溫為200-260℃固化10-25s即得到具有抗結(jié)冰功能的親水鋁箔。檢測環(huán)境：溫度-25至-20℃；濕度99％；時間普通親水鋁箔防結(jié)冰親水鋁箔1min形成冰層形成水層30min冰層顯著加厚水層無明顯變化60min冰層持續(xù)加厚水層無明顯變化溫度-15至-10℃；濕度99％；時間普通親水鋁箔防結(jié)冰親水鋁箔5min形成冰層形成水層30min冰層顯著加厚水層無明顯變化60min冰層持續(xù)加厚水層無明顯變化溫度-25至-20℃；濕度99％；溫度-15至-10℃；濕度99％；實施例2：1、親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂的制備：基礎(chǔ)配方(重量份)：N,N二甲基雙丙烯酰胺10、丙烯酰胺20、淀粉100、丙烯酸25、過硫酸銨10、水80、丙二醇甲醚10、乙二醇丁醚10、水140(余量水)。按基礎(chǔ)配方，將N,N二甲基雙丙烯酰胺、丙烯酰胺、淀粉、丙烯酸、水，在溫度為50℃下攪拌1h，將過硫酸銨和余量水滴加2h，隨后保溫10h得親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂。2、抗結(jié)冰親水涂料的制備：基礎(chǔ)配方(重量份)：親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂200、硅酸鈉100、水性丙烯酸聚氨酯25、聚乙二醇60、水90、消泡劑1、分散劑8、潤濕劑0.5、pH調(diào)節(jié)劑7、流變劑0.3、表面活性劑5。按基礎(chǔ)配方，將自親水性丙烯酸淀粉改性超吸水樹脂、水性丙烯酸聚氨酯、消泡劑、分散劑、潤濕劑、流變劑及表面活性劑及水加入到容器中進行機械攪拌，然后用pH調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)為5.8，持續(xù)攪拌1.5h以上，得到水性自組裝抗結(jié)冰親水涂料。所得涂料達到如下質(zhì)量要求：外觀：白色半透明粘稠液體；固含量為5-25％，粘度(涂-4杯)為11-15s。3、防腐性底涂的制備基礎(chǔ)配方(重量份)：丙烯酸改性環(huán)氧樹脂25、聚氨酯丙烯酸樹脂10、鉬酸鹽溶液30、鈦鹽溶液30、磷鉬酸鹽溶液40、消泡劑5、潤濕劑10、pH調(diào)節(jié)劑5、混合分散劑20、鈦酸酯偶聯(lián)劑10、丙二醇甲醚醋酸酯20、正丁醇10、丙二醇甲醚20。按基礎(chǔ)配方，將各組分加入到容器中進行機械攪拌，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整為4.9，攪拌5h，確保各組分充分分散，得到防腐性底涂。所得涂料達到如下質(zhì)量要求：外觀：乳白色不透明乳液；固含量為5-30％，粘度為10.5-14s。4、抗結(jié)冰親水鋁箔的制備采用輥涂(噴涂)，將制備的防腐性底涂涂覆于經(jīng)過脫脂劑清洗和去離子水洗的鋁箔表面，在金屬板溫為60-100℃的條件下固化10-30s，再將制備的水性自組裝抗結(jié)冰親水涂料涂覆于固化的底涂上，在金屬板溫為200-260℃固化10-25s即得到具有抗結(jié)冰功能的親水鋁箔。檢測環(huán)境：溫度-25至-20℃；濕度99％；溫度-15至-10℃；濕度99％；時間普通親水鋁箔防結(jié)冰親水鋁箔5min形成冰層形成水層30min冰層顯著加厚水層無明顯變化60min冰層持續(xù)加厚水層無明顯變化溫度-25至-20℃；濕度99％；溫度-15至-10℃；濕度99％；當前第1頁1 2 3