[发明专利]分散体、用该分散体涂覆物体的方法和该分散体的用途

说明书

本发明涉及分散体以及涂覆物体、特别是热交换器结构的方法，其中将该分散体施用在载体结构上并使其交联和/或制成具有层形成的膜。同样地，本发明涉及以这种方式涂覆的热交换器结构。根据本发明的分散体同样可以用于在化工设备制造以及医疗技术中的涂层。

气体在微孔表面上的物理吸附过程的利用和由此在热制动的热泵和制冷机中的使用具有多方面的优势：

·使用余热或低温水平的热用于制冷，伴随节能制冷或者甚至太阳能制冷；

·通过热制动的制冷机减轻电网的负荷，

·初级能效的能量和制冷，由于热泵效应，将环境热(低温热)提高到可用的水平。

与传统的机械系统相比，缺点是由于到目前为止仍然是非常大的设备和与此相关的差功率密度。

目前制造的热泵或吸附制冷设备具有低功率密度，这导致非常大的结构以达到相应的制冷或加热输出。使结构更加紧凑并提高功率密度的重要途径在于将吸附室制造地更小。为了这个目的，必须确保热交换器的大表面和吸附材料在其上的良好附着。

吸附制冷机和热泵以及基于气体在微孔固体材料上的吸附的热存储是现有技术已知的，作为工作介质使用的主要是水以及硅胶、沸石和沸石类材料。在此通常使用层或松散的粘附。

另外，近年来已经开发了涂层技术，但是其通常以不充分耦合以及缺乏充分的热稳定性和机械稳定性为特征。黏结剂和活性吸附材料以及载体结构的可能体系至今非常受限制。

如果颗粒层形式的或作为模制制品的吸附材料用于吸附热泵或吸附制冷泵，则热量和材料运输则会限制设备的输出。虽然材料运输天然地受到宏观颗粒的限制，但是热传输主要受到存在的点接触限制，如载体金属板上的球形颗粒。

相比之下，如果如果吸附材料以薄层用在热交换器上，则由于平坦的复合结构，可以显著改善物质传输和尤其是热量传输。

从DE10 2008 050 926 A1中得知一种吸附器元件，其由载体材料组成，在所述载体材料上布置有吸附剂颗粒和黏结材料作为吸附器层。作为黏结剂，在此使用基于氧化硅或氧化铝的胶体黏结剂。

由此开始，本发明的目的是提供用于涂覆基材、尤其是金属和陶瓷基材的稳定分散体，其允许在涂覆期间更简单的处理。

该目的通过具有权利要求1的特征的分散体、以及通过具有权利要求11的特征的涂覆基材的方法和还有具有权利要求17特征的经涂覆的热交换器结构来实现。根据本发明的用途见于权利要求18。其他从属权利要求揭示有利的发展方案。

根据本发明，提供具有以下组分的用于涂覆基材的分散体：

-至少一种多孔吸附剂，其选自介孔铝化合物和/或硅化合物、金属-有机骨架材料(MOF)和/或多孔配位聚合物(PCP)、沸石咪唑酯骨架结构材料(ZiF)、介孔分子筛(MCM)、活性炭、碳分子筛、六氰合金属基配合物(Hexacyanometallate)和其混合物，

-选自聚有机硅氧烷的至少一种黏结剂和

-至少一种有机溶剂。

在本发明的范围内，吸附剂尤其是被理解为吸着剂。但它也可以是还表现出吸收作用的材料。

根据本发明，随其提供黏结剂和多孔固体材料在有机溶剂中的分散体，该分散体出人意料地在至少6小时、优选12小时、特别优选24小时和尤其是48小时内稳定。利用根据本发明的分散体，可以由此用多孔材料涂覆例如陶瓷或金属基材。将黏结剂、吸附剂材料和有机溶剂的制剂施用到基材上，并通过蒸发有机溶剂来固化，或在活性端基的情况下另外交联。

与水性分散体相比，在有机溶剂中的根据本发明的分散体具有以下优点:

·聚硅氧黏结剂或其前体已经以有机溶液/分散体的形式从制造过程中出来，省去了水性分散体的制备和与此相关的复杂性。另外，该溶液不包含分散体助剂和包含更少的其他加工助剂。

·通过溶剂热合成来制造多种吸附材料，例如MOF如均苯三甲酸铜(II)“HKUST-1”或对苯二甲酸锌MOF-5，并且以有机溶剂中分散体的形式由此制造。如果黏结剂同样地存在于有机相中，则可以通过共混两种组分直接制造用于涂覆的悬浮液。在经涂覆的热交换器上可更容易地显著影响材料的纯化，可以避免复杂的和昂贵的分离步骤(离心)。

·很多吸附材料对水反应敏感。当使用有机悬浮液时，能够制造这些材料的成功的涂层。从水敏感的材料也能制造涂层的可能性开启了许多其他应用可能性，例如在传感技术或多相催化领域。利用熟练的过程控制，还可以设想以有机分散体形式的特别敏感的物质、甚至需要保护气体的那些物质的开放处理。

·通过有机溶剂的选择，可以很好地控制蒸发率，这能够实现更有效的干燥过程。