专利名称：亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种水溶性润滑组合物，特别是一种空调器散热片上所采用的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物。本发明还涉及该组合物的制备方法以及使用方法。
背景技术：
随着空调制冷设备行业的不断发展，空调热交换器已普遍采用亲水涂层铝箔制成翅片，翅片与金属管(一般为铜管)组装成两器(冷凝器及蒸发器)。金属管穿过翅片上的冲孔部位，经过涨管，金属管与翅片紧密贴合，空调运行时，制冷剂通过金属管和翅片与外界进行热交换。亲水涂层铝箔的亲水性能直接影响空调的热交换效果，亲水性好，与水的接触角小，翅片间不会形成水桥，风阻小，散热效果好。翅片加工过程中常见的缺陷是冲孔开裂，开裂会使翅片与金属管的贴合不充分，影响热传导，热交换的效果变差。同时，随着翅片厚度的进一步减薄，为满足冲孔时不产生开裂的要求，亲水涂层铝箔表面的摩擦系数要求就更小。而目前的翅片加工，大多采用免清洗油润滑，但润滑油的种类较多，组分结构也较复杂，对亲水层的污染也不尽相同，有的甚至可能会破坏表面亲水涂层，最终影响热交换的效果。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的不足，提供一种亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物，该组合物固化成膜后具有较低的摩擦系数与较强的抗剪切能力，适用于热交换器翅片冲制过程中对模具的润滑和对亲水涂层的保护。本发明的另一个目的是提供一种该组合物的制备方法及使用方法。
为实现上述目的，本发明所述的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物，其特征在于该组合物的组份和重量配比是改性聚乙二醇醚10-25％、水性树脂1-4％、流平剂0.6-1.4％、防冻剂0.6-1.4％、去离子水70-85％。
其中水性树脂可以是聚乙烯醇PVAL1799、PVAL2699中的一种。
其中水性树脂可以是聚乙烯吡咯烷酮，平均分子量30000～300000中的一种。
其中水性树脂可以是羟乙基纤维素HS-6000，HS10000中的一种或几种的混合物。
流平剂是聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为6000～15000中的一种。
防冻剂是乙二醇或丙二醇。
上述组合物的制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸同聚乙二醇进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸的过量，反应温度为110～150℃，反应时间为3～5小时；加入少量催化剂；反应结束后的生成物用溶剂稀释冷却，制得固含量35-45％的水性润滑性树脂，其中各反应物的摩尔比为聚乙二醇∶一元酸∶催化剂＝1.0∶1.1～1.3∶0.001～0.01；该水性润滑性能树脂两端均可以全部封端，也可以部分封端。
所述的一元酸可以是甲酸、乙酸、丁酸中的任意一种或几种的混合物。
所述的聚乙二醇可以是PEG10000，PEG12000，PEG20000中的一种或几种的混合物 所述的催化剂可以是固体强酸或单丁基氧化锡中的一种。
所述溶剂可以是水、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚。
2)将步骤1)制得的改性聚乙二醇醚与其余组分按配比加入到高速分散机中进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为5-15％的组合物。
该组合物的使用方法包括以下步骤在涂布设备上，将制备好的水溶性润滑组合物采用网辊涂布法涂布在亲水涂层铝箔的正反两面，网辊深度是42～95μ，线数是80～160线/英寸；涂布时固化条件是固化温度为110～240℃、固化时间为12～28秒。
该方法包括铝箔的涂布方式、固化条件二个方面。其中涂布方式的选择对获得涂布均匀、厚度适当、性能合格的涂层至关重要。本发明采用网辊涂布法，通过选择合理的网辊深度和线数，来确保涂层厚度保持均匀一致。而固化条件则直接影响涂层的外观、附着力及其性能指标。本发明确定固化温度为110～240℃、固化时间为12～28秒，能确保涂层符合规定的性能指标。
本发明的有益效果是本发明与现有技术相比，其显著优点是涂布润滑层后可以隔离润滑油对亲水涂层的影响，保证有效的亲水性，带润滑层的亲水涂层铝箔表面磨擦系数小，能减少冲压过程中对模具的损耗，保护铝箔表面的亲水涂层，有利于满足热交换器翅片的特定要求及高速冲制技术的发展要求。
本发明所述的带润滑层的亲水涂层铝箔主要技术指标如下 其他质量指标与不带润滑层的亲水涂层铝箔一致。
具体实施例方式 实施例1 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚20％、水性树脂(聚乙烯醇PVAL1799)2％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为6000)0.8％、防冻剂(乙二醇)1.2％、去离子水76％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(甲酸)同聚乙二醇(PEG10000)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(甲酸)的过量，加入少量催化剂(固体强酸)；该水性润滑性能树脂两端均可以全部封端。其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG10000)∶一元酸(甲酸)∶催化剂(固体强酸)＝1.0∶1.1∶0.005； b.反应温度130℃； c.反应时间3小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(水)稀释冷却，制得固含量35％的水性润滑性树脂， 2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为9％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是42μ，线数是160线/英寸。固化温度为110℃、固化时间为28秒。
实施例2 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚15％、水性树脂(聚乙烯醇PVAL2699)2.4％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为8000)1.2％、防冻剂(丙二醇)1.4％、去离子水80％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(乙酸)同聚乙二醇(PEG12000)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(乙酸)的过量，加入少量催化剂(单丁基氧化锡)；该水性润滑性能树脂两端可以部分封端。其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG12000)∶一元酸(乙酸)∶催化剂(单丁基氧化锡)＝1.0∶1.2∶0.006； b.反应温度120℃； c.反应时间4小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(乙醇)稀释冷却，制得固含量38％的水性润滑性树脂， 2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为8.1％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是50μ，线数是140线/英寸。固化温度为130℃、固化时间为25秒。
实施例3 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚10％、水性树脂(聚乙烯吡咯烷酮，平均分子量为100000)2.6％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为12000)1.4％、防冻剂(乙二醇)1.0％、去离子水85％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(丁酸)同聚乙二醇(PEG20000)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(丁酸)的过量，加入少量催化剂(固体强酸)；该水性润滑性能树脂两端均可以全部封端。
其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG20000)∶一元酸(丁酸)∶催化剂(固体强酸)＝1.0∶1.15∶0.001； b.反应温度110℃； c.反应时间5小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(丙醇)稀释冷却，制得固含量40％的水性润滑性树脂， 2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为6.6％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是60μ，线数是120线/英寸。固化温度为150℃、固化时间为22秒。
实施例4 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚25％、水性树脂(羟乙基纤维素HS-6000)1％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为10000)0.7％、防冻剂(丙二醇)0.7％、去离子水72.6％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(甲酸、乙酸的混合物)同聚乙二醇(PEG10000，PEG12000的混合物)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(甲酸、乙酸的混合物)的过量，加入少量催化剂(单丁基氧化锡)；该水性润滑性能树脂两端可以部分封端。其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG10000，PEG12000的混合物)∶一元酸(甲酸、乙酸的混合物)∶催化剂(单丁基氧化锡)＝1.0∶1.25∶0.003； b.反应温度130℃； c.反应时间3.5小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(异丙醇)稀释冷却，制得固含量42％的水性润滑性树脂， 2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为11.5％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是80μ，线数是100线/英寸。固化温度为180℃、固化时间为18秒。
实施例5 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚20％、水性树脂(羟乙基纤维素HS10000)3％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为15000)1.1％、防冻剂(乙二醇)0.9％、去离子水75％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(乙酸、丁酸的混合物)同聚乙二醇(PEG12000，PEG20000的混合物)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(乙酸、丁酸的混合物)的过量，加入少量催化剂(固体强酸)；该水性润滑性能树脂两端均可以全部封端。
其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG12000，PEG20000的混合物)∶一元酸(乙酸、丁酸的混合物)∶催化剂(固体强酸)＝1.0∶1.3∶0.008； b.反应温度150℃； c.反应时间反应时间为4.5小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(乙二醇丁醚)稀释冷却，制得固含量45％的水性润滑性树脂。
2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为12％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是95μ，线数是80线/英寸。固化温度为210℃、固化时间为15秒。
实施例6 润滑组合物组分和配比(重量％)是改性聚乙二醇醚24.8％、水性树脂(羟乙基纤维素HS-6000，HS10000的混合物。)4％、流平剂(聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为13000)0.6％、防冻剂(丙二醇)0.6％、去离子水70％。
润滑组合物制备方法包括以下步骤 1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸(甲酸、丁酸的混合物)同聚乙二醇(PEG10000、PEG20000的混合物)进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸(甲酸、丁酸的混合物)的过量，加入少量催化剂(单丁基氧化锡)；该水性润滑性能树脂两端可以部分封端。
其工艺条件如下 a.反应物的摩尔比聚乙二醇(PEG10000、PEG20000的混合物)∶一元酸(甲酸、丁酸的混合物)∶催化剂(单丁基氧化锡)＝1.0∶1.28∶0.01； b.反应温度145℃； c.反应时间4.2小时； d.反应结束后的生成物用溶剂(丙二醇丁醚)稀释冷却，制得固含量36％的水性润滑性树脂。
2)将上面所述润滑组合物的组分按所述配比加入到高速分散机中，然后进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为13％的组合物。
润滑组合物的涂布方法是 对亲水涂层铝箔双面采用网辊涂布法，网辊深度是90μ，线数是95线/英寸。固化温度为240℃、固化时间为12秒。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物，其特征在于该组合物的组份和重量配比是
改性聚乙二醇醚10-25％、水性树脂1-4％、流平剂0.6-1.4％、防冻剂0.6-1.4％、去离子水70-85％，其中
水性树脂可以是聚乙烯醇PVAL1799、PVAL2699中的一种，或是平均分子量30000～300000的聚乙烯吡咯烷酮中的一种，或是分子量为6000、10000的羟乙基纤维素中的一种或几种的混合物；
流平剂是聚丙烯酸酯类流平剂，平均分子量为6000～15000中的一种；
防冻剂是乙二醇或丙二醇。
2.一种亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤
1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备用一元酸同聚乙二醇进行酯化反应，并保证反应过程中一元酸的过量，反应温度为110～150℃，反应时间为3～5小时；加入少量催化剂；反应结束后的生成物用溶剂稀释冷却，制得固含量35-45％的水性润滑性树脂，其中各反应物的摩尔比为聚乙二醇∶一元酸∶催化剂＝1.0∶1.1～1.3∶0.001～0.01；该水性润滑性能树脂两端均可以全部封端，也可以部分封端。
2)将步骤1)制得的改性聚乙二醇醚与其余组分按配比加入到高速分散机中进行搅拌溶解，待树脂全部溶解均匀一致后即可制备出固含量为5-15％的组合物。
3.根据权利要求2所述的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的制备方法，其特征在于在步骤1)中所述的一元酸可以是甲酸、乙酸、丁酸中的任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求2所述的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的制备方法，其特征在于在步骤1)中所述的聚乙二醇可以是PEG10000，PEG12000，PEG20000中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求2所述的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的制备方法，其特征在于在步骤1)中所述的催化剂可以是固体强酸或单丁基氧化锡中的一种。
6.根据权利要求2所述的亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的制备方法，其特征在于在步骤1)中所述溶剂可以是水、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚。
7.一种亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物的使用方法，其特征在于包括以下步骤在涂布设备上，将制备好的水溶性润滑组合物采用网辊涂布法涂布在亲水涂层铝箔的正反两面，网辊深度是42～95μ，线数是80～160线/英寸；涂布时固化条件是固化温度为110～240℃、固化时间为12～28秒。
全文摘要
本发明公开了一种亲水涂层铝箔用水溶性润滑组合物，及其制备方法和使用方法；该组合物的组份和重量配比是改性聚乙二醇醚 10-25％、水性树脂 1-4％、流平剂 0.6-1.4％、防冻剂 0.6-1.4％、去离子水 70-85％；该组合物制备方法包括1)水性润滑树脂改性聚乙二醇醚的制备；2)将步骤1)制得的改性聚乙二醇醚与其余组分按配比加入到高速分散机中进行搅拌溶解；使用该组合物时将组合物涂布在亲水涂层铝箔的正反两面，涂布润滑层后可以隔离润滑油对亲水涂层的影响，保证有效的亲水性，带润滑层的亲水涂层铝箔表面磨擦系数小，能减少冲压过程中对模具的损耗，保护铝箔表面的亲水涂层，有利于满足热交换器翅片的特定要求及高速冲制技术的发展要求。
文档编号C10N50/02GK101768504SQ201010109789
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者朱军, 缪晓锋 申请人:江苏常铝铝业股份有限公司