用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物的製作方法
2023-09-21 00:02:50
專利名稱：用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及一種用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物。更具體地講，本發明涉及一種耐用性有所改進的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌塗層組合物。
背景技術：
汽車一般裝有製冷和供暖設備。製冷設備通過控制溫度、溼度和風速為汽車內部提供舒適的環境。空調代表了這種製冷設備。
空調由三個部件組成鼓風機、蒸發器和加熱器。鼓風機通過電動機將車內或車外空氣輸送到汽車內部。電機驅動的空氣傳輸速度可以控制為三或四個等級。
蒸發器使製冷劑循環，該製冷劑在通過壓縮機後，通過發動機驅動的皮帶，經歷壓縮和膨脹過程。這使得空氣在經鼓風機傳輸後，通過蒸發器進入汽車內部而冷卻。
加熱器部件與汽車發動機的製冷劑管路相連。由此，製冷劑的溫度隨著發動機的變熱而升高。由於製冷劑總是通過泵進行循環，其可以在發動機運轉時被加熱，從而導致暖空氣被輸送到汽車內部。
通常在空調運作時，裝配在單元結構中的汽車製冷裝置會在汽車內部發出臭味。這是由於所有由鼓風機送出的空氣均流經蒸發器，而蒸發器因存在冷凝水(由於周圍溫度的劇烈改變引起空氣蒸汽冷凝而造成)而通常潮溼，從而為真菌和細菌提供適合的生活環境。
隨著車用空調的變小和優化而緊密排列的散熱片和擴大的通風體積導致通風阻力的增加，由此使濃縮水往往易於滴落。此外，當空氣被例如塵埃、真菌和細菌的異物汙染，並通過被輸送到汽車內而流經蒸發器時，導致散發出常常成為車內乘客呼吸道疾病起因的臭氣。
為了除去臭氣，在蒸發器上塗上壓縮氣溶膠型抗微生物劑或親水性抗菌塗層。在使用壓縮氣溶膠型抗微生物劑的情況下，該抗微生物劑通過外部入口進行噴灑，而經常粘附在鼓風機或通道中而未達到目標蒸發器。因此，不能期望獲得有效的抗微生物活性。此外，通過噴灑香料掩蓋臭味僅僅是暫時性的而不能持久。通常，通過將有機抗微生物劑、香料和除臭劑與乙醇相混和並在容器中充入壓縮氣製備氣溶膠型抗微生物劑和除臭噴霧。然而，所噴灑的抗微生物劑不能有效地深入蒸發器而對其進行清洗，因此所噴灑的抗微生物劑不能對細菌和真菌起作用而將其根除。
在蒸發器上施用親水性抗菌塗層時，該親水性抗菌塗層由例如矽酸鹽的無機親水性顆粒和有機粘合劑組成，由於矽石顆粒相對大並因此不能緊密地排列，塗覆層中的裂縫使其可以在使用時輕易地剝離。此外，該塗層還在矽石顆粒周圍為發出臭氣的顆粒以及細菌和真菌提供可以生長的環境。該矽石顆粒發出令駕駛者不舒服的類似水泥的氣味。此外，有機親水性抗菌粘合劑的親水性基團OH-157和H+158與水反應，導致塗覆層分解和揮發，從而使蒸發器上的鋁暴露出來。實際上，塗覆層在從工廠交貨後保持一或兩年。此性能可以通過親水性持久性試驗進行分析。初始接觸角是大約一至大約八度，而經過持久性試驗後接觸角一般大於40度。因此，由於缺少親水性抗菌劑，抗菌和除臭性能由此非常低，也使得空調功能惡化。
發明內容
本發明提供了一種用於車用空調蒸發器的抗菌組合物，該抗菌組合物具有親水性和抗菌性能以及改進的耐用性。本發明的抗菌組合物含有分子量在大約4,000至8,000範圍內的親水性有機聚合物、光滑劑、抗菌劑和去離子水。特別是，親水功能基團與親水性有機聚合物的交聯基團之間的聚合程度極大地改進，而且該抗菌組合物由直徑為幾納米的顆粒製成，這使得單位面積上的顆粒數目增加並使塗覆層的分解速度減低。
由本發明的以下說明結合附圖，本發明的上述和其它目的和特徵將是顯而易見的，其中圖1顯示了根據本發明一個實施方式的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物的示意圖；圖2顯示了根據本發明一個實施方式的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物關於其尺寸的示意圖；圖3顯示了在根據本發明一個實施方式的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物的親水性試驗中，用於測量初始接觸角的方法示意圖；以及圖4顯示了在根據本發明一個實施方式的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物的親水性試驗中，用於測量持久接觸角的方法示意圖。
具體實施例方式
本發明的實施方式提供了一種用於車用空調蒸發器的親水性和抗菌組合物，其含有親水聚合物、光滑劑、抗菌劑和去離子水，從而除去典型的塗層組合物本身發出的臭氣，同時改進耐用性並顯示抗菌效果。
更具體的說，本發明採用分子量為大約4,000至大約8,000的親水性有機聚合物作為抗菌組合物的組分，以改進耐用性並除去傳統類型塗層組合物固有的臭氣。親水功能基團與交聯劑之間的聚合程度也得以改進。此外，抗菌組合物的顆粒尺寸是直徑範圍在大約5×10-9至大約9×10-9m的超細微粒，這使得單位面積上的顆粒數目增加並由此使親水基團或抗菌劑的分解速度得以延遲。
在本發明的一個實施方式中，將大約10至大約15wt％的聚乙烯醇、大約5至大約8wt％的二甘醇和大約3至大約5wt％的聚乙二醇混和在一起以形成抗菌組合物的親水性有機聚合物。如果聚乙烯醇的含量少於10wt％，會導致初始和持久親水性降低。另一方面，如果聚乙烯醇的含量超過15wt％，會導致抗菌性能和塗層均勻性惡化。如果二甘醇的含量少於5wt％，會導致作為聚乙烯醇的補充親水性劑的功能性降低。而如果二甘醇的含量超過8wt％，會導致抗菌性能和塗層均勻性惡化。如果聚乙二醇的含量少於3wt％，會導致聚乙烯醇的聚合程度降低。相反地，如果聚乙二醇的含量超過5wt％，會導致抗菌性能和塗層均勻性惡化。
此外，可以向此抗菌組合物中加入可以改進光滑性的其它常用化合物，而在本發明的一個實施方式中使用二乙基辛二醇作為光滑劑。加入大約1至大約3wt％的上述光滑劑。如果光滑劑少於1wt％，則不會顯示任何顯著的效果。當光滑劑的含量超過3wt％時，會在塗覆過程中產生泡沫。
乙醛和Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒在本發明中用作抗菌劑。Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒的直徑尺寸為大約2×10-12至大約9×10-12pm，其中X是2至4的整數，而Y是1至4的整數。當Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒與氧氣或水相接觸時，會導致表面反應並由此產生非常不穩定的活性二價氧。這導致會接受電子的還原反應，還產生過氧化氫。過氧化氫變成能夠進行強氧化反應的羥基，這使得有機物分解並消除真菌和細菌。
在本發明中，乙醛和Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒一起使用以進一步改進親水性抗菌組合物。在本發明的這個實施方式中加入大約1至大約2wt％的乙醛。如果乙醛的含量少於1wt％，則不能顯示良好的抗菌效果。而如果其含量超過2wt％對人類是有毒的。加入大約7至大約10wt％的Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒。如果Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒的含量少於7wt％，則會導致組合物顆粒的氧化還原反應活性降低。而如果Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒的含量超過10wt％，則可能使其光滑效果降低。
將本發明的抗菌組合物的前述組分溶解於去離子水。加入大約50至70wt％的去離子水。如果去離子水的含量少於50wt％，難以將此組合物的固體組分溶解。然而，如果去離子水的含量超過70wt％，則將使親水性和抗菌性能降低。
如上所述，本發明的親水性和抗菌組合物顯示極好的耐用性以及親水性和抗菌性能。此組合物適用於車用空調蒸發器的塗層。
基於以下實施例對本發明進行更詳細的說明，然而，不應將這些實施例認作限制本發明的範圍。
實施例實施例1和比較實施例1根據下表1中所示組成和含量製備親水性塗層組合物。根據以下說明的方法對所製備的組合物的殺菌效果和耐用性進行測量，其結果見表1。
測量方法1.抗菌性能1)抗真菌效果測試在玻璃板上塗覆預定厚度的真菌，其中樣品在25℃和大約60至100％溼度下塗覆並保持3周。觀察樣品上的真菌生長。
(評估標準)級別0無真菌生長級別110％真菌生長級別210至30％真菌生長級別330至60％真菌生長級別4多於60％真菌生長2)抗細菌效果測試確定待測試細菌的類型。將其在冷凍設備中在-50℃下儲存，隨後在測試前將其轉移至冰箱在5℃下放置12小時。首先，準備所選細菌的培養介質。將該培養介質與預定細菌數目的所選細菌相混和，並且不加入任何試驗樣品(即空白)在37℃和95％溼度下培養24小時，然後計算細菌的數目。隨後，將培養介質和所選細菌的混合物(在將其置於樣品上之前計算細菌的數目)置於試驗樣品頂部，並且在37℃和95％溼度下培養24小時，然後計算所得細菌數目以觀察樣品對細菌生長的影響。
2.親水性測試
1)初始接觸角在將0.05cc水滴加到測試區域後，使用如圖3所示的接觸角測量器在大約八至十秒內測量「q」角度。隨後，將「2q」的值讀作「接觸角」。滴水的高度接近於「0」。
2)持久接觸角樣品在40℃和大於90％的相對溼度下保持6分鐘，以-10℃/min的速度冷卻至0℃以下，然後立即以10℃/min的速度加熱至40℃，並在40℃和大約90％的溼度下保持6分鐘。上述步驟整個過程視為一個循環，在重複500個循環後，通過與測量初始接觸角所使用的方法相同的方法對持久接觸角進行測量。
3.氣味測試1)乾燥條件下在建立室溫下的標準測試條件後，將待測蒸發器安裝到測試裝置中。隨後，開動空氣鼓風機以在測試區域保持1m/sec風通過速度，並且進行排放分析以檢測任何氣味的存在和程度。
2)潮溼條件下在40℃的室外空氣溫度和大於90％的相對溼度下放置72小時後，將待測蒸發器安裝到測試裝置中。隨後，開動空氣鼓風機以在測試區域保持1m/sec風通過速度，並且進行排放分析以檢測任何氣味的存在和程度。在將蒸發器安裝到測試裝置之前，將其整個表面用水潤溼。
3)氣味測試的標準(排放分析多於10人)-氣味強度級別1強烈氣味級別2明顯存在的氣味級別3輕微氣味級別4極輕微氣味級別5無氣味比較實施例2
用與實施例1相同的方法對傳統類型的塗層組合物的抗菌性能和耐用性進行測試。結果見表1。
表1
如上表1所示，本發明的抗菌塗層組合物在抗菌活性、親水性和氣味方面顯示了改進。此外，在比較實施例1中還顯示具有本發明特徵範圍之外特徵的塗層抗菌組合物，不能有效地表現所需活性。
本發明通過其優選的實施方式進行了詳細說明。然而，可以明白本領域的技術人員在考慮本公開內容的基礎上，可以在本發明的範圍和精神內進行修改和改進。
權利要求
1.一種用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物，其特徵在於所述親水性抗菌組合物含有(a)大約10至大約15wt％的聚乙烯醇、大約5至大約8wt％的二甘醇和大約3至大約5wt％的聚乙二醇，均作為分子量在大約4,000至8,000範圍內的親水性有機聚合物；(b)大約1至大約3wt％的二乙基辛二醇，作為光滑劑；(c)大約1至大約2wt％的乙醛和大約7至大約10wt％的顆粒尺寸為大約2×10-12至大約9×10-12pm的Ti(OH)X(PO4)Y-ZnO顆粒，二者均作為抗菌劑，其中X是2至4的整數，而Y是1至4的整數；和(d)大約50至大約70wt％的去離子水。
2.根據權利要求1所述的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌組合物，其特徵在於所述親水性有機聚合物聚乙烯醇、二甘醇和聚乙二醇的顆粒尺寸分別在大約5×10-9至大約9×10-9m的範圍內。
全文摘要
本發明涉及一種耐用性有所改進的用於車用空調蒸發器的親水性抗菌塗層組合物。在本發明的一個實施方式中，該抗菌組合物含有分子量在大約4,000至8,000範圍內的親水性有機聚合物、光滑劑、抗菌劑和去離子水。特別是，親水功能基團與親水性有機聚合物的交聯基團之間的聚合程度極大地改進。該抗菌組合物由直徑為幾納米的顆粒製成，這使得單位面積上的顆粒數目增加並使塗覆層的分解速度減低。
文檔編號C09D129/04GK1721479SQ20051008316
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優先權日2004年7月13日
發明者張炳武, 吳承澤 申請人:現代自動車株式會社