换热器、换热器的处理方法以及复合材料

技术领域

本申请涉及换热和材料技术领域，尤其涉及一种换热器、换热器的处理方法以及复合材料。

背景技术

相关技术中，为了提高换热器表面的排水性能，一些技术通常选择在换热器表面涂覆亲水涂层。但是相关技术中的亲水涂层的亲水耐久性较差，在实际应用中仍然难以满足要求。涂层材料的亲水耐久性仍然存在改进的空间。

发明内容

本申请的发明目的在于提供一种换热器、换热器的处理方法以及复合材料，所述换热器的涂层具有较好的亲水耐久性，所述换热器的处理方法有利于使得处理得到的带有涂层的换热器获得较好的亲水耐久性，所述复合材料有利于在待加工涂层的物品表面形成亲水耐久性能优异的涂层。

本申请第一方面提供了一种换热器，所述换热器包括集流管、翅片以及多个换热管；所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔连通；所述翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；

所述换热器还包括涂层；所述涂层覆设于所述集流管、所述换热管和所述翅片中的至少一者的至少一部分外表面上；

所述涂层包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物；所述微纳粒子包括二氧化硅和/或二氧化钛，所述聚合物对应的所述单体包括带有亲水基团的丙烯基类单体。

本申请换热器的涂层包含微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物，微纳粒子有利于形成复杂的微纳结构，通过单体聚合而成的聚合物能够增加涂层的致密度，提高涂层的耐磨性，通过与微纳粒子协同配合，有利于使得涂层的亲水耐久性得到提升。

本申请的第二方面提供了一种换热器的处理方法，所述方法包括：

提供复合材料和换热器，所述复合材料包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物，所述微纳粒子包括二氧化硅和/或二氧化钛，所述聚合物对应的所述单体包括带有亲水基团的丙烯基类单体；所述换热器包括集流管、翅片以及多个换热管，所述换热管与所述集流管相固定，所述换热管的内腔与所述集流管的内腔连通；所述翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；

将所述复合材料覆设于集流管、换热管和翅片中的至少一者的至少部分外表面并进行固化。

本申请换热器的处理方法，通过提供复合材料以及换热器，并将复合材料覆设在换热器的至少部分外表面并固化，由于复合材料包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物，微纳粒子有利于形成复杂的微纳结构，通过单体聚合而成的聚合物能够增加涂层的致密度，提高涂层的耐磨性，通过与微纳粒子协同配合，有利于使得处理得到的带有涂层的换热器获得较好的亲水耐久性。

本申请的第三方面还提供了一种复合材料，所述复合材料包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物；所述微纳粒子包括二氧化硅和/或二氧化钛，所述聚合物对应的所述单体包括带有亲水基团的丙烯基类单体。

由于复合材料包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物，微纳粒子有利于在待加工涂层的物品的表面形成复杂的微纳结构，通过单体聚合而成的聚合物能够增加涂层的致密度，提高涂层的耐磨性，从而上述聚合物与微纳粒子的协同配合，使得本申请所提供的复合材料有利于在待加工涂层的物品表面形成亲水耐久性能优异的涂层。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请一种实施方式提供的换热器的结构示意图；

图2为图1中的换热器的部分组件组装结构放大示意图；

图3为本申请一种实施方式中金属基材与涂层结合示意图；

图4为本申请一种实施方式中换热器的处理方法流程示意图。

附图标记：

100-换热器；11-集流管；12-换热管；13-翅片；121-涂层；101-流体进口；102-流体出口；131-翅片单元；41-金属基材；42-粗糙面。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

相关技术中，有一些技术针对换热器表面进行亲水化处理。目前对换热器表面的亲水化处理主要通过涂覆亲水涂料以形成涂层(亲水涂膜)的方式来实现，如在换热器表面涂覆亲水涂料以形成亲水涂膜，使水滴在涂层表面迅速铺展并流走，水滴不容易搭桥而产生结霜、二次结霜等问题。相关技术中的一些亲水性涂料虽然具有良好的成膜性和流平性，但所形成的涂层耐久性较差，特别是在使用一段时间后，涂层的亲水性越来越差，甚至涂层整体脱落。较难满足实际应用的需求。因此，如何使换热器具有较好的排水性，开发新型具有持续耐久亲水能力的材料成为相关行业急需解决的问题。

基于此，本申请实施例的技术方案提供了换热器、换热器的处理方法以及复合材料。针对换热器的处理方法，本申请也提供了用于形成涂层的复合材料的制备方法，本申请实施例的技术方法提供的换热器具有亲水耐久性优异的涂层，这种涂层在保证亲水性的同时，耐久性较好，可以延长换热器的使用寿命。具体技术方案的描述参见下文。

本文中，除非另有说明，否则所涉及的百分数、比例或份数按照质量计。其中，“质量份”指多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，例如1份可以表示为1g，可以表示1.68g，也可以表示为5g等。

参考图1，换热器100包括两个集流管11、多个换热管12以及多个翅片13，在换热器100中，多个换热管12均与集流管11相固定，换热管12设有多个供制冷剂流通的通道，并且换热管12的多个通道均与集流管11的内腔连通，翅片13位于相邻的两个换热管12之间。集流管11上设有与其内腔相连通的流体进口101和流体出口102，从而方便流体进入换热器。

多个换热管12沿着集流管11的长度方向布置，集流管11的长度方向可参考图1中的X方向。换热管12为纵长延伸的管状结构，换热管12的长度方向可参考图1中的Y方向，换热管12的宽度方向可参考图2中的D方向。换热管12的宽度方向的尺寸大于换热管12的厚度方向的尺寸，换热管12的厚度方向与集流管11的长度方向大致重合。并且，换热管12的宽度方向与集流管11的长度方向不共向。在图2中，换热管12的宽度方向(D方向)与集流管11的长度方向(X方向)大致呈垂直关系。

在图1中，集流管11的数量为2个，换热管12长度方向的两端分别插入至该两个集流管11的内腔。这种类型的换热器业内也常称为单排换热器，在一些其他实施方式中，集流管11的数量可以为1个或者超过2个以上。相应的，换热管和翅片的数量也根据实际产品需要进行设定。

在一些实施方式中，可参考图2，翅片13为沿换热管12的长度方向(Y方向)延伸的波形结构。翅片13包括沿换热管12的长度方向布置的多个翅片单元131，多个翅片单元131沿换热管12的长度方向依次相连，相邻的两个翅片单元131相连接的位置处形成翅片13对应的波形结构中的波峰或波谷，且翅片13在相邻的两个翅片单元131相连接的位置处与换热管12相固定。在装配时，集流管11、翅片13以及换热管12等部件可以预先组装在一起，经过钎焊工艺使得集流管11与换热管12固定，翅片13固定在相邻的两个换热管之间。

换热器100还包括涂层121，该涂层121覆设于集流管11、换热管12和翅片13中的至少一者的至少一部分外表面上。图1中位于多个换热管12的最左侧换热管12表面的阴影部分对涂层121进行了相关示意。

在本申请的实施方式中，涂层121包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物。

具体的，微纳粒子包括通过亲水基团修饰的二氧化硅和/或二氧化钛，在一些实施方式中，微纳粒子同时包括通过亲水基团修饰的二氧化硅粒子和通过亲水基团修饰的二氧化钛粒子。且二氧化硅粒子的含量大于二氧化钛粒子的含量。

涂层121中的二氧化硅粒子和二氧化钛粒子可以相互配合形成复杂的微纳结构，在此基础上，涂层121中所包含的通过单体聚合而成的聚合物可以提高微纳结构的致密性，从而一定程度上提供涂层的致密性和耐磨性。

本申请实施方式中的聚合物是通过对至少一种单体进行聚合而形成的，单体是能与同种或他种分子聚合的小分子的统称，是能起聚合反应或缩聚反应等而成高分子化合物的简单化合物，是合成聚合物所用的低分子的原料。上述单体可以为包括双键或三键的单体，这种类型的单体可以通过其双键或三键与其他单体进行聚合。例如该单体可以为带有亲水基团的丙烯基类单体。单体的亲水基团在形成聚合物后可以与修饰微纳粒子的亲水基团相互补充，提高最终涂层的亲水性。单体所包含的亲水基团可以为羟基(-OH)、醛基(-CHO)、羧基(-COOH)、氨基(-NH

在本申请的实施方式中，丙烯基类单体可以为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺等含不饱和双键的单体。

上述聚合物可以为一种单体之间的聚合或者不同种单体相聚合而形成，聚合过程可通过加入引发剂在单体和单体之间起到引发聚合反应的作用。

在本申请一些实施方式中，聚合物主要采用甲基丙烯酸羟乙酯单体进行聚合而形成的聚甲基丙烯酸羟乙酯。需要注意的是，如果甲基丙烯酸羟乙酯单体没有充分聚合，涂层中还可能包括甲基丙烯酸羟乙酯。

在一些实施方式中，涂层121的单位面积重量控制在15g/m

在一些实施方式中，涂层121还包括聚乙烯醇和/或聚乙二醇，例如聚乙烯醇作为涂层成分，有利于提高膜层的强度和耐久性。

参考图3，在一些实施方式中，集流管11、翅片13以及换热管12中的任一个对应的金属基材41的材质包括铝、铜和不锈钢中的至少一种。如集流管11、翅片13以及换热管12均为铝材质的零部件。具体的，上述金属基材41的外表面包括凹凸不平的粗糙面42，该粗糙面42的粗糙度Ra为0.5μm～10μm，在一些实施方式中，上述金属基材的粗糙面42的粗糙度Ra为1μm～3μm。具体地，上述金属基材的粗糙面42的粗糙度可以为1μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm、3μm等等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

上述金属基材41的粗糙面42可以通过对换热器100喷砂而得到。控制金属基材表面的粗糙度，能够使得在于后续其他涂层材料相结合时具备良好的耐久性能，虽然粗糙度大一些的情况有利于后续涂层的附着，但是粗糙度过大，例如超过10μm，则金属基材形变程度较大，对金属基材的厚度也相对要求较高，否则容易损坏金属基材。粗糙度过小则对涂层的耐久性的提升不太明显。具体的，涂层121的至少部分覆设在粗糙面42。

本申请实施例还提供一种换热器的处理方法，包括以下步骤：

提供复合材料和换热器。

所提供的复合材料包括微纳粒子和通过单体聚合而成的聚合物，微纳粒子包括二氧化硅和/或二氧化钛，聚合物对应的单体包括带有亲水基团的丙烯基类单体。

所提供的换热器包括集流管、翅片以及多个换热管，换热管与集流管相固定，换热管的内腔与集流管的内腔连通。翅片的至少部分固定于相邻的两个换热管之间；

将复合材料涂覆于集流管、换热管和翅片中的至少一者的至少部分表面，固化。最终得到包含有涂层的换热器。

如图4所示，上述带有涂层的换热器可以采用如下步骤处理得到。

步骤S11、提供换热器，换热器包括集流管、多个翅片和多个换热管，集流管和换热管固定，翅片固定在相邻的两个换热管之间。

步骤S21、对换热器进行喷砂处理。经过喷砂处理后的换热器满足在集流管、翅片和换热管中的至少一者对应的金属基材的至少部分外表面形成凹凸不平的粗糙面。

步骤S31、对经过喷砂处理后的换热器进行清洗和干燥处理。

步骤S41、提供复合材料，并使用复合材料对干燥处理后的换热器进行浸涂，得到带有涂层的换热器。

集流管、翅片和换热管之间的焊接方式可以采用钎焊，即这些零部件通过钎焊焊接为一个整体，钎焊工艺有利于实现上述各部件连接位置之间的密封性。但是钎焊工艺会在集流管、翅片和换热管的金属基材外表面残留有钎剂，而钎剂本身受材料性质的限制，钎剂为无机材料，粘附性较差，与涂层材料结合较为困难，在实际应用时，钎剂本身容易脱离，从而有钎剂残留的位置涂层也难以持久保持。此外，换热器各零部件的金属基材长时间暴露在空气中，本申请也会形成氧化层，该氧化层同样不利于与部分类型的涂层材料相结合。因此，换热器涂覆涂层前需要对其表面进行处理，以去除表面的残留钎剂、氧化物、油渍和其他污染物，构造一定的表面粗糙结构便于涂层附着。

步骤S21中，对换热器的喷砂处理的步骤具体包括，选用磨料粒径在30目至280目之间的磨料对换热器表面进行1～3遍喷砂，磨料为刚玉材质的沙砾。一些实施例中选用的磨料粒径为120～180目，如磨料粒径为150目。

上述步骤S21的喷砂处理的好处包括，第一方面，可以去除金属基材表面残留的大量钎剂、氧化层、油污等，得到较为清洁的金属基材表面。第二方面，通过磨料的喷砂打磨作用，有利于在金属基材表面形成较好的微观粗糙面结构，从而增加后续与其他涂层材料的结合力，利于涂料的流平和装饰。第三方面，喷砂的切削和冲击使金属基材的表面的机械性能得到强化，提高了金属基材的抗疲劳性能。第四方面，喷砂可以去除金属基材表面的毛刺等不规整结构，在金属基材的表面，特别是各个零部件相连接的交界处打造出很小的圆角，使金属基材的表面更加平整美观，利于后续处理。经过喷砂处理后，金属基材的表面组织形态发生了改变，金属晶粒更加细化致密。经过喷砂处理后，金属基材的表面形成较多的羟基，在于亲水涂层连接的过程中，亲水涂层的羟基与金属基材的羟基脱水缩合，从而亲水涂层与金属基材之间可以通过共价键连接，共价键连接的方式相对稳定，有利于提高金属基材与亲水涂层连接的耐久性。

在其他实施方式中，还可以对换热器的表面通过酸洗或碱洗等化学处理构建一定的粗糙度，利用酸和碱等溶剂作为清洗剂与金属氧化物、钎剂等的化学反应除去金属基材表面多余的附着物。但是该方式所需的成本高，工艺较为复杂，清理过程存在一定的危险性。

步骤S31中，对经过喷砂处理后的换热器进行超声清洗处理的步骤包括：采用去离子水、乙醇或者无水乙醇中的至少一种对经过喷砂处理后的换热器进行超声清洗，所述超声清洗的时长为5min～10min，所述超声清洗的超声频率为80Hz～100Hz。

需要注意的是，步骤S41中的复合材料并不等同于涂层，复合材料覆设在集流管、换热管、翅片中的至少一者的至少部分表面之后，上述的整个结构需要进行高温固化，在高温固化的过程中，复合材料中的水性溶剂会随温度挥发，而如二氧化硅粒子、二氧化钛粒子等携带的基团会与换热器铝材表面的部分基团脱水缩合进行形成稳定的化学链结构。当固化完成后，最终可以得到带有涂层的换热器产品。在本申请的实施方式中，复合材料覆设换热器的方式包括但不限于浸涂、喷涂、刷涂、淋涂或辊涂中的至少一种。考虑到实施的便捷性，可以利用喷涂或浸涂的方式，将本申请实施例提供的复合材料涂覆于换热器表面。其中，浸涂的时间为2～5min，进一步可选为2～3min。浸涂的次数为1～5次，进一步可选为2～3次。浸涂完毕后高温固化时长至10min以上。固化的温度为180℃～220℃，进一步可选为190℃～210℃，进一步可选为200℃。固化的时间为0.5h～2h，进一步可选为0.8h～1.5h，进一步可选为1h。

在本申请的一些实施例中，在步骤S41即提供复合材料的步骤之前还包括制备该复合材料的步骤，该复合材料的制备步骤包括：

将第一部分引发剂与预热至70℃～75℃且用量为80～95质量份的亲水材料混合，得到混合液A。以及将5～20质量份的含至少一种单体的溶液与第二部分引发剂混合，得到混合液B。亲水材料包括微纳粒子，所述微纳粒子包括二氧化硅和/或二氧化钛，单体包括带有亲水基团的丙烯基类单体；

将5～20质量份的所述混合液B滴加至所述混合液A中，滴加完毕后，再将第三部分引发剂加入至反应体系中，在60℃至80℃下保温反应1h～3h，得到反应液C，其中，第一部分引发剂、第二部分引发剂和第三部分引发剂的总用量为0.02质量份；

取70～95质量份的反应液C与5～30质量份的聚乙烯醇水溶液(浓度为4％)，混合后得到复合材料。

将通过本申请实施例提供的制备方法得到的复合材料应用在换热器时，能够使换热器表面初始静态接触角不超过10°，亲水效果优异，并且该复合材料的制备过程绿色环保，操作简单，成本较低。复合材料中的亲水材料可以选择为硅烷体系的溶胶类亲水材料，其与铝类基材之间具有良好的润湿性，Si(硅)与Al(铝)之间能形成Si-O-Al键，提升了所形成的涂层的附着力。复合材料中单体聚合物的加入进一步提高了涂层的致密性，对涂层的防腐性能也能起到一定的改善作用，尤其是能使得涂层的亲水耐久性得到较明显的提升。

根据本申请实施例，复合材料的制备原料包括亲水材料，亲水材料可以为亲水性混合溶胶，亲水材料的质量份数为80～95份，典型但非限制性的例如可以为80份、82份、85份、88份、90份、92份、95份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。

在本申请的一种实施方式中，制备该复合材料的步骤包括：

按质量份计，将80份～95份的亲水材料加热升温至70℃～75℃之间，加入0.005份叔丁基过氧化氢。叔丁基过氧化氢可以作为引发剂起到引发聚合反应的作用，该引发剂还可以用偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化叔戊基、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、过氧化二异丙苯、3,3-双(叔丁基过氧)丁酸乙酯、3,3-双(叔戊基过氧)丁酸乙酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化醋酸叔戊酯、1,1'-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化2-乙基己基酸叔丁酯、过氧化2-乙基己基酸叔戊酯代替。

然后在上述体系中滴加5份～20份的甲基丙烯酸羟乙酯和0.01份叔丁基过氧化氢的混合物，甲基丙烯酸羟乙酯为一种带有双链的单体，甲基丙烯酸羟乙酯也可以用甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺等单体代替。

上述混合物滴加完毕后，在体系中补加0.005份叔丁基过氧化氢。70℃油浴或水浴中保温反应3h(1～3h)，得到混合中间液。

需要注意的是，引发剂的总用量约为亲水材料与甲基丙烯酸羟乙酯的2wt.％。且引发剂的加入顺序可以变化，例如，引发剂可在甲基丙烯酸羟乙酯滴加前全部先行加入，也可以与甲基丙烯酸羟乙酯混合全部加入，也可以分阶段在甲基丙烯酸羟乙酯滴加前中后分别加入。

需要注意的是，在一些实施方式中，该混合中间液也可以作为复合材料而使用，其已经能够形成具有较好的亲水耐久性的涂层。但是为了进一步提升后续涂层的耐久性，进行如下操作。

按质量份计，将70份～95份的上述混合中间液和5份～30份的聚乙烯醇水溶液(浓度为4～8％)，超声混合15min，机械搅拌2h，即得到最终的复合材料。

根据本申请实施例，对于亲水材料的来源不作特殊限制，其可以自行制备或者也可以采用市售商品。下面将对亲水材料的制备进行详细说明。

在一些实施例中，亲水材料包括如下质量份的原料：二氧化硅溶胶90～92份、二氧化钛溶胶4～6份和pH值调节剂3～5份。

制备亲水材料的方法包括：按质量份计，将90～92份的二氧化硅溶胶与4～6份的二氧化钛溶胶混合，得到混合液，采用3～5份pH值调节剂调节所述混合液的pH值至2.5～3.5，再在45℃～55℃下搅拌反应3.5h～5h，得到所述亲水材料。

其中，二氧化硅溶胶的质量份为90～92份，典型但非限制性的例如可以为90份、90.5份、90.8份、91份、91.2份、91.5份、92份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。在采用溶胶法制备二氧化硅颗粒时，在二氧化硅颗粒表面会带有大量的Si-OH基团，其具有反应活性基团羟基(-OH)，通过颗粒间相互反应，能得到亲水性优异的涂层。此外，通过使二氧化硅的含量在此范围内有助于提升涂层的亲水性。

其中，二氧化钛溶胶的质量份为4～6份，典型但非限制性的例如可以为4份、4.5份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、5.8份、6份以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。二氧化钛粒子具有两性粒子以及光催化特性，其具有光致超亲水性。光照下，TiO

二氧化硅溶胶形成涂层后相对二氧化钛溶胶形成的涂层耐久性稍差，但是二氧化硅溶胶形成的涂层成膜效果较好。二氧化钛溶胶则相反，其成膜效果差，但是涂层耐久性较强。通过调配二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶的含量比重，可以充分发挥二氧化硅以及二氧化钛的优势，增强二者的协同配合作用，有助于进一步提升涂层的亲水性，且成膜效果好。

在本申请的一些实施方式中，上述90～92份的二氧化硅溶胶中，一部分采用市售商品获得，另一部分采用本申请实施例提供的制备方法获得，这样，有利于提升亲水性及亲水耐久性。当然，在本申请的另一些实施方式中，上述90～92份的二氧化硅溶胶，可以均采用市售商品获得。或者，在本申请的另一些实施方式中，上述90～92份的二氧化硅溶胶，可以均采用本申请实施例提供的制备方法获得。

在一些实施例中，上述90～92份的二氧化硅溶胶中，34～36份的二氧化硅溶胶通过本申请实施例提供的制备方法制备得到，其余部分亲水改性二氧化硅溶胶采用市售商品。

本发明实施例对于上述二氧化钛溶胶、pH调节剂等原料的来源以及具体类型没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择，只要不对本发明的目的产生限制即可。如可以采用本领域技术人员所熟知的各原料，可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。

在一些实施例中，上述自制的二氧化硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

按质量份计，将36～40份的硅烷前驱体和50～56份的溶剂在45℃～55℃下混合均匀，再加入2～4份的水和0.5～1.5份的表面活性剂，混合均匀，再加入1～2份的酸和2～4份的水，反应22h～24h，得到亲水改性二氧化硅溶胶。示例性的，硅烷前驱体的质量份例如可以为36份、37份、38份、39份、40份等；溶剂的质量份例如可以为50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份等；水的质量份例如可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份等；表面活性剂的质量份例如可以为0.5份、0.8份、1份、1.2份、1.5份等；酸的质量份例如为1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份、2份等。混合的温度例如为45℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、55℃等；反应时间例如为22h、22.5h、23h、23.5h、24h等。

在满足亲水性混合溶胶的亲水性能等需求的情况下，上述硅烷前驱体的具体类型是可以多种多样的。具体地，在一些实施例中，硅烷前驱体包括30～32份的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(简称KH-560)和6～8份的正硅酸乙酯。示例性的，KH-560的质量份例如可以为30份、31份、32份等。正硅酸乙酯的质量份例如可以为6份、7份、8份等。

此外，在其他实施例中，硅烷前驱体并不限于上述列举的几种，在满足亲水性混合溶胶的亲水性能等需求的情况下，硅烷前驱体还可以采用其他的类型，例如还可以为六甲基二硅胺烷、氯硅烷等，在此不再一一详细描述。

采用一定含量的KH-560和正硅酸乙酯的混合物作为硅烷前驱体，更有助于获得亲水性优异的二氧化硅溶胶，有助于得到亲水性、耐久性良好的溶胶。在满足亲水性混合溶胶的亲水性能等需求的情况下，溶剂、表面活性剂、酸的具体类型是可以多种多样的。具体地，在一些实施例中，溶剂包括醇类溶剂。进一步，醇类溶剂包括碳原子数1～10的醇类溶剂，优选为碳原子数1～8的醇类溶剂，更优选为碳原子数1～4的醇类溶剂。进一步，在一些实施例中，溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或任意两种及以上的任意比例组成的混合物。由此，来源广泛，容易获得，成本较低。

在一些实施例中，表面活性剂包括但不限于，十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和十六烷基苯磺酸中的至少一种。进一步，在一些实施例中，表面活性剂为十二烷基硫酸钠。由此，成本较低，来源广泛，使用效果佳。在一些实施例中，酸包括，但不限于甲酸、乙酸中的至少一种。进一步，在一些实施例中，酸为甲酸。

在一些具体的实施方式中，上述自制的二氧化硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：按质量份计，将31份的KH-560、7份的正硅酸乙酯和54份的无水乙醇在45℃～55℃水浴条件下机械搅拌混合均匀，得到混合物。再将3份的水和1份的十二烷基硫酸钠混合均匀后加入到混合物中。然后再将1份的甲酸和3份的水滴加到混合物中，混合均匀，保持上述反应条件不变反应约24h，得到二氧化硅溶胶。

上述二氧化硅溶胶的制备所涉及的方程式或反应机理可如下所示：

1)正硅酸乙酯水解缩合：Si(OCH

2)KH560水解:R-Si(OCH

KH560缩聚:R-Si(OH)

其中R代表KH560中的长链基团-(CH2)

3)KH560与硅羟基的缩合：R-Si(OH)

通过本申请实施例制备得到的二氧化硅溶胶含有大量的羟基(-OH)亲水基团，使溶胶表现出亲水性，同时羟基与羟基之间脱水缩合形成空间网络结构。从而使得亲水性混合溶胶中进一步中加入的分散的二氧化硅、二氧化钛等纳米颗粒填充到空间网络结构中，能够形成稳定的溶胶体系也即亲水性混合溶胶，该亲水性混合溶胶的溶胶能够与金属基底中的-OH结合，脱水缩合形成共价键，成膜后起到保护金属基底的作用，从而达到亲水、防腐的效果。

在满足亲水性混合溶胶的亲水性能等需求的情况下，pH调节剂包括有机酸或无机酸。具体地，在一些实施例中，pH调节剂为甲酸。

此外，上述自制的亲水改性二氧化硅溶胶含有纳米级二氧化硅粒子，分散性好。而市售的二氧化硅溶胶可以采用微米级和亚微米级。通过不同粒径的二氧化硅粒子组合改善了涂装后涂层表面形貌，表面能增加，涂层亲水性提高。

在本申请提供的其他实施方式中，本申请的复合材料还可以应用在非换热器的产品上，例如热泵热水器等。当然其他产品对亲水性能和/或亲水耐久性提升有需求的产品都可以应用本申请实施方式所提供的复合材料。

为充分说明本申请提供的复合材料的能改善亲水性和亲水耐久性，便于理解本发明，本申请进行了多组实验验证。下面结合具体实施例、对比例，对本发明作进一步说明。本领域的技术人员将理解，本申请中描述的仅是部分实例，其他任何合适的具体实例均在本申请的范围内。

实施例1(试样为板片)

(1)按质量份计，将31份KH560，7份正硅酸乙酯和54份无水乙醇在50℃水浴下机械搅拌均匀，将3份水和1份十二烷基硫酸钠混合均匀后加入到体系中，1份甲酸和3份水滴加到体系中，混合均匀，保持上述反应条件不变反应24h，得到二氧化硅溶胶。

(2)35份上述二氧化硅溶胶，56份市售二氧化硅溶胶，5份市售二氧化钛溶胶，用4份甲酸调节pH至3.0左右，50℃水浴搅拌均匀，反应4h，得到亲水材料。

(3)85份上述亲水材料加热升温至70℃，加入0.005份叔丁基过氧化氢，滴加15份甲基丙烯酸羟乙酯和0.01份叔丁基过氧化氢的混合物，滴加完毕后补加0.005份叔丁基过氧化氢。70℃油浴或水浴中保温反应3h，得溶胶M。

(4)80份上述溶胶M，20份聚乙烯醇水溶液(浓度为4％)，超声混合15min，机械搅拌2h，得到复合材料。

(5)以板片作为试样，对待涂覆涂层的板片采用120目白刚玉喷砂处理，喷砂角度45℃，喷枪与板片距离50mm，喷砂1遍，然后用无水乙醇喷洗干净，40℃烘干备用。

(6)使用上述步骤(4)制备的复合材料，对(5)得到的试样进行浸涂，浸涂时间2min，浸涂次数1次。浸涂完毕后于200℃下固化10min得到带有涂层的试样。

实施例2(试样为板片)

与实施例1的不同之处在于：

实施例2中，步骤(4)为将90份上述溶胶M，10份聚乙烯醇水溶液(浓度为4％)，超声混合15min，机械搅拌2h，得到复合材料。

其余均与实施例1相同。

实施例3(试样为板片)

以与实施例1相同的方式制备复合材料和试样，不同之处在于亲水材料的制备。

实施例3中，与实施例1的不同之处在于，步骤(1)按质量份计，将32份的KH560、8份的正硅酸乙酯和53份的无水乙醇在约50℃水浴条件下机械搅拌均匀，将2.5份的水和0.5份的十二烷基硫酸钠混合均匀后加入到体系中，然后再将1.5份的甲酸和2.5份的水滴加到体系中，混合均匀，保持上述反应条件不变反应约24h，得到二氧化硅溶胶。其余均与实施例1相同。

实施例4(试样为换热器)

实施例4与实施例1的区别在于，实施例4的步骤(5)中采用换热器代替板片作为试样，其余均与实施例1相同。

实施例5(试样为板片)

实施例5与实施例1的区别在于，实施例5包括步骤(1)、(2)、(3)和(5)，而不包括步骤(4)，相应的，在制备试样的步骤中，采用实施例1中的步骤(3)所制备的溶胶M直接对步骤(5)得到的试样进行浸涂，浸涂时间2min，浸涂次数1次。浸涂完毕后于200℃下固化10min得到带有涂层的试样。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，对比例1包括步骤(1)、(2)和(5)，而不包括步骤(3)和(4)，相应的，在制备试样的步骤中，采用实施例1的步骤(2)所制备的亲水材料直接对实施例1的步骤(5)得到的试样进行浸涂，浸涂时间2min，浸涂次数1次。浸涂完毕后于200℃下固化10min得到带有涂层的试样。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，对比例3的复合材料制备过程不同。具体的：

(1)按质量份计，将31份KH560，7份正硅酸乙酯和54份无水乙醇在50℃水浴下机械搅拌均匀，将3份水和1份十二烷基硫酸钠混合均匀后加入到体系中，1份甲酸和3份水滴加到体系中，混合均匀，保持上述反应条件不变反应24h，得到二氧化硅溶胶。

(2)35份上述二氧化硅溶胶，56份市售二氧化硅溶胶，5份市售二氧化钛溶胶，用4份甲酸调节pH至3.0左右，50℃水浴搅拌均匀，反应4h，得到中间液。

(3)按质量份计，将10份的丙烯酸树脂和90份的中间液混合均匀，得到复合材料。

对比例2是采用换热器作为试样，也是对待涂覆涂层的换热器采用120目白刚玉喷砂处理，喷砂处理过程与涂层涂覆过程与实施例1相类似，在此不再过多赘述。

性能测试

1.亲水性能测试(接触角测试)

所用测试仪器为接触角测量仪，其采用光学成像原理，采用图像轮廓分析方式测量样品接触角。接触角是指在一固体水平平面上滴一滴液滴，固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所成的角。

测试时，打开接触角测量仪和与之相连的电脑，打开测试软件。

把试样放在水平工作台上，利用微量进样器调整液滴的量，体积一般为1μL左右，液滴在针头形成液滴，旋转旋钮使工作台上移，让试样表面与液滴接触，再下移工作台，试样上即可留下液滴。

通过测试软件进行测试和数据分析，得到这一区域的接触角。每一实施例和对比例的试样取5个不同的点进行测试后取平均值，记为该实施例和对比例试样的接触角。

经过上述接触角的测试结果表明，实施例1至实施例4的试样表面初始接触角均小于10°，说明本申请的复合材料在试样表面所形成的涂层亲水性能相对优异，有利于促进在受限空间内的冷凝水排放。

2.亲水耐久性测试

2.1冷热交变测试

将实施例1、实施例4、实施例5、对比例1、对比例2的试样置于冷热交变箱中，温度变化范围为-40～120℃记为一个循环，隔一定循环次数后取出吹干测试试样对应的涂层接触角。测试结果如表1所示。

表1冷热交变测试结果一

表2冷热交变测试结果二

由表1的数据可以看出，实施例1和实施例5对应的测试试样均为板片，实施例1和实施例5的试样在经过480个冷热循环测试后，试样的涂层表面接触角在50°上下，仍然表现出较好的亲水性。经过600个冷热循环测试后，实施例1的试样涂层表面接触角逐渐增大，亲水性能下降。实施例4对应的试样为换热器，其在经过240个冷热循环测试后，试样的涂层表面接触角为24°左右，表现出较好的亲水性能。经过360个冷热循环测试后，试样的涂层表面接触角为51°左右，涂层的耐久性能稍有下降。这是因为，换热器的表面不像板片一样平整，换热器具有较多的弧面等不规则结构，相应的，其对涂层的耐久性挑战较大，故换热器类型的试样表面的涂层其耐久性会稍弱于板片类型的试样表面的涂层。

在对比例1中，复合材料主要为硅烷系的亲水性溶胶材料，虽然涂层的初始接触角表现为较好的亲水性，但是仅经过100个冷热循环测试，其接触角就已经增大至50°左右，经过200个冷热循环测试，涂层状态较差，涂层亲水性快速上升至大约60°，难以再继续保持较好的亲水性能。在对比例2中，复合材料在硅烷体系的亲水性溶胶中加入了丙烯酸树脂可以一定程度上提高涂层的耐久性，但是在经过360个冷热循环测试后，涂层表面的接触角达到70°以上，与实施例1、实施例4和实施例5相比，耐久性相对较差。此外，在实际中，由于丙烯酸树脂的存在，其形成的涂层具有刺鼻性的酸臭气味，在加工生产过程中以及用户端使用过程中，用户体验较差。

2.2流水测试

将实施例2、实施例3、实施例5、对比例1的换热器样品浸没于流水中，隔一定时间后取出吹干，测试接触角，并记录部分时间的接触角。测试结果分别如表1和表2所示。

表3流水测试结果一

表4流水测试结果二

由表3和表4的数据可以看出，对于3个实施例而言，其试样的处理步骤比较接近，区别在于，实施例2和实施例3的复合材料的配方中，都增加了聚乙烯醇，而实施例5的复合材料的配方中不包括聚乙烯醇。

从表1中可以看出，实施例5的试样的涂层表面在经过312h的流水测试后，其涂层脱落，从而在该项测试中，实施例2和实施例3在经过480h的流水测试后，涂层的亲水接触角都保持在20°作用，且实施例2的涂层经过984h的流水测试，涂层的亲水接触角仍然保持在33°作用，说明该涂层的亲水耐久性较好。进一步的，实施例2和实施例3的涂层的亲水耐久性要优于实施例5的涂层的亲水耐久性，这说明在复合材料的配方中增加聚乙烯醇可以在流水测试中，使得涂层的耐久性表现的更为优异。

2.3干湿循环测试

将实施例4和对比例2的换热器样品浸没于水中，隔预设时间后取出干燥，测试接触角，记为一个循环，然后再一次浸没于水中，隔预设时间后干燥等等，测试过程记录部分循环次数后的试样对应的涂层的接触角。测试结果分别如表5所示。

表5干湿循环测试结果

从表5的数据可以看出，实施例4的换热器试样在744次干湿循环测试后，其涂层的接触角为20.701°，在经过1008h的干湿循环测试后，实施例4的涂层的接触角为25.233°，实施例4的换热器试样表现出来较为优异的亲水耐久性。对比例2的换热器试样在96次干湿循环测试后，其与实施例4的换热器试样的涂层的亲水接触角角度相近，但随着干湿循环次数的增加，对比例2的涂层的亲水接触角增大的幅度较大，在744次干湿循环测试后，对比例2的涂层的接触角为37.514°，亲水接触角要明显大于实施例4的试样涂层的亲水接触角。说明本申请的实施例4对应的涂层的亲水耐久性相比对比例2而言更加优异。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。本申请实施例所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。