蒸汽冷凝器的涂层的制作方法

专利名称：蒸汽冷凝器的涂层的制作方法
蒸汽冷凝器的涂层
本发明涉及制备用于实现滴状冷凝(Tropfenkondensation)的冷凝器疏水涂层 的方法以及所制备的涂层。
在冷凝装置情况下，冷凝介质凝聚到热传递面上。例如就汽轮机来说，从 涡轮流出的减压水蒸气将在冷凝器上凝结。常见的冷凝器包含若干基本由金属 (大多数由合金钢或者钛)制成的冷凝管。
可粉令凝区分为滴状冷凝和膜状冷凝(Filmkondensation)。在表面能较高的金 属材料上通常会发生膜状冷凝。即冷凝物在金属表面上形成连续的液膜。而滴 状冷凝则与此相反，形成fflil滴落的液滴，从而可提高冷凝器的效率。
根据现有技术已知的是，iiiM冷凝管进行^7K处理产生滴状冷凝。
例如由文)toE 833 049已知冷凝表面的硅酮涂层。此外还可以给冷凝 上四氟乙烯树脂(Teflon)。但是其缺点在于将附加材料层涂覆在冷凝器上导 致额外的传热阻力。此外i^^涂层的稳定性通常有限。
为了避免这些缺点，建议釆用化学气相沉积(CVD)法制备疏水涂层。此外已 知例如还可按照文献WO 99/18252所述，通过将离子注A^面来实现滴状冷凝。
但是这两种方法必须在真空条件下实施，因此产生高的方法复杂度和高成 本。无法以合理的成本在大规模工业装置中i顿。
本发明的目的在于克服现有技术的至少一个缺点。本发明的目的尤其在于 提供能够实现滴状冷凝且尽可能成本有利的涂层。
通过制备用于实现滴状冷凝的冷凝器疏7iC涂层的方法实现了这一目的，其 中借助湿化学法将涂覆齐(J(Beschichtungsmittd)施加(aufbringen)在该冷凝器上，所 述涂覆剂包括液态溶剂和至少一种涂料，所述涂料选自包括下列的组基于氧 化硅溶胶的溶胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在 每一瞎况下相对于涂覆剂的总重
-基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料的固体含量fe0.5重量％ 。0重4% 范围；和/或
-含氟聚合物的含量fe0.1重量^ ^5重量^范围 禾口/或-硅酮中的固体含量&5重量％ 。0重量％范围；禾口/或 -形成聚氨酯的成分的含量fe3重量％ 。0重量％范围。 本发明还涉及在冷凝器情况下用于实现滴状冷凝的疏水涂层，其中所述涂 层选自包括下列的组基于氧化硅的溶胶-灌舰漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于
聚氨酯的漆，并使用根据本发明的方法制得，且所述涂层的层厚tel00nm 《5lum范围。
本发明的其它有益实施方案由从属丰又利要求给出。
令人惊奇地发现，本发明所述制备用于实现滴状冷凝的冷凝器疏7]C凃层的 方法适合于产生非常薄的涂层，其中借助湿化学法将涂覆剂施加在该冷凝器上， 所述涂覆剂包括至少一种涂料，所述涂料选自包括下列的组基于氧化硅溶胶
的溶胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分。劍于冷凝器疏 水涂层而言尤其有益，因为较厚的涂层会形成导热阻力，这可能导致冷凝作用 总体效率降低。
此外特别对于冷凝器涂层的优点还有通过本发明所述的方法可以将薄的 疏水涂层涂覆到冷凝器上，尽管如此该涂层仍然育滩经受冷凝器上出现的温度 波动及尺寸变化。这特别有益于冷凝 层的长期稳定性。
除此之外特别有禾U于冷凝激余层的还有通过本发明所述的方法可以将能 具有良好抗冲击能力且因此能给冷凝器提供保护的薄疏水涂层施加到冷凝器 上。
术语涂覆剂，包括液态溶剂以及至少一种涂料，在本发明意义上尤其指液 体例如溶液以及在液相(例如液态溶齐lj)中含有固态、凝胶状或者液态物质的 物质混合物，例如分散体比如乳液或悬浮液、溶胶、溶胶-凝胶材料或者胶体。
这些涂覆剂在施加状态下iM呈液态，从而能够以液体形式施加该有待施加的 涂料。
溶剂是液态溶剂。在本发明意义上，术语"液态"表示溶剂在10 100°C
鹏范围、4她在室温，也即18 25。C的、鹏范围，呈液态。
这样就能够使得涂料溶解、乳化或者悬浮在该溶剂之中。此外还可以借助 湿化学法施加涂料。在本发明意义上，术语"溶解"表示涂料被溶解、分散、乳 化或者悬浮。可以使用的溶解介质(L。semittel)优选是溶剂(L6sungsmittel)。
对于各种涂覆剂，可按照本领域技术人员已知的常见方法(例如通过去除 豁1J)来测定固体含量(Feststoffgehalt)。固体含S^涉及的例如是涂料的干重， 其中所述干重是在不导致涂料破坏的温度下测定的。例如可以基本根据DIN ISO 3251指弓將溶剂蒸发，^ 在125。C^t下经过1小时的时间段将溶齐瞎 发，观i淀可用溶胶-凝胶材料的固体含量。固体含量i^t应于施加过程中留在 基材上的涂层。
可由涂覆齐腿供的优点在于能够施加光滑的涂层。
另一项由此提供的优点在于使用在施加状态下呈液体形态的涂覆齐脂巨够 比例如在真空条件下进行涂覆更加简单、更加成本有利的方式制作涂层。
在本发明意义上，术语"基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料"指的是能够以溶 胶和/或凝胶形式存在的溶胶-凝胶材料或者溶胶-凝胶体系。优选的溶胶- ,材
料是氧化硅溶胶，尤其是二氧化硅溶胶，更〗m是经过改性的特别是官能化氧
化硅溶胶。
可以作为涂料使用的基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料《，包括硅烷的醇溶 液和/或水溶液，更 是基于烷基硅烷和/離氧基硅烷的那些。氧化硅溶胶优 选包括聚硅氧烷，尤其是交联聚硅氧烷，其优选具有经碳键与硅结合的有机官 能团尤其是烷基(例如甲基)或者氟原子。溶胶- 材料^选是经预縮合的聚硅織。
基于氧化硅溶胶的可用溶胶-凝胶材料可以经过官能化，优选经过烷基和/ 或氟官能化。溶胶-凝胶材料更优选具有氟烷基硅烷和/或皿氧基硅烷。烷基硅 烷和/或氟烷基硅烷有益于改善所形成的溶胶-凝胶漆的疏水性。
可，使用的溶胶-硅胶材料包括至少一种，化合物(更，是烷氧基硅 垸)、至少一种官能化硅烷化合物(更4，选自包括烷基硅烷和/或皿基硅烷 的组)、至少一种醇、至少一种酸和/或水。
可优选使用的烷氧基硅烷选自包括下列的组四甲氧基硅烷(TMOS)、 四乙氧基硅烷(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和/或甲基三甲氧基硅'烷 (MTMS)。特别伏选的烷氧基硅烷是四乙氧基硅烷。
可 使用的烷基硅烷选自包括下列的组辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲 氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、 十八烷基三甲氧基硅烷和/或3-縮水甘油基氧基丙基三乙氧基硅烷。{腿的 基硅烷例如是十三氟辛基三乙氧基硅烷。可用的溶胶-凝胶材料优选包括相对于溶胶-凝胶材料的总重te50重量
% 《80重量％范围的至少一种'烷氧基硅'烷化合物、20.5重量％ 《30重量％范 围的至少一种烷基硅烷和/或含氟烷基硅烷、210重量％ ^70重量％范围的醇、 重量％ ^10重量％范围的酸和/^重量％ 《30重量％范围的水，且各种 成分的重量含量经过适当选择，使得这些成分的总重不超过100重量％。
按照优选实施方案所述，基于氧化硅溶胶的溶胶-凍舰材料的固体相对于涂 覆剂的总重在^重量％ 《15重量％范围，{，在27重量％ ^0重量％范围。
己经表明，尤其是相对于溶胶-凝胶材料总重在》7重量％ ^10重量％范围 的固体含量可以得到层厚为5,或者更小的溶胶; 漆。
基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料的tt^溶解介质选自水、酮、醇和/或酸， 特别优选的溶解介质选自水、2-丁酮、异丙醇、乙醇、甲氧基丙醇、乙基己醇、 盐酸、醋酸和/或硝酸。
溶胶-凝胶材料的干燥和/或硬化导致形成溶胶-凝胶漆而构成涂层。
按照本发明的其它有益实施方案所述，涂覆剂含有含氟聚合物作为涂料。 可以用结晶、半结晶和/或非晶态含氟聚合物材料制戯万含的含氟聚合物。
4雄的是能够溶解于或者分散于有机溶齐忧其是全氟代烃之中的含氟聚合 物。特别优选的能够溶解于有机溶解介质之中的含氟聚合物，尤其是非晶态含 氟聚合物。含氟聚合物优选以溶液或者分散体形式存在于涂覆剂之中。
按照优选实施方案所述，含氟聚合物选自聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯 (ETFE)、聚全織氧基-四氟乙烯、多氟化乙烯-丙烯、聚(乙烯-四氟乙烯)、聚 氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚(乙膝氯三氟乙烯)、2,2-E氟甲基-4,5-二氟-l,3-二氧杂环戊烯和/或其混合物。
优选的含氟聚合物选自例如商品名为Teflon⑧AF的2,2-双三氟甲基4,5-二 氟-U-二氧杂环戊烯、乙烯-四氟乙烯和/或聚偏氟乙烯(PVDF)，特别优选的 是2,2-双三氟甲基-4，5-二氟-l,3-二氧杂环戊烯。
特别有利地，含氟聚合物2,2-転氟甲基4,5-二氟-1,3-二氧杂环戊烯能够溶
解于全氟代烃之中，所述全氟代烃例如选自全氟环己酮C8^0和/或全氟萘烷，
并且可通过溶液进行施加。
含氟聚合物相对于涂覆齐U总重的含量fe0.5重量％ 24重量％范围，优选 在^重量％ 。重量％范围，更4她在21重量％ 《1.5重量％范围。已经表明，21重量。% ^.5重量％范围的含量尤其育,形成层厚为5^或者更小的含
氟聚合物涂层。
厚度为5,或者更小的含氟聚合物涂层的优点尤其在于不会阻碍经涂覆的 冷凝器传热，或者仅导致很小的额外的传热阻力。
按照特别优选的涂覆剂实施方案所述，涂料是硅酮，尤其是预缩合形式的 硅酮树脂，尤其是硅酮弹性体或者硅橡胶。硅橡胶可以包含具有参与交联反应 的基团的聚二有机硅氧烷作为基础聚合物。，能够通过加成交联进行固化的 液态或者分散的硅橡胶成分。特别优选的是低温硬化型单组分硅橡胶分散体。 特别优选的是可喷凃的液态硅橡胶分散体。
相对于涂覆剂总重的硅酮固体含量teio重量％ 。5重量％范围，优选在
215重量％ 。2重量％范围。已经表明，尤其是涂覆剂总重的含量在^5重量 % 《2重量％范围的固体能够导致形成层/^&400nm S800nm范围的涂层。 按照优选实施方案所述，硅酮以基于硅橡胶分散体的形式存在。例如更优 选Wacker公司商品名为Powersi鹏、尤其是商品名为PowersM) 567的硅橡胶分散体。
按照特别优选的涂覆剂实施方案所述，涂覆剂含有形成聚氨酯的成分作为 涂料。
优选的形成聚氨酯的成分选自异氰酸酯和/或多元醇。可以按照化学计量比 使用异氰酸酯与多元醇，或者异氰酸酯或多元醇可以超量存在。
可使用的异氰酸酯优选是脂肪族和/或芳族多异氰酸酯，尤其是选自包括下 列的组的二异氰酸酯1,3-二异氰酸根合苯、2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯、1,6-六 亚甲基二异氰酸酯、4,4'-和2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二甲苯 二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰 酸酯、环己基二异氰酸酯、多甲基多苯基异氰酸酯、1,6-十二亚甲基二异氰酸酯、 1,4-双(异氰酸根合环己基)甲烷、五亚甲基二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯和/ 或三苯基甲烷二异氰酸酯。4继异佛尔酮二异氰酸酯。特别^m可^il脂肪族 多异氰酸酯。
可使用的多元醇^ 自包括下列的组聚丙烯酸酯、聚醚多元醇、聚酯 多元醇和/或低分子量多元醇，例如二元醇、三元醇或多元醇。伏选可使用聚酯 多元醇，例如可通过与二元羧酸反应的方式得到或多或少支化的聚酯多元醇。更4，使用育^多以湿化学法进行处理的液态异氰酸酯或者多元醇成分。
形成聚氨酯的成分相对于涂覆齐脇重的重量百分比含量在24 。5%范围， 4腿在25 ^20%范围，更优选&10 ^15%范围。
按照优选实施方案所述，将氧化硅溶胶加入到含有异氰酸酯及多元醇成分 的涂覆剂之中。可用的氧化硅溶胶可以具有官能化甲基、苯基和/或氟基团。
特别优选的是，氧化硅溶胶以含有Si02纳米颗粒的胶体分散体系形式存在。
按照优选实施方案所述，涂覆剂包含
-形成聚氨酯的成分，优 自包括下列的组异氰酸酯和/或多元醇，以
及
-含有SK32纳米颗粒的胶体分散体系形式的氧化硅溶胶，相对于多元醇与异 氰酸酯成分总重的含量fel重量％ ^0重量％范围，优选在23重量％ 28 重量％范围，特别优选在》5重量％ ^6重量％范围。
4她可使用的SA溶胶含有SA纳米颗粒，iti^悬浮在醋酸丁酯之中。更 雌是其表面经过船JC化的SK)2颗粒或纳米颗粒，例如M甲基、苯基和/或含 氟硅烷化合物进行疏冰化。
^顿含有Si02纳米颗粒的Si02溶胶的优点特另赃于SK)2纳米颗粒在溶胶 中不是以聚集形式存在，而是以胶态形式存在。另一个优点在于可ffiil混合、 搅拌，经由溶胶将SK32纳米颗粒加入到含有异氰酸酯与多元醇成分的涂覆剂之
中。异氰酸酯与多元醇成分以及SH32溶胶iM溶解于或者分散于可混合的优选 相同的溶解介质(例如乙酸丁酯)之中。这样可使得Si02纳米颗粒均匀分布在 涂覆剂之中，从而也能相应均匀分布在所制备的基于聚氨酯的漆之中。
加入SiOz纳米颗粒特别有利于提高基于聚氨酯的漆的疏水性。
此外还有利于形成基于聚氨酯的漆的特别薄和/或光滑的涂层。
涂覆剂tt^包括
-形成聚氨酯的成分，tt^自异氰酸酯和/或多元醇，以及
-氧化硅溶胶，相对于多元醇与异氰酸酯成分总量的含量在a重量％ 《10 重量％范围，优选&3重量％ ^8重量％范围，特别优选在》5重量％ ^6重 量％范围。
可以发现尤其是相对于多元醇和异氰酸酯成分总重fe3重量％ ^8重量%范围加入氧化硅溶胶肖魏多明显改善金属冷凝器表面涂层的抗粘附或者抗附着 性能。
加入氧化硅溶胶有利于改善涂层的疏水性。另一个优点在于加入氧化硅 溶胶能够使得氧化硅尤其是Si02均匀分布在涂覆剂之中。这样就能使得基于聚 氨酯的形成漆具有均匀分布的Sl02，从而具有均匀的疏L7K特性。
腿用于形成聚氨酯的成分和/或氧化硅溶胶的溶剂是酯、酮、芳族烃和/ 或其混合物。其它优选的溶細，选自醋酸烷基酯。特别优选的旨1^ 自.-醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸l-甲氧基-2-丙酯、甲基异丁酮、甲苯、二甲苯、丙 酮、甲乙酮、环己酮和/或其混合物。特别优选的是醋酸丁酯。
涂覆剂的纟豁(KM^自水，醋酸烷基酯(^ 自醋酸乙酯，1-甲氧基_2-醋酸丙酯和/或醋酸丁酯)，酮(伏选选自丙酮，甲基异丁酮，环己酮和/或2-丁酮)，醇(itei^自甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇，乙基己醇和/或甲氧基丙醇)， 全氟代烃(〈m^用全氟环己酮(Perfluorcyclooxanon)禾口/或全氟萘烷)禾口/或其混
合物。涂覆剂的i豁哽ifc^自包括甲苯和/或二甲苯的芳族烃。
按照优选实施方案所述，将层厚在2l00nm 《5，范围、优选在^200nm 。拜范围、特别优选在^300nm 《liam范围、尤其优选在^400nm ^800nm范
围的疏冰涂层施加在冷凝器上。
这里所述的层厚指的是涂层干燥和/或硬化后状态的层厚。 使用制作疏水涂层的涂覆剂特别有利于形成非常薄和/或非常光滑的涂层。
这种方法的优点在于使用本发明所述含量的涂覆剂的涂料，能够将非常 薄的涂层均匀施加到冷凝器上。
按照^i^实施方案所述，借助湿化学法施加涂覆剂，所述湿化学法选自包 括下列的组(电)浸涂、喷射、浇注、刷涂、喷涂、流涂和/或湿涂。优M 雌自包括浸涂法和/或喷涂法的组来施加涂覆剂。
还可以利用辊或者旋杯(Rotationsglock)来施力口涂覆剂。 由此还提供了所述方法的另一优点，也即湿化学法能够在事后将涂层施加
到冷凝器上。此外，湿化学法的工艺复杂性明显低于真空法，因此成本相应更
低。特别有利的是更好地充分利用涂料，因此可以有利地节约材料。除此之外，
湿化学涂布法相对于有待涂覆的冷凝器的几何形状具有较高的灵活性，使得也
能均匀涂布不平坦以及外形复杂的冷凝器。湿化^^凃布法还能有益于另外改善涂层的抗划伤强度。
在施加之前可以对将要涂布的冷凝器表面进行预处理，尤其可以选用以下 溶剂对将要涂布的冷凝器表面进行脱脂例如丙酮和/或异丙醇和/或中性清洗
剂，例如磷Kk、阳离子表面活性剂以及含有HKk的中性清洗剂。
还可以在施加涂覆剂之前对将要涂布的冷凝器表面进行酸洗，例如使用选 自下列的酸进行处理氢氟酸，盐酸和/或硫酸，ifc^顿选自氢氟酸、盐酸和/ 或硫酸的酸与水的混合物。这样可以使得涂层具有更好的附着性。
用湿化学法施加了涂覆剂之后，将涂层干燥和/或硬化。优选在硬化之前首
先使得涂层干燥。干燥^Jt4腿是室温，更iM在^18。C ^25。C的、鹏范围。 千燥时间优选在aO粥中 《30 ^H中范围，更ttit在^15 ^30射中范围。 干燥过程有助于在涂层^化之前挥发或蒸发、^U。
也可以设想在相同温度条件下进行干燥和硬化，例如可在230。C ^200。C 范围的较高温度，伏选在室温下，更iM在^18。C ^25。C范围的温度。
更优选采用光化学法或者加热法，在^50。C 。50。C范围的温度、优选在 ^0。C ^200。C范围的温度、特别优选在^0 S100。C范围的温度使涂层硬化。
硬化时间在^5併中 。小时范围，伏选&20併中 S1.5小时范围，特 别^i&fe30^H中 d小时范围。
尤其fe30併巾 S1小时的硬化时间能够有助于经涂覆基材具有更好的耐 腐蚀性。
也可以在较高温度下进行硬化，例如可在^200。C 《00。CMit范围、更优 选在^00。C ^400。C温度范围进行烧结，形成例如具有含氟聚合物树脂水分散 体的涂层。
本发明还涉及用于实现滴状冷凝的冷凝器疏水涂层，其中所述涂层选自由
下列组成的组基于氧化硅尤其是S^2的溶胶-凝胶漆、含氟聚合物、硅酮和/ 或基于聚氨酯的漆，并使用本发明所述的方法获得，且所述涂层的层厚在
2100nm ^5iam范围。
按照优选实施方案所述，层厚在^200nm 《,范围，优选在S00nm 《1,范围，特别，在》400nm ^800nm范围。
这里所述的层厚指的是涂层干燥和/或硬化后状态的层厚。 选用基于氧化硅尤其是SiQ2的溶胶-凝胶漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆所制备的薄疏L7K涂层能够承受冷凝器上出现的温度波动和尺寸变化， 这对于冷凝激余层而言特别有益。这特别有益于冷凝 层保持长期稳定。
除lfet外，选自基于氧化硅尤其是S^2的溶胶-凝胶漆、含氟聚合物、硅酮 禾口/或基于聚氨酯的漆所律恪的薄疏冰涂层具有良好的抗冲击3贼，因此可以保 护冷凝器，这对于冷凝器涂层而言也特别有益。
在本发明意义上，术谱'冷凝器'指的是冷凝器表面，4继的冷凝器例如是 汽轮机的蒸气冷凝器。特别优选的冷凝器是用来分离非金属蒸气尤其是水蒸气 的蒸气冷凝器。
令人惊奇地发现选自基于氧化硅尤其是Si02的溶胶-凝胶漆、含氟聚合物、 硅酮和/或基于聚氨酯的漆并且使用本发明所述方法制备的涂层尤其具有相对水 的稳定性。这些涂层在金属冷凝器表面上、尤，钛和/或钢的表面上具有良好 的附着性。这些涂层的另一个优点在于旨滩形成光滑度更好的涂层。
选自基于氧化硅尤其是SK)2的溶胶-凑舰漆、含氟聚合物、硅酮柳或基于聚 氨酯的漆所制备的涂层的另一个优点在于能够提高经涂覆冷凝器的耐腐蚀性。 这对于汽轮机的冷凝器而言特别有益，因为在高温和高湿作用下，金属冷凝器 通常会发生腐蚀。
4腿的含氟聚合物涂层含有2，2-双三氟甲基-4,5-二氟-l，3-二氧杂环J^希。含 有2,2-双三氟甲基-4,5-二氟-1,3-二氧杂环戊烯的含氟聚合物涂层有利之处在于 耐用合耐磨，还可以形成非常光滑的涂层。
可M31以上所述的方法干燥和/或硬化溶胶-凝胶材料，从而获得{腿的溶胶 -凝胶漆。溶胶-凝胶漆中优选含有嵌入的含皿基烷氧基硅烷。
按照tte实施方案所述，涂层由硅酮尤其是硅树脂或者硅橡胶构成。
按照特别优选的实施方案所述，涂层由基于聚氨酯的漆构成。
硅酮构成的涂层以及基于聚氨酯的漆所构成的涂层的优点在于这些涂层
具有特别好的耐水性，特别能耐受温水或高温水。这使得能够将硅酮构成的涂 层以及基于聚氨酯的漆所构成的涂层应用在蒸汽冷凝器之中。
育巨够证实，选自硅酮和/或基于聚氨酯的漆制备的涂层相对于80。C、鹏水中 具有特别稳定的疏水性。经测定水接触角的变化之后表明，尤其是硅酮涂层以 及基于聚氨酯的漆即使在使用了 1000小时之后，其疏水性也没有变化或者变化 很小。基于聚氨酯的漆更iM是氧化硅改性尤其是SK^改性的聚氨酯漆。按照非
常特别优选的实施方案所述，基于聚氨酯的漆含有氧化硅成分。尤其可采用将 氧化硅溶胶加入到涂覆剂中的方式使其含有氧化硅成分。
按照特别优选的实施方案所述，基于聚氨酯的漆包括含有&02纳米颗粒的
氧化硅成分。
含有Sl02纳米颗粒的氧化硅成分的优点在于，加入Sl02纳米颗粒可以提高 基于聚氨酯的漆的疏水性。
能够证实，基于聚氨酯且含有氧化硅尤其是Si02的漆具有提高疏水性的作 用。基于聚氨酯且含有氧化硅成分的漆具有特别好的长效抗粘附性能。
本发明还涉及按照本发明所述方法制得的用于实现滴状冷凝的经疏水涂覆 的冷凝器。
按照优选的实施方案所述，经过疏水涂覆的冷凝器可以具有用于实现滴状 冷凝的疏7JC涂层，所述涂层选自包括以下的组基于氧化硅尤其是Si02的溶胶-凝胶漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆；并且所述涂层的层厚在
》100nm ^5)Lim范围，^i^在^200nm ^2拜范围，更tte在^300nm Slnm范 围，特别优选在^400nm ^00nm范围。
经过疏水涂覆的冷凝器的优点在于，可以具有薄的冷凝器疏水涂层。这样 就使得经涂覆的冷凝器不会导致或者只导致很小的传热阻力。
选自基于氧化硅尤其是SK)2的溶胶-灌搬漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚 氨酯的漆所制备的薄疏水涂层还能够承受冷凝器上出现的温度波动和尺寸变 化。这对于冷凝 层而言的长期稳定性特别有利。
除此之外，选自基于氧化硅尤其是SK)2的溶胶-M^漆、含氟聚合物、硅酮 和/或基于聚氨酯的漆所制备的薄疏冰涂层具有良好的抗冲击5鹏，因此可以保 护冷凝器，颜于冷凝^^层而言也特另陏益。
本发明还涉及一种涂覆剂，用于制备用以实现滴状冷凝的冷凝器疏7jC凃层， 所述涂覆剂包括液态溶剂和至少一种涂料，所述涂料选自基于氧化硅溶胶的溶 胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每J瞎况下相
对于涂覆剂总重
-基于氧化硅溶胶的溶胶-;疑胶材料的固体含量在^).5重量％ 《0重量％
范围；禾口/或-含氟聚合物的含量te0.1重量％ 《重量％范围；和/或
-硅酮固体含量在^5重量％ 《30重量％范围；禾口/或
-形成聚氨酯的成分的含量&3重量％ 《0重量％范围。
就此可完全参考以上针对所述涂覆剂所作的描述。
涂覆剂tt^包括
-形成聚氨酯的成分，tti^自包括异氰酸酯和/或多元醇的组，以及
-氧化硅溶胶，相对于多元醇与异氰酸酯成分总量的含量在^重量％ ^0
重sr。范围，4腿在》3重1% 《8重量％范围，特别ifci&fe5重fi0/。 《重量
%范围。
相对于多元醇和异氰酸酯成分总重在》3重量％ 《8重量％范围加入氧化硅 溶胶能够获得改善的金属冷凝器表面涂层的抗粘附或者抗附着性能。 加入氧化硅溶胶还可有利于改善涂层的疏水性。
按照其它优选实施方案所述，涂覆剂包含
-形成聚氨酯的成分，tt^自包括异氰酸酯和/或多元醇的组，以及
-含有Si02纳米颗粒的胶体分散体系形式的氧化硅溶胶，相对于多元醇与异
氰酸酯成分总重的含量在^重量％ 《10重量％范围，,在^重量％ 《8重 1T。范围，特别 在^5重:1% ^6重量％范围。
力口入Si02纳米颗粒可以特别有禾lJ于提高基于聚氨酯的漆的疏水性。 此外还可以提供如下优点通过加入Si02纳米颗粒的方式形成基于聚氨酯
的漆的特别薄和/或光滑的涂层。 下面给出用来阐述本发明的实施例。 实施例1
{顿lmm厚的钛板(ASTM B265等级(Grade) 2)作为涂层的基材。施加 之前先用异丙醇和中性清洗剂(例如Henkd公司商品名称为P3-Neutracare 800 的产品)对其进行脱脂处理。
将3.4 g聚酯多元醇(例如Bayer AG公司商品名称为Desmophen 670的 产品)、1.8g异佛尔酮二异氰酸酯(例如BayerAG公司商品名称为Desmodur N3390的产品)与0.3 g Si02溶胶(例如FEW Chemicals公司商品名称为H 4033的产品)进行混合，然后使用20g醋酸丁酉旨进行i周整，使得相对于涂覆剂 总重的固体含量约为11重量％，以制成涂覆剂。200880010999.0 在实验室浸涂机中(T—O一P Oberflachen GmbH公司，Wiirzburg)以35 mm/min 75 mm/min的速度对钛板进行浸涂。完,覆之后，在23。C室温条 件下将板材干燥10分钟，然后在80。C温度下使涂层硬化1小时。漆厚度为 715nm。
将这样涂覆的钛板在80。C的去离子水中放置1000小时，其中在168、 336、 598、 819和1010小时后，根据DSA分析法(Drop-Shape-Analysis)，使用2m1 的去离子水滴作为衡量疏水性的尺度，在23。C温度条件下，^Kriiss公司的DSA 100型接触角测量仪上利用测量方法'座滴銜liegender Tropfen)"测定水接触角。
结果表明，经过放置大约1000小时之后，Si02改性聚氨酯漆的水接触角依 然大于85°。
实施例2
亍OT lmm厚的钛板(ASTM B265等级(Grade) 2)作为涂层的基材。施力口 之前先用异丙醇和中性清洗剂(例如Henkel公司商品名称为P3-Neutracare 800 的产品)对其进行脱脂处理。
使用2-丁酮对硅橡胶分散体(例如Wacher Chemie公司商品名称为 Powers鹏567的产品)进fiH周节，使得相对于涂覆剂总重的固体含量大约为22 重量％，以制成涂覆剂。
在实验室浸涂机中(T—O—P Oberflachen GmbH公司，W加zburg)以35 mm/min 75 mm/min的i!it^钛板进行浸涂。完成涂覆之后，在23°C室温 条件下将板材干燥10力H中，然后在80°C温度下使涂层硬化1小时。涂料厚 度为475 nm。
将如此涂覆的钛板在80°C的去离子水中放置1000小时，在168、 336、 598、 819禾H 1010小时后，根据DSA分析法(Drop-Shape-Analysis) ， 4OT 2 Ml的去离子水滴作为衡量疏水性的尺度，在23°C温度劍牛下，在Kriiss公司 的DSA100型接触角测量仪上利用"座滴法"测定7K接触角。
结果表明，经过放置大约1000小时之后，硅酮涂层的水接触角几乎不变地 在大于110°。
与此不同，未经涂覆的钛板在80。C在去离子水中放置1000小时之后，水接 触角大约为15°。
这些结果表明，这些涂层在与蒸汽冷凝器中相同的湿度环境下具有良好的稳定性和疏水性。
权利要求
1.制备用于实现滴状冷凝的冷凝器疏水涂层的方法，其特征在于，借助湿化学法将涂覆剂施加在所述冷凝器上，所述涂覆剂包括液态溶剂和至少一种涂料，所述涂料选自包括下列的组基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每一情况下相对于该涂覆剂的总重-基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料的固体含量在≥0.5重量％～≤20重量％范围；和/或-含氟聚合物的含量在≥0.1重量％～≤5重量％范围；和/或-硅酮的固体含量在≥5重量％～≤30重量％范围；和/或-形成聚氨酯的成分的含量在≥3重量％～≤30重量％范围。
2. 根据权禾腰求1所述的用于制备冷凝器疏水涂层的方法，其特征在于，借助湿化学法施加涂覆剂，所述湿化学法选自包括下列的组(电)浸涂、喷 射、浇注、刷涂、喷涂、流涂和/或湿涂。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶 材料相对于涂覆齐媳重的固体含量fe5重量％ ^5重*%范風j媳在S重 量％ 《10重量％范围。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，含氟聚合物相对于涂 覆剂总重的含量在》0.5重量％ 《4重量。/。范围，，在kl重量％ 。重量％范 围，更4腿扭1重量％ ^.5重量％范围。
5. 根据上述权利要求中任--项所述的方法，其特征在于，所述含氟聚合物选自 包括以下的组聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、聚全氟烷氧基-四氟乙烯、多氟代 的乙烯-丙烯、戮乙烯-四氟乙烯)、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚(乙 烯-氯三氟乙烯)、2,2-転氟甲S4,5-二氟-U-二氧杂环戊烯和/或其混合物。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，硅酮相对于涂覆剂总 重的固体含量在》10重量％ 。5重量％范围，tt^fel5重量％ 。2重量％ 范围。
7. 根据，权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，硅酮以基于硅橡胶的 分散体的形式存在。
8. 根据上述权禾腰求中任一项所述的方法，其特征在于，形成聚氨酯的成分相对于涂覆剂总重的含量在^4重量％ 。5重量％范围，优选在25重量％ 。0 重量％范围，更4皿在210重量％ 《15重量％范围。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆剂包括- 形成聚氮酯的成分，优皿自包括异氰酸酯和/或多元醇的组，以及- 含有SK32纳米颗粒的胶体分散体系形式的氧化硅溶胶，相对于多元醇 与异氰酸酯成分总重的含量4，ifel重量％ ^0重量％范围，更^i&fe3重 量％ 《8重;1%范围，特另iKMfe5重量X 《6重ly。范围。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将层厚在^100nm 《Mm范围、伏逸在^200nm ^2Mm范围、更^it在^300nm ^lMm范围、尤其 tt^在2400nm S800nm范围的疏L7K涂层施加在所述冷凝器上。
11. 用于实现滴状冷凝的冷凝器疏冰涂层，其特征在于，所述涂层选自包括下列 的组基于氧化硅的溶胶- 鹏漆、含氟聚合物、硅酮和/或基于聚氨酯的漆，通 过使用权利要求1 10中任一项所述的方法获得，且所述涂层的层JTO ^100nm ^5^m范围。
12. 根据权禾腰求ll所述的疏冰涂层，其特征在于，所述层厚赵00nm ^2nm 范围，伏选te300nm ^ljum范围，特别ifc^在^400nm ^00nm范围。
13. 根据权利要求11或12所述的疏水涂层，其特征在于，所述基于聚氨酯的漆 包括含有SiCb纳米颗粒的氧化硅成分。
14. 根据权利要求1 10中任一项所述方法制备的用于实现滴状冷凝的经疏u^ 涂覆的冷凝器。
15. 涂覆剂，用于制备用以实5见滴状冷凝的冷凝器船JC凃层，其特征在于， 所述涂覆剂包括液态溶齐诉瞎少一种涂料，所述涂料选自包括下列的组基于 氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中 在每」隋况下相对于涂覆剂的总重- 基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料的固体含量在20.5重量％ 。0重量 %范围；禾口/或- 含氟聚合物的含量在20.1重量％ 3重量％范围；禾口/或- 硅酮固体含量&5重量％ ^30重*%范围；禾口/或- 形成聚氨酯的成分的含量在S重量％ 。0重量％范围。
16.根据权禾腰求15所述的涂覆剂，其特征在于，所述涂覆剂包括.-- 形成聚氨酯的成分，伏选选自包括异氰酸酯和/或多元醇的组，以及- 含有S仏纳米颗粒的胶体分散体系形式的氧化硅溶胶，相对于多元醇与异氰酸酯成分总重的含量^i^fel重量％ 《10重量％范围，更优选在s重量％ ^8重量y。范围，特别优选在a重量％ 《重量％范围。
全文摘要
本发明涉及制备用于实现滴状冷凝的冷凝器疏水涂层的方法，其中借助湿化学法将涂覆剂施加在该冷凝器上，所述涂覆剂包括液态溶剂和至少一种涂料，所述涂料选自基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料、含氟聚合物、硅酮和/或形成聚氨酯的成分，其中在每一情况下相对于涂覆剂总重基于氧化硅溶胶的溶胶-凝胶材料的固体含量在＞0.5重量％～≤20重量％范围；和/或含氟聚合物的含量在＞0.1重量％～≤5重量％范围；和/或硅酮固体含量在＞5重量％～≤30重量％范围；和/或形成聚氨酯的成分的含量在＞3重量％～≤30重量％范围。
文档编号F28F13/18GK101663555SQ200880010999
公开日2010年3月3日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月30日
发明者A·格拉斯曼, M·韦德哈斯, R·根斯勒 申请人:西门子公司