[发明专利]一种有机无机杂化涂料的亲水铝箔及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝箔，特别是涉及一种有机无机杂化涂料的亲水铝箔及其制备方法和在空调中的应用，属于有机无机杂化纳米功能材料技术领域。

背景技术

亲水铝箔是空调器中换热片的主要原料，被广泛用于家用空调，冷藏柜，汽车空调等制冷设备。国标GB/T3880‐2006中规定厚度在0.2mm以下的铝片称为铝箔，亲水铝箔是对基材铝箔通过特殊工艺进行亲水处理，在其表面涂覆一层亲水涂层。冷凝水在亲水铝箔上会迅速铺展开，不会凝结成水珠，从而增大热交换面积，加快制冷制热速度，还能有效避免冷凝水阻碍空气流动而产生的噪音。亲水铝箔是家用空调换热片的主要原材料，对空调器的效率有着极大影响。与普通空白铝箔相比具有下述优点：可以增加防腐性，防霉菌，无异味的功能；换热片积聚表面的冷凝水均匀地分布在表面上，不会因为水珠形成后造成换热片间的聚集堵塞，影响热交换条件，从而提高了热交换率5％；由于水无珠，相应也减少了震动造成的噪音；可防止空调器氧化粉末吹入室内对人体产生不利影响，符合环保要求；空调器散热片用亲水铝箔应符合YS/T95.2‐2001的规定。

目前制备亲水铝箔普遍存在着因为亲水聚合物与铝片表面的相容性较差，而导致亲水涂层的附着力较差的问题。公开号CN101942259A公布了一种底面合一亲水铝箔涂料，将环氧树脂、丙烯酸和聚氨酯，通过预交联，成为一种单组分涂覆材料。将该涂料涂覆在基材铝箔上，在180℃时，环氧树脂先于聚氨酯交联反应，形成一层具有耐腐蚀性能的底漆；在230℃时，丙烯酸树脂与聚氨酯交联固化，形成一层具有亲水特性的面漆，从而减少一次涂装和一次烘烤，提高生产效率并降低设备投资和能耗。该工艺固化温度较高，能耗大。但是没有采用硅烷偶联剂进行前处理，由于有机材料与金属无机材料的相容性较差，导致亲水涂层在铝箔表面的附着力较差。并且该专利申请没有进行无机亲水纳米粒子掺杂，没有考察膜的表面的平整性对亲水性的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种环保的，膜的表面形成了微纳粗糙结构，亲水性极好，水的接触角仅0‐5°，亲水涂层附着力极好，达到0‐1级的有机无机杂化涂料的亲水铝箔及其制备方法。

本发明另一目的在于提供所述有机无机杂化涂料的亲水铝箔在空调中的应用。

本发明的亲水铝箔以铝片作为基材，经打磨和清洗处理后，在其上涂覆亲水铝箔涂料形成亲水涂层得到亲水铝箔。亲水铝箔表面具有微纳粗糙结构，在空气中对水的接触角为0‐5°，亲水涂层的附着力为0‐1级。

本发明以无机纳米亲水粒子进行无机掺杂，从而可以进一步提高膜的表面的亲水性。Wenzel对Young氏方程进行了修正，得到Wenzel方程，即cosθ_w＝rcosθ，式中r为固体表面的粗糙因子，为实际表面积与表观表面积的比值。由Wenzel方程知，亲水膜在增加粗糙度后将更亲水，疏水膜则更疏水。另外，本发明以硅烷偶联剂作为亲水铝箔表面的前处理剂，起到桥梁作用，从而增强了亲水涂层在铝箔表面的附着力。硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的物质，其本身相当于一个有机无机杂化分子，在分子链两端都带有活性基团，分子结构为：Y—Si—X₃，X为烷氧基团，可以水解形成极性的硅羟基，吸附于金属基材表面并与之反应；Y是另一种较长链的活性基团，如氨基、环氧基、丙烯酰氧基等有机基团，可以与有机涂料体系中的活性基团反应。这样硅烷偶联剂就能够在涂层与金属基材之间形成一种连接纽带，改善涂层与基材的附着力。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种有机无机杂化涂料的亲水铝箔的制备方法，包括如下步骤：

1)将醇和水按质量比1：5‐5：1配制成溶剂，将硅氧烷或钛氧烷与所述溶剂按质量比1：1‐1：5混合于20‐80℃恒温水浴，搅拌后，滴加催化剂，保温，即得到纳米溶胶；所述硅氧烷或钛氧烷为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷和四乙氧基钛；所述醇为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和异丁醇中的一种；所述催化剂为盐酸、硝酸、硼酸、硫酸、氨水、碳酸氢钠或氢氧化钠；

2)将亲水成膜剂按质量比1‐99％的比例配制成水溶液；所述亲水成膜剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚氨酯、羟基丙烯酸树脂中的一种或多种；

3)将步骤1)中的纳米溶胶和步骤2)中的亲水成膜剂溶液按质量比1：9‐9：1的比例配制成质量浓度为1‐99％的混合溶液，加入亲水成膜剂质量1‐5％的交联剂，超声分散均匀即得杂化亲水铝箔涂料；所述交联剂为戊二醛或二异氰酸酯；