專利名稱：用于吸附換熱器和溫度控制吸附器的含沸石修補基面涂層的制作方法
用于吸附換熱器和溫度控制吸附器的含沸石修補基面涂層早期國家申請的優(yōu)先權(quán)要求本申請要求2010年6月25日提交的美國申請No. 61/358，448和2011年6月14日提交的美國申請No. 13/160，181的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及改進的涂層和將這些涂層應(yīng)用于吸附換熱器和溫度控制吸附器上的方法。特別地，本發(fā)明提供用于提供薄吸附涂層的方法，其容許比現(xiàn)有技術(shù)吸附填充床高得多的操作效率、更大的傳熱能力和更有效的功能性。存在多種用于吸附和催化的固體吸附劑，包括通常已知的材料如活性碳、活性粘土、硅膠、活性鋁土和結(jié)晶分子篩。在這些吸附劑中，結(jié)晶分子篩如硅鋁磷酸鹽、鋁磷酸鹽和硅鋁酸鹽沸石由于其均勻的孔徑大小而特別有用。在許多情況下，理想的是使固體吸附劑作為涂層沉積于基質(zhì)上，而不是作為丸粒、珠?；蚱渌w粒以顆粒形式含在內(nèi)。為什么使用固體吸附劑涂層存在幾個原因，包括例如為通過改進表面積與重量比而改進固體吸附劑的催化或吸附性能，為降低壓降，為增強傳質(zhì)速率，為降低所需固體吸附劑的量，為保護下面的基質(zhì)材料以防有害環(huán)境，為實現(xiàn)特定強度或形式，和為在基質(zhì)的整個涂覆表面上進行具體吸附或催化功能。不出所料，存在最終用戶對固體吸附劑涂層的多樣性。此外，改變了施加涂層的方法，且某種程度上取決于具體最終用途。吸附換熱器的用途公開于US 2008/0023181A1中。在該發(fā)明中，將金屬基質(zhì)用根據(jù)US5，120，694的吸附材料涂層涂覆，其教導(dǎo)了陶瓷基料與沸石和其它吸附劑一起用作涂料，其以水基漿料應(yīng)用。這些現(xiàn)有技術(shù)換熱器含有高質(zhì)量吸附劑層，但這些材料提供固有限制，其中不可能具有大于197-276翼(fin) /延米(5_7翼/線性英寸)的密度。提高的翼密度在提供提高的傳質(zhì)中是理想的。US 6，576，199公開了飛機環(huán)境控制系統(tǒng)的制造，其中將金屬催化劑置于具有含有有機硅氧烷樹脂的修補基面涂層的催化轉(zhuǎn)化器上。這是提供與本發(fā)明相比提高的催化活性的非常薄的層，其中吸附和有效傳熱是在基質(zhì)上提供吸附劑材料層的結(jié)果。而現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷結(jié)構(gòu)促進良好的傳質(zhì)，該技術(shù)在此處賦予優(yōu)良的傳質(zhì)，因為用無機組分(SiO2)形成的框架結(jié)構(gòu)在有機硅氧烷樹脂的固化和煅燒以后被留下。我們進一步預(yù)料涂覆的需求和涂覆實質(zhì)更大吸附換熱器的能力，并教導(dǎo)可將涂層施加至不能借助現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)的方法浸涂的大換熱器上的方法。如果將吸附劑作為涂層施加在換熱器表面上，而不是作為吸附劑材料珠粒、丸?；蝾w粒的“填充床”包含吸附劑，則吸附換熱器或溫度控制吸附器可實現(xiàn)大得多的操作效率、更大的傳熱能力和作為吸附器和換熱器的更有效功能。發(fā)明概述本發(fā)明方法提供涂覆吸附換熱器和溫度控制吸附器的方法，其中該方法包括如下步驟(I)漿料制備；(2)漿料粘度監(jiān)控和調(diào)整；(3)金屬表面制備；(4)漿料施加；(5)過量未粘附漿料的脫除(氣切)；(6)重量檢查；(7)所施加涂層的有機內(nèi)容物的煅燒；和⑶重復(fù)步驟(4)-(7)直至實現(xiàn)目標涂層厚度。特別地，本發(fā)明提供吸附劑-基質(zhì)復(fù)合材料，其中固體吸附劑粘合于鋁基質(zhì)上。這些復(fù)合材料可具有具有與丸粒或珠粒吸附劑顆粒相比改進的吸附性能的涂層以及優(yōu)異的物理和熱循環(huán)性能。發(fā)明詳述本發(fā)明提供在基質(zhì)如聚合物復(fù)合材料、鋁、鋁陶瓷、銅、鈦、黃銅、不銹鋼和石墨纖維復(fù)合材料的表面涂覆固體吸附劑層的方法，該方法包括如下步驟使表面與包含在懸浮液中的固體吸附劑和基料的漿料接觸以形成漿料涂覆的表面，除去足夠的液體以在其上形成涂層。在優(yōu)選方面中，還將涂覆表面加熱至足以導(dǎo)致其硬化的溫度并保持足以導(dǎo)致其硬化的時間，其中溫度為至少200°C，優(yōu)選400-650°C，且加熱的時間為至少0. 25小時，優(yōu)選I小時。其它優(yōu)選方面包括使用結(jié)晶分子篩，更優(yōu)選沸石，最優(yōu)選沸石A、沸石X、沸石Y、菱沸石及其混合物作為固體吸附劑。本發(fā)明的特別優(yōu)選的方面提供在鋁基質(zhì)表面涂覆分子篩層的方法，該方法包括如下步驟使表面與具有含有60-95重量％分子篩和5-40重量％基料的固體材料的漿料接觸 以形成漿料涂覆的表面，其中固體材料占漿料總重量的10-40重量％，優(yōu)選30重量％，余量包含懸浮液，并將漿料涂覆的表面加熱至550-650°C的溫度I小時以除去足夠的液體以在其上形成涂層并導(dǎo)致其硬化。通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的層狀吸附劑-基質(zhì)復(fù)合材料可具有與丸?；蛑榱Ｎ絼╊w粒相比改進的吸附性能。漿料制劑必須包含沸石作為關(guān)鍵活性成分；有機溶劑以形成漿料；構(gòu)成基料的有機硅氧烷；和增塑劑。目標涂層為0. 1-lmm，更優(yōu)選0. 3-0. 5mm厚。預(yù)期需要多次涂覆以實現(xiàn)目標。漿料固體含量的調(diào)整不僅改變漿料的粘度，而且改變各隨后漿料施加的增加厚度。調(diào)整固體含量和粘度的方法是已知的。選擇沸石以進行吸附分離，這對涂覆的吸附換熱器而言是理想的，且它可選自幾乎任何已知的沸石結(jié)構(gòu)，包括沸石類型A、X和Y、菱沸石、絲光沸石、UZM-5、硅質(zhì)巖(Silicalite)和其它高級二氧化硅結(jié)構(gòu)。有機溶劑必須根據(jù)其溶解能力和低表面張力選擇以容許涂覆密集的換熱器表面(例如高翼密度值)。選擇有機娃氧燒樹脂以提供容易施加，然后容許基本純SiO2的殘余。漿料制劑的一個實例具有如下組成67g沸石(此處為DDZ-70) ；100g甲苯作為有機溶劑；70g有機硅氧烷樹脂(此處為GE的SRP-500)和60滴辛酸鋅充當增塑劑。必須連續(xù)地攪拌漿料以防止固體沉降。漿料的施加可通過將一部分浸入漿料浴中或通過用漿料淹沒給定的換熱器或通過類似方法進行。漿料的脫除或排出會留下粘附的漿料層和一些未粘附的漿料。氣切除去未粘附于換熱器表面上的那部分漿料。煅燒步驟是必需的且包括從環(huán)境溫度斜升(ramp)至煅燒溫度(450-60(TC，更優(yōu)選550-600°C)。必須控制斜升速率以防止涂層破裂。在最高溫度下最小保持30分鐘，更優(yōu)選I小時，其后是可控冷卻步驟。煅燒期間的空氣流必須足以促進涂層中所含的有機物種完全燃燒。涂層中的碳殘留對修補基面涂層的能力和傳質(zhì)性能是有害的。以下詳述是進行本發(fā)明的目前預(yù)期的模式之一。該描述不是以限制意義采用，而是僅用于闡述本發(fā)明的一般原理，因為本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書最好地限定。概括地，本發(fā)明提供用于吸附熱泵和吸附應(yīng)用的吸附換熱器。這些換熱器的實施方案本身不意欲促進一般意義上的傳熱，而是它們意欲增強顯熱輸送至或從傳熱流體輸送至多層吸附劑層中施加的吸附劑涂層中或從多層吸附劑層中施加的吸附劑涂層中輸送出來，這些換熱器因此在吸附和解吸工作流體如水及其使用方法方面是有效的。本發(fā)明的實施方案可找到在工業(yè)，例如汽車、發(fā)電和宇航工業(yè)中的有益用途。本發(fā)明的實施方案可用于如下應(yīng)用中，包括吸附致冷系統(tǒng)、吸附基空調(diào)系統(tǒng)和環(huán)境控制系統(tǒng)中。本發(fā)明的實施方案可用于其中理想的是有效加熱或冷卻吸附劑物質(zhì)以促進工作流體的吸附或解吸的任何傳熱應(yīng)用。這類吸附換熱器可用于如下應(yīng)用中，包括但不限于汽車空調(diào)系統(tǒng)的熱傳輸。在一個實施方案中，本發(fā)明提供具有交替吸附層和傳熱層的堆的吸附換熱器。吸附換熱器可包含交替的波紋板和隔離板的堆。波紋板可以以交替方式取向以提供在一個方向上的吸附流路(flow path)和在另一方向(與吸附流路呈90度)上的傳熱流路。限定吸附流路的表面可涂有吸附材料。不像現(xiàn)有技術(shù)管-層壓板設(shè)計，本發(fā)明可包含板-波紋板-板設(shè)計。對于一些實施方案，板-波紋板-板設(shè)計容許增強的主表面積和更有效的傳熱和傳質(zhì)。不同于包含吸附紙層壓板的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明吸附材料可直接施加在銅焊換熱器組件上，減少生產(chǎn)時間。另外，本發(fā)明吸附材料涂層可提供涂層厚度的降低及傳熱和傳質(zhì)的伴隨增強。
此外，不同于其中傳熱流體流路包含管的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明傳熱流體流路可包含波紋板，其在兩個隔離板之間延伸并和兩個隔離板接觸。波紋板可形成與傳熱流體流平行運行的多個翼。翼可提高至吸附層的熱傳遞而不會不利地影響傳熱流體的流動。本發(fā)明實施方案可包括設(shè)計與吸附冷卻系統(tǒng)熱連接的吸附換熱器。吸附冷卻系統(tǒng)可包含吸附換熱器、冷凝器和蒸發(fā)器。吸附換熱器可在操作上與傳熱流體回路和吸附回路連接。在吸附冷卻系統(tǒng)的操作期間，來自流過傳熱流體回路的傳熱流體流的熱可與吸附材料涂層熱交換并驅(qū)動吸附物(例如制冷劑)流流過吸附回路。當加熱吸附材料涂層時，導(dǎo)致吸附物流向冷凝器移動。吸附物流從吸附換熱器內(nèi)的吸附材料涂層中解吸，驅(qū)使吸附物蒸氣至冷凝器中。在冷凝器中，可將吸附物蒸氣冷卻和冷凝。吸附物冷凝物然后可送入蒸發(fā)器中，在那里吸附物冷凝物可與工藝料流或待調(diào)節(jié)的空間熱交換以將吸附物冷凝物再蒸發(fā)。當吸附材料涂層的進一步加熱不再產(chǎn)生從吸附材料涂層中解吸的吸附物時，可將吸附換熱器隔離并使其恢復(fù)吸附條件。當在吸附材料涂層中建立吸附條件時，來自蒸發(fā)器的吸附物蒸氣可再次引入吸附換熱器中以完成循環(huán)。一般而言，在典型循環(huán)中可使用兩個或更多個吸附換熱器，其中一個吸附換熱器在解吸期間加熱，第二個吸附換熱器在吸附期間冷卻。吸附和解吸的全循環(huán)的完成時間稱為“循環(huán)時間”。吸附區(qū)翼密度(翼/米)可隨著應(yīng)用而變化并可取決于如下因素，包括吸附材料涂層46的厚度和所需吸附流道(flow passage)容積。吸附區(qū)翼密度可定義為垂直于吸附流管線和平行于隔離板測量的每米吸附層寬度的翼數(shù)目。對于一些應(yīng)用，吸附區(qū)翼密度可以為276-1102翼/米(7-28翼/英寸)。吸附區(qū)接觸部分可位于大約平行于隔離板并接觸隔離板。吸附區(qū)接觸部分可焊接于面向隔離板側(cè)的吸附區(qū)上。吸附區(qū)接觸部分可提供至少一部分吸附材料涂層的載體。換言之，吸附區(qū)接觸部分的一側(cè)可焊接于隔離板上，且另一側(cè)可涂有吸附材料涂層。對于一些應(yīng)用，吸附區(qū)接觸部分可具有0.89-3. 81mm(0. 035-0. 15英寸)的吸附接觸部分寬度。吸附接觸寬度不是獨立參數(shù)。一旦確定了吸附區(qū)翼密度和吸附翼厚度，吸附接觸寬度為確定值。吸附接觸部分寬度可變化并可取決于所需吸附區(qū)翼密度。吸附接觸部分寬度可與吸附區(qū)翼密度成反比。本發(fā)明提供吸附劑-基質(zhì)復(fù)合材料和通過使鋁基質(zhì)涂覆有固體吸附劑層，優(yōu)選分子篩層，更優(yōu)選沸石層而制備該復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的其它方面涉及使用吸附劑涂層的方法。本發(fā)明所用基質(zhì)提供固體吸附劑層的結(jié)構(gòu)載體以及提供用于固體吸附劑和基料的合適粘合介質(zhì)?；|(zhì)可以為例如鋁金屬、滲鋁鋼、鋁化陶瓷和其它類似材料?；|(zhì)可以為各種形式，包括但不限于片、箔、管、絲、板、球、棒、鏈、網(wǎng)或顆粒。不需要將鋁基質(zhì)化學(xué)處理或用溶劑洗滌以實踐本發(fā)明，然而，基質(zhì)應(yīng)相對不含大量可能不利地影響粘合的外來雜質(zhì)如灰塵或油脂。 基本任何能夠在涂覆方法期間保持其物理完整性的合成或天然存在的固體吸附劑均適于本發(fā)明用途。具體固體吸附劑的選擇取決于如下因素如它的有效孔徑和意欲的具體最終用途。術(shù)語“有效孔徑”在本領(lǐng)域中常用，在此處用于根據(jù)進入孔中的分子大小功能上定義孔徑大小，而不是實際尺寸，實際尺寸由于孔通常為不規(guī)則形狀，即非圓形而通常難以測定。D. W. Breck 在 Zeolite Molecular Sieves, John Wiley 和 Sons, New York, 1974中在第633-641頁提供了有效孔徑的討論，通過引用將其并入本文中。盡管存在多種適用于本發(fā)明的固體吸附劑，包括但不限于活性炭、活性粘土、硅膠、活性氧化鋁和結(jié)晶分子篩，但分子篩由于其均勻的孔徑大小，即有效孔徑而優(yōu)選用于吸附和催化。這些分子篩包括例如US4, 440，87UUS 4，310，440和US 4，567，027中公開的各種形式的硅鋁磷酸鹽和鋁磷酸鹽，通過引用將其并入本文中，以及沸石型分子篩。可使用的典型的熟知沸石包括菱沸石，也稱為沸石D，斜發(fā)沸石、毛沸石、八面沸石，也稱為沸石X和沸石Y，堿沸石(ferrierite)、絲光沸石、沸石A和沸石P。上述沸石及其它的詳細描述可在 D. ff. Breck, Zeolite Molecular Sieves, John Wiley 和 Sons, NewYork, 1974中找到，通過引用將其并入本文中。適用于本發(fā)明的其它沸石為具有高二氧化硅含量的那些，即二氧化硅與氧化鋁的比大于10，典型地大于100的那些。當該高二氧化硅沸石為硅質(zhì)巖時，如本文所用術(shù)語包括US 4，061, 724公開的二氧化硅多晶型物以及US4，104, 294公開的F-硅質(zhì)巖，通過引用將其并入本文中。礦物菱沸石(至今還命名為紅菱沸石、黃斜方沸石(haydenite)、扁豆菱沸石(phacolite)和菱沸石(glottalite))是在愛爾蘭、新斯科舍和美國科羅拉多州和其它地方發(fā)現(xiàn)的廣泛存在的沸石，且具有Ca2[(A102)4(Si02)8]13H20的典型晶胞含量。優(yōu)選菱沸石型沸石用于該用途。菱沸石型結(jié)構(gòu)的合成形式也是已知的，特別是沸石D，其合成和結(jié)構(gòu)詳細描述于GB 868, 846A中。八面沸石型結(jié)晶沸石主要由熟知的合成沸石X和沸石Y代表。目前已知不存在顯著的礦物八面沸石礦床。沸石X具有3的最大SiO2Al2O3摩爾比，因此對酸侵襲導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)劣化(structural degradation)不具有非常實質(zhì)的抗性。沸石Y和它無數(shù)的改性形式可具有大于3至數(shù)百的SiO2Al2O3摩爾比。優(yōu)選具有4-20的SiO2Al2O3摩爾比的沸石Y用于該用途。就本發(fā)明而言，需要固體吸附劑與基料聚結(jié)以確保涂層具有合適的物理性能。根據(jù)本發(fā)明，將基質(zhì)通過在如下文所述加熱表面以后使基質(zhì)的表面與包含固體吸附劑和基料的漿料接觸而用固體吸附劑涂覆。包含固體吸附劑和基料材料的漿料中所用的固體顆?？删哂泄δ苌线m于本發(fā)明的任何尺寸。然而，固體吸附劑和基料理想地作為小顆粒存在，優(yōu)選具有1-500 u m,更優(yōu)選1-50 u m的粒度。如果需要的話，可使固體顆粒經(jīng)受機械粉碎，例如研磨、壓碎、磨碎等，以得到所需粒度。然而，優(yōu)選固體顆粒相對于通過機械粉碎得到的類似組成的固體顆粒更光滑，以及更優(yōu)選還更球形。該顆粒光滑性和球形度傾向于改進涂層的平滑性，如果需要的話還可容許漿料中提高的固體荷載。實現(xiàn)這種光滑性和球形度的一個特別有用的加工步驟是使用噴霧干燥作為顆粒生產(chǎn)方法的一部分以形成固體顆?；蚬腆w顆粒的前體。使用該噴霧干燥的另一優(yōu)點是可控制該步驟的條件使得產(chǎn)物固體顆粒具有所需粒度或粒度范圍。該固體顆粒生產(chǎn)中噴霧干燥的使用是常用且熟知的，因此在這里不需要詳細討論。應(yīng)當理解如果需要的話固體吸附劑和基料可在形成衆(zhòng)料以前聚集并經(jīng)受粉碎。固體吸附劑和基料可以以各種比例混入漿料中，無論作為分離顆粒還是聚集顆粒，但通常理想的是僅使用與賦予涂覆表面足夠強度所需一樣多的基料。優(yōu)選吸附劑部分 占漿料中固體，即吸附劑和基料的總重量的60-95重量％，且其余5-40重量％包括基料。除吸附劑和基料外，漿料可含有分散劑或表面活性劑以幫助使顆粒懸浮或改變漿料的粘度。合適的表面活性劑包括例如Dispex,可由Allied Colloids, Suffolk, Va.得到的聚合羧酸的鹽，和TSPP,可由Monsanto, St. Louis,Missouri得到的焦磷酸四鈉。當使用表面活性劑或分散劑時，優(yōu)選其濃度為漿料固體含量的0. 5-5. 0重量％。盡管可理解固體吸附劑和基料可懸浮于干漿料，即流化床中，但根據(jù)本發(fā)明，理想的是漿料含有懸浮液。懸浮液應(yīng)為例如本身不能化學(xué)反應(yīng)或不能與鋁基質(zhì)或漿料中的其它組分化學(xué)反應(yīng)的懸浮液。更優(yōu)選，懸浮液應(yīng)為基本非反應(yīng)性的，應(yīng)不干擾固體吸附劑的內(nèi)孔且應(yīng)與有機硅氧烷基料相容。有機溶劑如甲苯為用于本發(fā)明的優(yōu)選懸浮液。懸浮液的比例可變化以調(diào)整漿料的粘度和因此涂層的厚度。可通過測量由給定漿料產(chǎn)生的厚度，然后提高固體比例，即較高粘度以得到較厚的涂層，或降低固體比例，即較低的粘度以得到較薄的涂層而實驗上確定合適比例以實現(xiàn)所需涂層厚度。確定涂層厚度的一種方法是計算面積密度覆蓋度，即每單位面積的固體吸附劑重量，然后除以固體吸附劑的密度。一般優(yōu)選固體材料占漿料總重量的10-40重量％，優(yōu)選30重量％，其余優(yōu)選基本由懸浮液和任何表面活性劑或分散劑組成。然后使表面與漿料接觸，優(yōu)選通過將表面浸入漿料中，或通過將漿料噴霧于表面上，以形成漿料涂覆的表面。如果在初始接觸以后，需要提高涂層的厚度，則可進行其它接觸步驟。當進行該其它接觸步驟時，不需要將基質(zhì)再加熱。然后簡單地使?jié){料涂覆的表面干燥或另外處理，例如通過在升高的溫度下加熱，以除去足夠的液體以形成涂層，優(yōu)選的方法進一步包括加熱步驟，其中使吸附劑涂覆的表面斜升至100-130°C的溫度，然后保持在該溫度下20-40分鐘。然后使溫度斜升至400-600°C并保持在該溫度下30-90分鐘以煅燒涂層。在該煅燒加熱步驟以后，涂層在可控冷卻步驟中冷卻。當進行該加熱步驟時，不需要進行單獨的液體脫除步驟，例如干燥，因為在其它加熱步驟中可將足夠的液體從漿料涂覆的表面除去以在其上形成涂層，以及導(dǎo)致其硬化。導(dǎo)致涂覆表面硬化所需的時間理想地為至少15分鐘，優(yōu)選I小時。煅燒產(chǎn)生涂層內(nèi)有機物種的完全氧化。
所得吸附劑-表面活性劑復(fù)合材料包含下面的鋁基質(zhì)層和結(jié)合于鋁基質(zhì)表面上的基本由吸附劑和殘余(非初始)基料組成的外層。這些涂層提供高表面積以及吸附于吸附劑上的組分的最小擴散路徑和因此與丸粒或珠粒形式的吸附劑相比優(yōu)良的吸附速率。此外，吸附劑涂層具有優(yōu)異的物理耐久性且對碎裂和剝落有抗性。此外，盡管吸附劑與鋁基質(zhì)之間的熱膨脹性能差別，本發(fā)明吸附劑涂層甚至在重復(fù)熱循環(huán)以后也有利地保持其物理完整性。本發(fā)明的另一方面涉及使用吸附劑基質(zhì)復(fù)合材料的方法?？衫斫馔ㄟ^本發(fā)明方法制備的吸附劑涂覆的鋁基質(zhì)具有許多用途，特別是在通過選擇性吸附將至少一種分子物種從其與至少一種其它分子物種的混合物中分離的方法中。吸附劑涂覆的基質(zhì)可用作換熱器或溫度控制吸附器并可制造成吸附輪，如US 6，973，963中所述，通過引用將其全部并入本文中。這類吸附輪可用于制動風(fēng)干中，例如US 7，326，277中所述，通過引用將其全部并入本文中。關(guān)于換熱器或溫度控制吸附器的一些有用應(yīng)用包括液體的脫水，包括乙醇脫水，如 US 2010/0132548AUUS 2010/0132254A1、US2010/0137657A1、US 2010/0150812A1和 US7，795，479中所述，通過引用將其各自的全部內(nèi)容并入本文中。本發(fā)明換熱器可用于吸附冷卻和加熱應(yīng)用中，例如US 6，973，963中所述，通過引用將其全部并入本文中。·例如，通過引用并入本文中的上述US 4，610，700涉及與消音器聯(lián)合使用以從廢氣中吸附水并防止腐蝕的吸附劑組合物。盡管該專利公開了將吸附劑組合物容納于消音器中的各種方法，包括第5欄第10-18行以上引用的滑爽涂覆(slip coating)方法，但它沒有具體地公開啟示本發(fā)明方法。本發(fā)明吸附組合物因為與其相關(guān)的優(yōu)異性能、物理和熱循環(huán)性能而特別適用于這類應(yīng)用。如US 4,610, 700中所公開，用于消音器中的合適吸附劑組合物包含具有菱沸石晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶沸石與具有八面沸石晶體結(jié)構(gòu)的結(jié)晶沸石的組合。該沸石組合用于消音器中時顯示出在降低消音器腐蝕的量方面意想不到的協(xié)同作用。菱沸石型沸石和八面沸石型沸石的組合在抑制消音器腐蝕中的協(xié)同作用在所有比例的二者的混合物中均得以證實，但當以無水重量計算一類沸石以另一類沸石1/3-3倍的量存在時更顯著地顯示出，因此是優(yōu)選的。如本文所用，沸石組分的無水重量任意地定義為在真空中在300°C下煅燒3小時以后沸石的重量。更優(yōu)選，組合菱沸石型和八面沸石型沸石構(gòu)成插入消音器內(nèi)腔內(nèi)的全部含吸附劑物質(zhì)的至少70重量。其余30重量％的物質(zhì)可包括幾種已知沸石基料材料如粘土、氧化鋁或二氧化硅中的任一種。在本發(fā)明沸石材料可存在的各種陽離子形式中，優(yōu)選在八面沸石型沸石中，至少50%的AlO4骨架四面體與鈉陽離子締合，菱沸石型沸石的至少50%的AlO4四面體與鈉陽離子或鈣陽離子或這兩種陽離子物種的組合締合。盡管優(yōu)選用于該用途的兩類沸石可組合到同一吸附劑物質(zhì)中，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然實現(xiàn)所需結(jié)果的大量不同配置是可能的。包含上述沸石的吸附劑涂層作為內(nèi)部鋁或滲鋁鋼消音器部件的用途顯示出與其它吸附劑保留方法相比幾種改進。不需要袋子或容器將吸附劑物質(zhì)保持于消音器內(nèi)。如前文所述，薄的均勻吸附劑層可具有與珠?；蛲枇Ｎ絼┫啾葍?yōu)良的吸附速率，即水吸收速率。可控制吸附劑在消音器部件上的施加使得可將各具體消音器用對其給定尺寸和意欲的服務(wù)而言最有效的量的吸附劑涂覆。此外，不需要焊接或緊固操作將吸附劑物質(zhì)固定于合適位置。吸附劑-基質(zhì)復(fù)合材料的另一有益用途是作為施加在多邊窗中鋁隔板的內(nèi)表面上的干燥劑。多邊窗常常在內(nèi)部空間中含有吸附劑以吸附水和溶劑以防止窗中的冷凝，其可能導(dǎo)致能見度和美觀性差。固體吸附劑通常保持于一般矩形或T型鋁管中，該鋁管為多孔或不完全密封的使得含有水或溶劑氣體或其混合物的封閉空氣可與吸附劑接觸。根據(jù)本發(fā)明，將適用于多邊窗中的吸附劑施加在鋁窗隔板的內(nèi)表面上。該施加可在形成的間隔物或任選在形成方法以前在招條或其部件上進行。 多邊窗通常含有幾種已知的吸附劑，包括沸石3A、4A、13X和硅膠及其混合物。這些吸附劑可由UOP LLC, Des Plaines，Illinois得到。單獨或與其它吸附劑組合用于本發(fā)明的一種優(yōu)選的吸附劑為沸石3A，其具有3埃單位的有效孔徑，強且容易地吸附水蒸氣，但基本不吸附氧氣或氮氣。US 2，964，803和US 4，141，186 一般性地涉及干燥劑在多邊窗中的用途。發(fā)現(xiàn)存在根據(jù)本發(fā)明制備的吸附劑涂層的多種其它應(yīng)用。例如，在冷卻、致冷和除濕領(lǐng)域中，使用干燥劑且干燥劑通常附于在吸附和再生區(qū)中旋轉(zhuǎn)進出的干燥輪上。根據(jù)本發(fā)明，可將吸附劑施加在鋁基質(zhì)，例如鋁箔上，然后可將其附于干燥輪的框架上。
權(quán)利要求
1.將基質(zhì)表面用具有有機硅氧烷和沸石的層涂覆的方法，其包括制備包含有機硅氧烷、所述沸石、有機溶劑和增塑劑的漿料，連續(xù)攪拌所述漿料，將所述漿料保持在所需粘度水平下；將所述漿料施加在所述表面上以形成具有所述有機硅氧烷和所述沸石的層，除去殘余漿料，煅燒所述涂層，并重復(fù)所述漿料的所述應(yīng)用、所述殘余漿料的除去和所述層的所述煅燒，直至所述層具有所需厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述基質(zhì)選自聚合物復(fù)合材料、鋁、銅、鈦、黃銅、不銹鋼、鎳和石墨纖維復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中將所述涂覆表面加熱至100-130°C的溫度20-40分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述涂層的所述煅燒在從室溫斜升至450-600°C的峰值溫度的溫度下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述層為O.I-Imm厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中煅燒保持在所述峰值溫度下30-90分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中在所述涂層的所述煅燒保持在所述峰值溫度下以后，將所述涂層在可控冷卻步驟中冷卻。
8.換熱器或溫度控制吸附器，其包含基質(zhì)和在所述基質(zhì)表面上的層，所述層包含氧化 有機硅氧烷和沸石。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的換熱器或溫度控制吸附器，其被制造成選自吸附輪、消音器或吸附冷卻設(shè)備組件的結(jié)構(gòu)。
10.將工藝料流脫水的方法，其包括使所述工藝料流通過一個或多個吸附流道，所述吸附流道具有在所述一個或多個吸附流道的表面上的層，所述層包含氧化有機硅氧烷和沸
全文摘要
本發(fā)明提供將涂料施加在換熱器或溫度控制吸附器表面上的方法。該涂料包含沸石、有機溶劑、構(gòu)成基料的有機硅氧烷樹脂和增塑劑。
文檔編號C09D5/00GK102959023SQ201180028930
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者S·R·鄧恩, A·M·貝爾史斯基, M·J·普魯佐夫斯基 申請人:環(huán)球油品公司