本发明涉及一种抗菌涂层及其制备方法，尤其涉及一种汽车空调蒸发器用亲水抗菌涂层及其制备方法，属于功能涂层的制备技术领域。
背景技术：
汽车空调蒸发器是汽车空调的制冷部分，在蒸发器的内部通冷媒使得整个蒸发器冷却，热空气通过蒸发器的微通道铝箔翅片冷却下来形成冷风进入车内，同时由于空气中的水分也冷凝下来，会在翅片上形成水珠和水桥，这些水珠和水桥容易被风吹带出来且增大风阻，因此要求蒸发器翅片上的涂层具有超亲水性能，使得水容易沿着翅片流下来；此外由于蒸发器长期处于潮湿状态，容易滋生细菌和霉菌，产生恶臭，因此要求涂层具有抗菌性能。然而目前现有的亲水涂层由于亲水性良好却容易溶胀或溶于水，在水的长期腐蚀下非常容易脱落。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车空调蒸发器用亲水抗菌涂层及其制备方法，由该方法制备得到的涂层具有超强的亲水性能和卓越的抗菌防霉效果，同时耐水性非常好。
本发明的技术方案是：
本发明公开了一种汽车空调蒸发器用亲水抗菌涂层的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
1)纳米氧化锌分散液的制备：将纳米氧化锌、分散剂和去离子水置于砂磨机中进行研磨，得到纳米氧化锌粒径d90为20-200nm且浓度为20-70wt.％的纳米氧化锌分散液；
其中分散剂为高分子量羧酸盐、高分子量磺酸盐和高分子量非离子分散剂中的至少一种，且所述分散剂的重均分子量为100-3000，该高分子量分散剂可选用符合上述种类和分子量要求的市售常见高分子量分散剂，其为本领域常规技术方案，本申请中不再赘述。该分散剂的用量占纳米氧化锌用量的5-20wt.％，具体用量根据分散剂的种类和使用要求在该范围内进行调整。
2)涂布液的制备：按涂布液总质量百分比计，将1)中所得纳米氧化锌分散液25-40wt.％、固含量30-35wt.％的硅溶胶23-40wt.％、固含量30-35wt.％的硅酸锂25-40wt.％、硅烷偶联剂1-8wt.％、丙烯酸钠1-5wt.％和过氧化物0.001-1.0wt.％在80-100℃下进行聚合反应2-4h后，自然降至室温，得到混合液体；将所得混合液体与聚乙烯吡咯烷酮5-10wt.％在常温下混合均匀后得到涂布液；
其中硅溶胶优选固含量为30wt.％的硅溶胶，硅酸锂优选固含量为30wt.％的硅酸锂；
其中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)和γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(kh560)中的至少一种与含碳碳双键的硅烷偶联剂混合形成，其中所述含碳碳双键的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷(ydh-171)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(kh570)中的至少一种；
其中过氧化物为能够热引发双键聚合的过氧化物类热引发剂，优选过氧化苯甲酰(bpo)；
其中聚乙烯吡咯烷酮的k值为90-95，优选聚乙烯吡咯烷酮k90。
3)亲水抗菌涂层的制备：将蒸发器浸入2)中所得涂布液后甩干，置于100-200℃环境中烘烤3-5min后，形成1-5μm厚的涂布于蒸发器上的亲水抗菌涂层。
本申请还公开了一种由上述制备方法制备所得的汽车空调蒸发器用亲水抗菌涂层，该亲水抗菌涂层由主要包括按质量百分计的纳米氧化锌分散液25-40wt.％、固含量30-35wt.％的硅溶胶23-40wt.％、固含量30-35wt.％的硅酸锂25-40wt.％、硅烷偶联剂1-8wt.％、丙烯酸钠1-5wt.％、过氧化物0.001-1.0wt.％和聚乙烯吡咯烷酮5-10wt.％制备形成的涂布液，经浸渍蒸发器、甩干、于100-200℃烘烤3-5min后形成。
其中纳米氧化锌分散液、硅溶胶、硅酸锂、硅烷偶联剂、过氧化物和聚乙烯吡咯烷酮的选择参见上述制备方法中所述各成分的制备或选择，
制备所得的亲水抗菌涂层厚度为1-5μm。
本发明的有益技术效果是：该制备方法利用纳米氧化锌的亲水及抗菌性能，结合硅溶胶、硅酸锂和硅烷偶联剂相互作用形成具有优异耐水性的亲水涂层，使得蒸发器表面上亲水涂层的亲水性和抗菌性更为持久。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
按照表1和表2中所述各组分以下述制备方法进行具体实施例和对比例的制备：
下述表1中纳米氧化锌的浓度是指纳米氧化锌占纳米氧化锌分散液的质量百分比，即纳米氧化锌的浓度；下述表1中所述分散剂的种类为高分子量羧酸盐、高分子量磺酸盐和高分子量非离子分散剂中的至少一种，且所述分散剂的重均分子量为100-3000，该高分子量分散剂可选用符合上述种类和分子量要求的市售常见高分子量分散剂，此为本领域技术人员所熟知的常规技术方案，本申请中不再举例分散剂的具体牌号。
表1具体实施例和对比例所用纳米氧化锌分散液特性
表2具体实施例和对比例制备得到涂布液组分及用量
具体实施例制备方法：
1)纳米氧化锌分散液的制备：将纳米氧化锌、分散剂和去离子水置于砂磨机中进行研磨，得到纳米氧化锌分散液；
2)涂布液的制备：按表1所述称取除聚乙烯吡咯烷酮外的各组分后将其在80-100℃下进行聚合反应2-4h，结束后自然降至室温，得到混合液体；将所得混合液体与所称取的聚乙烯吡咯烷酮在常温下混合均匀后得到涂布液；
3)亲水抗菌涂层的制备：将蒸发器浸入2)中所得涂布液后甩干，置于100-200℃环境中烘烤3-5min后，形成1-5μm厚的涂布于蒸发器上的亲水抗菌涂层。
本申请中所述对比例均以具体实施例4为基础参照进行设计。
对比例1中不使用含双键的硅烷偶联剂和丙烯酸钠，使用不含双键的硅烷偶联剂；
对比例2中使用含双键的硅烷偶联剂和丙烯酸钠，但不含热引发剂过氧化物，不能使二者双键交联，同时使用不含双键的硅烷偶联剂；
对比例3中仅使用含双键的硅烷偶联剂和丙烯酸钠，并且含热引发剂使其能够双键交联，但不使用不含双键的硅烷偶联剂；
对比例4中使用含双键和不含双键的硅烷偶联剂以及热引发剂过氧化物，但不使用丙烯酸钠；
对比例5中不使用硅溶胶；
对比例6中不使用硅酸锂；
对比例7中不使用纳米氧化锌分散液。
对比例制备方法
本申请对比例1-7的步骤(1)和步骤(3)均与具体实施例制备方法中的步骤(1)和步骤(3)一样，其中步骤(2)根据所选用成分的不同而略有不同，下面仅描述各对比例步骤(2)的制备：
涂布液的制备：按表1所述称取除聚乙烯吡咯烷酮外的各组分后将其在80-100℃下进行搅拌2-4h，结束后自然降至室温，得到混合液体；将所得混合液体与所称取的聚乙烯吡咯烷酮在常温下混合均匀后得到涂布液。
对上述制备所得的涂层进行亲水性测试、抗菌防霉测试和耐水煮测试来考察该涂层的亲水性、抗菌防霉性和耐水性，其中亲水性用亲水角表征，抗菌防霉性用抗菌率表征，耐水性采用90℃水煮168h(一周)后涂层是否脱落、是否溶胀或溶于水来表征。测试结果参见表2所述。
表2具体实施例和对比例性能测试结果
从上述表2性能测试结果可以看出，当使用本申请所述组分配方时，所得涂层亲水性能优异、成膜性好、抗菌性能佳的基础上耐水性非常优异。当不使用双键聚合组分或双键聚合组分没有产生交联效果(对比例1和对比例2)，虽然成膜性能良好、亲水性和抗菌性良好，但耐水煮性能缺非常差，容易在较短的时间内产生涂层脱落、溶胀甚至溶解的情况；当使用上述双键聚合组分但不使用非双键聚合硅烷偶联剂时(对比例3)，含碳碳双键成分可以在过氧化物引发下双键聚合成膜，同时硅溶胶和硅酸锂也可增加成膜性，虽然成膜性和膜的耐水性较好，但亲水性略差；当使用上述双键聚合组分以及非双键硅烷偶联剂但不使用丙烯酸钠时(对比例4)，原理同对比例3，同样成膜性和耐水性较好，但亲水性略差；当不使用硅溶胶或硅酸锂时(对比例5和对比例6)，其成膜性较差，难以进行性能评价；当不使用纳米氧化锌分散液时，不具有抗菌性同时涂层亲水性非常差。本申请制备方法利用纳米氧化锌的亲水及抗菌性能，结合硅溶胶、硅酸锂和硅烷偶联剂相互作用形成具有优异耐水性的亲水涂层，使得蒸发器表面上亲水涂层的亲水性和抗菌性更为持久。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。