[发明专利]防冰霜涂料及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于制冷节能领域，特别涉及防冰霜涂料，由这种涂料形成的涂层具有亲水与超疏水复合结构，该涂料可应用于冰箱、空调、大型冷库以及其它制冷设备和冷表面防冰霜。

技术背景

结冰是冷表面上出现的一种常见的自然现象。在我们的日常生活中，冷表面上结冰会降低制冷设备运行效率，造成巨大的能源浪费，如发电厂冷却塔结冰、汽车化油器结冰、制冷厂换热器结冰、冰箱结冰等，由于霜层具有一定的隔热效果，因此制冷设备表面结霜或冰，导致设备的传热效率会降低，气流通道变窄甚至堵塞，从而造成巨大的能源浪费。一般而言，冰箱内霜层厚度约5毫米就会降低20％的制冷效率，相应的能耗就会增加20％；更为严重的是冷表面上结冰会造成重大的安全事故，如飞机因机身结冰儿坠毁等。目前，针对冷表面的结霜或冰问题，主要有两种解决办法：一是通过额外的能量消耗来消融冰霜，即当霜层达到一定厚度的时候，通过电加热、电脉冲或者外加机械作用等方法将冰霜融化或者刮除。这几种方法在一定程度上有一定的除冰霜效果，但是它们都需要额外消耗大量的能源。在能源日趋紧张的今天，这些方法无疑有很大的局限性。二是通过在冷表面涂覆防冰霜涂料，防止冰霜在冷表面的形成，以达到防冰霜、节能的目的。

目前，防结冰材料抑制冰霜形成的机理主要有两种：一是使冷表面呈现疏水性，增大水在冷表面的接触角，减少水滴与冷表面的接触面积，从而延缓水滴的凝结时间，起到抑制冰霜的作用；同时，疏水表面还可以降低水滴在表面的附着，减少冰霜的形成。二是使冷表面呈亲水性，通过亲水材料的吸水性，吸收结霜初期冷表面上凝结的水滴，同时降低水的凝固点，从而起到抑制冰霜形成的作用。总的来看，疏水冷表面在抑制冰霜形成和减少霜层的厚度方面具有一定的效果，但是，随着冷表面的温度降低，冰霜一旦在冷表面上形成，疏水表面就失去了防冰霜的作用。

亲水性防冰霜材料主要有以下几类：一、防冰/防霜剂(CN 1061987A；CN 1044947A；CN 1048053A；CN 1104674A)。这类防冰霜材料主要以乙醇、甘油、丙二醇为主，易挥发，而且耐久性不好；二、亲水性聚合物包覆丙二醇(CN1632014A)，这类材料的亲水组分同样存在易挥发的问题，而且其防冰霜效果受冷表面温度和环境湿度的影响，不适合在较低温度(温度低于-15℃)和较高湿度(湿度大于50％)的环境中使用。三、亲水性聚合物与无机盐类(氯化钠、氯化钾)共混(CN 1916094A)，这类材料虽然可以在较低的温度和较高的环境湿度条件下使用，但是，无机盐与聚合物的相容性不好；而且，无机盐在材料中的迁移性会使材料体现出不均匀性，从而影响其防冰霜效果。更重要的是亲水性防冰霜材料存在易污染的缺点，材料表面一旦被污染，将失去防冰霜的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制冷设备和特殊环境下的冷表面，具有较好的防冰霜效果，且可反复使用，耐久性好，具有抗污染等优点的防冰霜涂料。

本发明的再一目的是提供一种防冰霜涂料的使用方法。采用本发明所述的方法得到的防冰霜涂层具有亲水与超疏水复合结构。

本发明的防冰霜涂料，是将疏水性聚合物与亲水性聚合物在一定的条件下共混，然后通过相分离技术得到具有超疏水表面和强亲水内层的复合结构。所述的防冰霜涂料形成的涂层表面由一般疏水性聚合物通过结构调控而得到超疏水特性，内层则具有强亲水性。

本发明的防冰霜涂料由疏水性聚合物和亲水性聚合物构成，涂覆在基材上后形成的涂层的内层为亲水性聚合物，表层为疏水性聚合物，所述的疏水性聚合物占涂料组分的质量分数为20％～50％，亲水性聚合物占涂料组分的质量分数为50％～80％。

所述的疏水性聚合物选自聚丙烯酸酯、聚含氟丙烯酸酯、聚烯烃中的一种或大于一种的混合物；或者

选自丙烯酸酯与含氟丙烯酸酯的共聚物。

所述的丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或它们的混合物；所述的含氟丙烯酸酯是丙烯酸六氟丁酯、全氟辛酰氧基丙烯酸乙酯或它们的混合物。

所述的聚丙烯酸酯是聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯或它们的混合物；所述的聚含氟丙烯酸酯是聚丙烯酸六氟丁酯、聚全氟辛酰氧基丙烯酸乙酯或它们的混合物；所述的聚烯烃是聚丙烯。

所述的亲水性聚合物选自聚丙烯酸钠、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸-2-羟基乙酯中的一种或大于一种的混合物；或者

选自丙烯酸钠、丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯中的两者或三者组合的共聚物。