CN111115854A - 包覆阻垢剂的介孔微球及其制备方法、热水器和内胆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包覆阻垢剂的介孔微球及其制备方法、热水器及内胆，所述制备方法包括以下步骤：S1，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体，以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成油包水乳液体系；S2，待所述油包水乳液体系反应后，分离出固体；S3，干燥固体，得包覆阻垢剂的介孔微球。根据本发明的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，可以制得包覆阻垢剂的介孔微球，该介孔微球可以涂覆于热水器内胆内表面，从而在内胆内表面形成阻垢涂层，使得内胆具有阻垢功能。

Description

包覆阻垢剂的介孔微球及其制备方法、热水器和内胆

技术领域

本发明涉及一种包覆阻垢剂的介孔微球及其制备方法、包覆阻垢剂的孔洞结构材料及 其制备方法、热水器的内胆及其制备方法、和热水器。

背景技术

水垢是水处理行业的一大威胁，如何更好地去除或抑制水垢的形成，一直以来是涉水 行业的热点话题。随着科学技术的发展，逐渐形成以电、磁、超声、树脂、添加剂等为代表的处理方式。针对电热水器而言，储水式电热水器具有内胆，其水垢问题更为严重，且 体积较大。鉴于储水式电热水器的使用工况，现有的阻垢抑垢方案往往因体积大、成本高、 有安全隐患以及维护频繁而不为市场所接受。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本发明提出的一种热水器的内 胆，所述内胆具有除垢功能。

为此，本发明提出一种包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法。

本发明还提出另一种包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法。

本发明还提出一种使用上述包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法制备的包覆阻垢剂的介 孔微球。

本发明还提出一种包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法。

本发明还提出一种使用上述包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法制备的包覆阻垢剂 的孔洞结构材料。

本发明还提出一种使用上述介孔微球或孔洞结构材料制备热水器的内胆的制备方法。

本发明还提出另一种使用上述介孔微球或孔洞结构材料制备热水器的内胆的制备方 法。

本发明还提出一种使用上述制备方法制备的热水器的内胆。

本发明还提出一种具有上述内胆的热水器。

根据本发明第一方面的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，所述制备方法包括以下步 骤：

S1，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体， 以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成油包水乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S2，待所述油包水乳液体系反应后，分离出固体；

S3，干燥固体，得包覆阻垢剂的介孔微球。

根据本发明的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，可以制得包覆阻垢剂的介孔微球， 该介孔微球可以涂覆于热水器内胆内表面，从而在内胆内表面形成阻垢涂层，使得内胆具 有阻垢功能。

在一些实施例中，在所述步骤S1中，将所述催化剂、所述乳化剂、所述阻垢剂、所述蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):30配置为水相分散液，将所述前驱体和所述油相按体积比(1～5):12配置为油相分散液，搅拌所述水相分散液并加入与所述水相分散液体积相同的油相分散液，高速搅拌不小于30min，得到所述油包水乳液体系。

在一些实施例中，所述前驱体为正硅酸四乙酯，所述催化剂为尿素，所述油相为环己 烷，所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺。

在一些实施例中，在所述步骤S2中，将所述油包水乳液体系置于60℃～90℃水浴中搅 拌反应8h～16h。

在一些实施例中，所述步骤S2还包括：将反应后分离出的所述固体加乙醇清洗、再离 心分离。

根据本发明第二方面的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，所述制备方法包括以下步 骤：

S10，将介孔微球置于密闭装置中抽真空；

S20，向密闭装置中添加阻垢剂浓度为5％-10％的水溶液；

S30，再次将密闭装置抽真空至介孔微球变干，得包覆阻垢剂的介孔微球。

在一些实施例中，所述介孔微球为介孔二氧化硅微球。

根据本发明第三方面的包覆阻垢剂的介孔微球，所述包覆阻垢剂的介孔微球由根据本 发明第一方面或第二方面所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法制成。

根据本发明第四方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，所述制备方法包括以 下步骤：

S01，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体， 以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成双连续乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S02，待所述双连续乳液体系反应后，分离出固体；

S03，干燥固体，得到包覆阻垢剂的孔洞结构材料。

在一些实施例中，在所述步骤S1中，将所述催化剂、所述乳化剂、所述阻垢剂、所述蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):10配置为水相分散液，将所述前驱体和所述油相按体积比(1～5):5配置为油相分散液，搅拌所述水相分散液并加入油相分散液，高速搅拌不小于30min，得到所述双连续水乳液体系。

在一些实施例中，所述前驱体为正硅酸四乙酯，所述催化剂为尿素，所述油相为环己 烷，所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺。

在一些实施例中，在所述步骤S02中，将所述双连续乳液体系置于60℃～90℃水浴中 搅拌反应8h～16h。

在一些实施例中，所述步骤S02还包括：将反应后分离出的所述固体加乙醇清洗、再 离心分离。

根据本发明第五方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料，所述包覆阻垢剂的孔洞结构材料 由根据本发明第四方面所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法制成。

根据本发明第六方面的热水器的内胆的制备方法，所述制备方法包括：将根据本发明 第三方面所述的包覆阻垢剂的介孔微球或根据本发明第五方面所述的包覆阻垢剂的孔洞结 构材料涂覆于内胆的内表面，再喷涂正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂 中的至少一种与氨水的混合液，干燥所述内胆。

根据本发明第七方面的热水器的内胆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S11，在所述内胆的内表面刷涂含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨水的乙醇溶 液，并干燥内胆；

S22，将根据权利要求8所述的包覆阻垢剂的介孔微球或根据权利要求14所述的包覆 阻垢剂的孔洞结构材料浸泡入含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液中得改性阻 垢材料；

S33，将所述改性阻垢涂料刷涂于所述内胆的内表面，干燥内胆。

在一些实施例中，所述内胆为搪瓷内胆。

根据本发明第八方面的热水器的内胆，所述内胆由根据本发明第六方面或第七方面的 热水器的内胆的制备方法制成。

根据本发明第九方面的热水器，包括根据本发明第八方面的热水器的内胆。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

首先，对根据本发明第九方面实施例的热水器进行简单描述，其中，本发明实施例的 热水可以是即热式热水器、快热式热水器、电热水器、燃气热水器、壁挂炉等等，下面仅以热水器为电热水器为例进行说明，本领域技术人员在阅读了本申请的技术方案后，显然能够理解热水器为燃气热水器等其他热水器的技术方案，这里不一一赘述。

本发明实施例的热水器包括：根据本发明第八方面实施例的热水器的内胆，其中，本 实施例的热水器的内胆可以采用本发明第六方面或第七方面的内胆的制备方法制成。下面 分别描述热水器的内胆的两种制备方法。

根据本发明第六方面实施例的内胆的制备方法，所述制备方法包括：将根据本发明第 三方面的包覆阻垢剂的介孔微球或根据本发明第五方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料涂覆 于内胆的内表面，再喷涂正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一 种与氨水的混合液，最后干燥内胆。由此，可以在内胆的内表面形成阻垢涂层，使得内胆 具有阻垢功能。

换言之，制备方法为：在内胆内表面喷涂包覆阻垢剂的介孔微球或孔洞结构材料之后， 再向该内表面对应位置喷涂含有氨水的混合液，其中，该混合液中除含有氨水外，还包括 正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的其中一种、两种、三种或以上。 由此，该混合液可以将介孔微球或孔洞结构材料粘结到内胆内表面，从而增强包覆阻垢剂 的介孔微球或孔洞结构材料的涂层与内胆之间的粘接力，避免涂层掉落。

优选地，内胆内表面涂覆的包覆阻垢剂的介孔微球或孔洞结构材料为微米级别的涂层。 也就是说，内胆内表面含有包覆阻垢剂的介孔微球或孔洞结构材料的涂层的厚度为微米级 别，例如涂层厚度可以在30微米到200微米之间，当然，本发明不限于此，涂层厚度也可 以小于30微米或大于200微米。例如涂层厚度为50微米、100微米、150微米等等。

优选地，喷涂混合液时以低速喷涂，由此，可以减小混合液对内胆内表面的介孔微球 或孔洞结构材料的冲击，避免包覆阻垢剂的介孔微球或孔洞结构材料掉落。

优选地，喷涂混合液的时间不小于2min，由此，可以保证包覆阻垢剂的介孔微球或孔 洞结构材料与内胆之间具有足够的粘力。

在一些实施例中，干燥内胆可以是内胆自然晾干，也可以是烘干内胆。例如，可以将 内胆置于炉内烘干，具体地，炉温可以设定为70摄氏度，内胆置于炉内放置不小于1小时， 即可完成烘干内胆并固定涂层。

根据本发明实施例的内胆的制备方法，可以使内胆的内表面具有包覆阻垢剂的介孔微 球或孔洞结构材料的涂层，从而使内胆具有阻垢功能，进而抑制水垢的生成。

根据本发明第七方面实施例的内胆的制备方法，所述制备方法包括：

S11，在内胆的内表面刷涂含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨水的乙醇溶液，并 干燥内胆；

S22，将根据本发明第三方面的包覆阻垢剂的介孔微球或根据本发明第五方面的包覆阻 垢剂的孔洞结构材料浸泡入含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液中得改性阻垢 涂料，

S33，将所述改性阻垢涂料刷涂于所述内胆的内表面，干燥内胆。

根据本发明实施例的内胆的制备方法，可以使内胆的内表面具有包覆阻垢剂的介孔微 球或孔洞结构材料的涂层，从而使内胆具有阻垢功能，进而抑制水垢的生成。

其中，需要说明的是，在步骤S11中，刷涂含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨 水的乙醇溶液，并干燥内胆，可以使内胆表面带上异氰酸酯基团，从而便于与步骤S22中得到的改性阻垢涂料粘结。当然本发明不限于此，内胆的内表面也可以刷涂其他的溶液，该溶液只要能实现使内胆的内表面带上某种可以与步骤S22中的改性阻垢涂料粘结的基团即可。

另外，在步骤S11中，可以在内胆的内表面多次刷涂含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基 硅烷和氨水的乙醇溶液并干燥内胆。例如，在内胆的内表面涂布带3-异氰酸酯基丙基三乙 氧基硅烷、氨水的乙醇溶液，热棒伸入内胆内烘烤。反复三次，使内胆表面带上异氰酸酯基团。

在步骤S22中，将包覆阻垢剂的介孔微球或包覆阻垢剂的孔洞结构材料浸泡入含有3- 氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液中，其目的是使得溶液中的介孔微球或孔洞结构 材料改性，使其具有粘性，从而便于与步骤S11中的异氰酸酯基团粘结。

在步骤S33中，在内胆内表面刷涂的改性阻垢涂料最终在内胆的内表面形成厚度为微 米级别的涂层。例如涂层厚度可以在30微米到200微米之间，当然，本发明不限于此，涂 层厚度也可以小于30微米或大于200微米。例如涂层厚度为50微米、100微米、150微米等等。

另外，在步骤S33中，干燥内胆可以是内胆自然晾干，也可以是烘干内胆。例如，可以将内胆置于炉内烘干，具体地，炉温可以设定为70摄氏度，内胆置于炉内放置不小于10min，即可完成涂层的固定。

优选的，热水器的内胆为搪瓷内胆，也就是说，热水器的内胆可以经过搪瓷处理。当 然，本发明不限于此，热水器的内胆也可以不经过搪瓷处理。其中，包覆阻垢剂的介孔微球或包覆阻垢剂的孔洞结构材料均涂覆在内胆的搪瓷表面上。或在内胆的搪瓷表面刷涂改性溶液(含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨水的乙醇溶液)。

需要说明的是，根据本发明第六方面的内胆的制备方法，是先将包覆阻垢剂的介孔微 球直接喷涂在内胆的内表面、或将包覆阻垢剂的孔洞结构材料直接组装在内胆内表面，然 后再喷涂具有粘结作用添加物(例如上文中所述的正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠 和硅烷偶联剂中的至少一种与氨水的混合液)。当然，本发明不限于此，也可以将包覆阻垢 剂的介孔微球或孔洞结构材料与具有粘结作用的添加物一同喷涂或粘结于内胆的内表面。

而根据本发明第七方面的内胆的制备方法，是预先在内胆的内表面涂覆具有粘结作用 的物质(例如上文中所述的含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨水的乙醇溶液)，然后 再喷涂包覆阻垢剂的介孔微球或包覆阻垢剂的孔洞结构材料。

下面描述采用根据本发明第六方面或第七方面的内胆的制备方法所制备的内胆的阻垢 过程。

根据本发明第八方面的热水器的内胆，当电热水器在使用时，内胆盛满水，内胆内表 面被水包围。此时水通过介孔或孔洞结构缓慢地向介孔微球层或孔洞结构材料层内部扩散， 使得阻垢剂被缓慢溶解而随水扩散至整个内胆。随着热水器启动工作，水温升高，加速阻 垢剂的溶解扩散。阻垢剂与水中成垢离子相互作用，最终达到阻垢抑垢的目的。

下面详细描述根据本发明第三方面的包覆阻垢剂的介孔微球及其制备方法和根据本发 明第五方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料及其制备方法。

根据本发明第三方面的包覆阻垢剂的介孔微球，所述介孔微球可以采用根据本发明第 一方面或第二方面的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法制备。其中，所述介孔微球中的介 孔可以是大孔、中空或多级孔洞结构，所述介孔微球的材质可以为单纯的二氧化硅材质， 也可以是二氧化硅与氧化铝、碳纳米管、石墨烯、石墨、氧化石墨烯、硅藻土等一种或多种复合材质。

下面描述根据本发明第一方面的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，所述制备方法包 括以下步骤：

S1，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体， 以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成油包水乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S2，待所述油包水乳液体系反应后，分离出固体；

S3，干燥固体，得包覆阻垢剂的介孔微球。

也就是说，在步骤S1中，前驱体可以为正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷 偶联剂中的一种，前驱体也可以为其中两种或两种以上的组合。催化剂可以选用碱性的催 化剂，例如尿素、氢氧化钠、氢氧化钾等，催化剂也可以选用酸性的催化剂，例如盐酸、羧酸等。油相为环烷烃，例如：环己烷、环戊烷，油相也可以为正庚烷，当然，油相也可 以是两种或两种以上油类物质组合而成。乳化剂可以为阳离子乳化剂，乳化剂也可以为非 离子乳化剂。

根据本发明实施例的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，可以制得包覆阻垢剂的介孔 微球，该介孔微球可以涂覆于热水器内胆内表面，从而在内胆内表面形成阻垢涂层，使得 内胆具有阻垢功能。

在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，将催化剂、乳化剂、阻垢剂、蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):30配置为水相分散液，将前驱体和油相按体积比(1～5):12 配置为油相分散液，搅拌水相分散液并加入与水相分散液体积相同的油相分散液，高速搅 拌不小于30min，得到所述油包水乳液体系。

在步骤S1中，在一个具体示例中，前驱体可以为正硅酸四乙酯，催化剂可以为尿素， 油相可以为环己烷，乳化剂可以为十六烷基三甲基溴化胺。

在步骤S2中，可以将油包水乳液体系置于60℃～90℃水浴中搅拌反应8h～16h。当然发 明不限于此，油包水乳液体系的水浴温度也可以小于60℃或大于90℃，只要水浴中的水不 沸腾即可。例如，油包水乳液体系的水浴温度可以为50℃、55℃、65℃、75℃、80℃、85℃、 95℃等等。此外，油包水乳液体系在水浴中搅拌反应的时间也不限于此，即搅拌反应时间 也可以小于8h或大于16h。例如，油包水乳液体系在水浴中搅拌反应的时间可以为7h、9h、 11h、13h、15h、17h、19h、20h等等。

例如，可以将油包水乳液体系置于70℃水浴中搅拌反应16小时。

由于油包水乳液体系反应后分离的固体中会附着一些杂质，因此，在一些示例中，所 述步骤S2还可以包括：将油包水乳液体系反应后分离出的固体加乙醇清洗，然后再离心分 离。由此，可以利用乙醇清洗杂质，得到更为纯净的包覆阻垢剂的介孔微球。

优选地，可以多次加乙醇清洗反应后分离出的固体。例如，当油包水乳液体系反应后， 离心分离出固体，加入乙醇超声清洗、并离心分离，再加入乙醇超声清洗并离心分离，如 如此重复多次。

在一些实施例中，在步骤S3中，干燥固体可以是自然晾干，也可以是烘干。例如，当采用烘干固体时，可以将固体置于80℃鼓风干燥箱中烘干。

下面描述根据本发明第二方面实施例的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，所述制备 方法包括：

S10，将介孔微球置于密闭装置中抽真空；

S20，向密闭装置中添加阻垢剂浓度为5％-10％的水溶液；

S30，再次将密闭装置抽真空至介孔微球变干，得包覆阻垢剂的介孔微球。

其中，配置阻垢剂的水溶液时，阻垢剂的添加量通过阻垢剂体积与微球孔隙率进行折 算。

优选地，所述介孔微球为二氧化硅微球。

根据本发明实施例的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，可以制得包覆阻垢剂的介孔 微球，该介孔微球可以涂覆于热水器内胆内表面，从而在内胆内表面形成阻垢涂层，使得 内胆具有阻垢功能。

根据本发明第五方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料，所述孔洞结构材料可以采用根据 本发明第四方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法制备。其中，所述孔洞结构材料 中的孔可以是大孔、中空或多级孔洞结构，所述孔洞结构材料的材质可以为单纯的二氧化 硅材质，也可以是二氧化硅与氧化铝、碳纳米管、石墨烯、石墨、氧化石墨烯、硅藻土等一种或多种复合材质。

下面描述根据本发明第三方面的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，所述制备方 法包括以下步骤：

S01，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体， 以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成双连续乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S02，待所述双连续乳液体系反应后，分离出固体；

S03，干燥固体，得到包覆阻垢剂的孔洞结构材料。

也就是说，在步骤S01中，前驱体可以为正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的一种，前驱体也可以为其中两种或两种以上的组合。催化剂可以选用碱性的催化剂，例如尿素、氢氧化钠、氢氧化钾等，催化剂也可以选用酸性的催化剂，例如盐酸、 羧酸等。油相为环烷烃，例如：环己烷、环戊烷，油相也可以为正庚烷，当然，油相也可 以是两种或两种以上油类物质组合而成。乳化剂可以为阳离子乳化剂，乳化剂也可以为非 离子乳化剂。

根据本发明实施例的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，可以制得包覆阻垢剂的 孔洞结构材料，该孔洞结构材料可以覆于热水器内胆内表面，从而在内胆内表面形成阻垢 涂层，使得内胆具有阻垢功能。其中，本发明实施例的孔洞结构材料为块材或薄膜。

在本发明的一个实施例中，在步骤S01中，将催化剂、乳化剂、阻垢剂、蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):10配置为水相分散液，将前驱体和油相按体积比(1～5):5 配置为油相分散液，搅拌水相分散液并加入油相分散液，高速搅拌不小于30min，得到所 述双连续水乳液体系。

在步骤S01中，在一个具体示例中，前驱体可以为正硅酸四乙酯，催化剂可以为尿素， 油相可以为环己烷，乳化剂可以为十六烷基三甲基溴化胺。

在步骤S02中，将双连续乳液体系置于60℃～90℃水浴中搅拌反应8h～16h。当然本发 明不限于此，双连续乳液体系的水浴温度也可以小于60℃或大于90℃，只要水浴中的水不 沸腾即可。例如，双连续乳液体系的水浴温度可以为50℃、55℃、65℃、75℃、80℃、85℃、 95℃等等。此外，双连续乳液体系在水浴中搅拌反应的时间也不限于此，即搅拌反应时间 也可以小于8h或大于16h。例如，双连续乳液体系在水浴中搅拌反应的时间可以为7h、9h、 11h、13h、15h、17h、19h、20h等等。

例如，可以将双连续乳液体系置于70℃水浴中搅拌反应16小时。

在一些示例中，所述步骤S02还可以包括：将双连续乳液体系反应后分离出的固体加 乙醇清洗，然后再离心分离。由此，可以利用乙醇清洗杂质，得到更为纯净的包覆阻垢剂的孔洞结构材料。

优选地，可以多次加乙醇清洗反应后分离出的固体。例如，当双连续乳液体系反应后， 离心分离出固体，加入乙醇超声清洗、并离心分离，再加入乙醇超声清洗并离心分离，如 如此重复多次。

在一些实施例中，在步骤S03中，干燥固体可以是自然晾干，也可以是烘干。例如，当采用烘干固体时，可以将固体置于80℃鼓风干燥箱中烘干。

下面描述根据本发明四个具体实施例的热水器的内胆的制备方法。

实施例一，本发明实施例的热水器的内胆的制备方法包括以下步骤：

步骤1，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球的制备：以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体， 尿素为催化剂，环己烷为油相，蒸馏水为水相，十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为乳化剂， 配置油包水乳液体系。具体步骤如下：将尿素、CTAB、阻垢剂、蒸馏水按照质量比(0.3～2): (0.6～1):(6～10):30配置分散液，作为水相，搅拌下加入相同体积的油相分散液(TEOS 与环己烷体积比为(1～5):12)，高速搅拌30min，得到油包水乳液体系。该油包水乳液体 系在70℃水浴中搅拌反应16h，离心分离出固体，加乙醇超声分散-离心三次，得到最终固 体置于80℃鼓风干燥箱中烘干，待用；

步骤2，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球涂覆在搪瓷内胆表面：已搪瓷的电热水器内胆， 通过喷涂的方式将上述包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球喷涂到搪瓷内胆表面，形成厚度为 微米级别的涂层，再低速喷涂TEOS和氨水的混合液2min。设置炉温为70℃，将内胆置于 炉内，放置1h，取出，即完成涂层的固定。

本发明实施例的热水器的内胆其阻垢过程的实现过程如下：电热水器在使用时，内胆 盛满水，搪瓷表面被水包围。此时水通过介孔缓慢地向介孔微球层内部扩散，使得阻垢剂 被缓慢溶解而随水扩散至整个内胆。随着热水器启动工作，水温升高，加速阻垢剂的溶解 扩散。阻垢剂与水中成垢离子相互作用，最终达到阻垢抑垢的目的。

实施例二，本发明实施例的热水器的内胆的制备方法包括以下步骤：

步骤1，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球的制备：以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体， 尿素为催化剂，环己烷为油相，蒸馏水为水相，十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为乳化剂， 配置油包水乳液体系。具体步骤如下：将尿素、CTAB、阻垢剂、蒸馏水按照质量比(0.3～2): (0.6～1):(6～10):30配置分散液，作为水相，搅拌下加入相同体积的油相分散液(TEOS 与环己烷体积比为(1～5):12)，高速搅拌30min，得到油包水乳液体系。该油包水乳液体 系在70℃水浴中搅拌反应16h，离心分离出固体，加乙醇超声分散-离心三次，得到最终固 体置于80℃鼓风干燥箱中烘干；

步骤2，使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液，在60℃下对介孔二氧化硅 微球进行浸泡改性2h，保存；

步骤3，热水器搪瓷内胆表面处理：已搪瓷的电热水器内胆，采用刷涂的方式，在搪瓷 表面涂布带3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液，热棒伸入胆内烘烤。反复 三次，使内胆表面带上异氰酸酯基团；

步骤4，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球涂覆在搪瓷内胆表面：刷涂的方式将上述微球 分散液涂布到搪瓷内胆表面，形成厚度为微米级别的涂层，设置炉温为70度，将内胆置于 炉内，放置10min，取出，即完成涂层的固定。

本实施例的制备方法制备的内胆的阻垢过程的实现与实施例一相同，这里不再赘述。

实施例三，本发明实施例的热水器的内胆的制备方法包括以下步骤：

步骤1，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球的制备：准备介孔二氧化硅微球，置于密闭装 置中，抽真空处理。将浓度5～10％的阻垢剂的水溶液倒入已真空处理的介孔二氧化硅微球 中，继续抽真空至微球呈干态即可停止，得到最终的包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球，待 用；

步骤2，包覆阻垢剂的介孔二氧化硅微球涂覆在搪瓷内胆表面：已搪瓷的电热水器内胆， 通过喷涂的方式将上述微球喷涂到搪瓷内胆表面，形成厚度为微米级别的涂层，再低速喷 涂TEOS和氨水的混合液2min。设置炉温为70℃，将内胆置于炉内，放置1h，取出，即完 成涂层的固定。

本实施例三的制备方法制备的内胆的阻垢过程的实现与实施例一相同，这里不再赘述。

其中，关于实施例一、实施例二和实施例三中的内胆的制备方法，还需要说明的是， 步骤1中制备的介孔二氧化硅微球可以是大孔、中空、多级孔洞结构的二氧化硅微球，且 介孔微球的大小和成份在本申请中不做具体限定。

还需要说明的是，承载阻垢剂的微球可以是未进行表面改性，也可以是已进行表面改 性。且介孔微球可以是具有粘结作用的添加物一同喷涂到内胆搪瓷表面，也可以是介孔微 球预先在搪瓷表面自组装后再固定，也可以是预先在内胆搪瓷表面涂覆具有粘结作用的物 质，再喷涂介孔微球。

此外，介孔微球的涂覆可以是整个内胆涂覆，也可以是部分涂覆，也可以是部分零部 件表面改性涂覆以及多种涂覆方式结合。

另外，热水器的内胆的阻垢涂层的使用寿命和释放速度可以通过调节介孔微球的喷涂 量和喷涂面积实现。

实施例四，本发明实施例的热水器的内胆的制备方法包括以下步骤：

步骤1，制备含阻垢剂的块材或薄膜：以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体，尿素为催化剂，环己烷为油相，蒸馏水为水相，十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)为乳化剂，配置双 连续乳液体系。具体步骤如下：将尿素、CTAB、阻垢剂、蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):10配置水相分散液，搅拌下加入适当体积的油相分散液(TEOS与环己烷体积比 为(1～5):5)，高速搅拌30min，得到双连续乳液体系。该双连续乳液体系在70℃水浴中 静置反应16h，得到最终固体置于80℃鼓风干燥箱中烘干，待用；

步骤2，含阻垢剂的块材或薄膜与搪瓷内胆表面结合：在搪瓷表面或块材、薄膜表面打 胶，将块材或薄膜粘附在热水器内胆搪瓷表面。

本发明实施例的热水器的内胆的阻垢过程的实现与实施例一相同，这里不再赘述。

其中，还需要说明的是，步骤1中制备的含阻垢剂的块材或薄膜可以是单纯的二氧化 硅材质，也可以是二氧化硅与氧化铝、碳纳米管、石墨烯、石墨、氧化石墨烯、硅藻土等一种或多种复合材质。含阻垢剂的块材或薄膜可以介孔结构，也可以是大孔、中空、多级 孔洞结构的二氧化硅微球，且介孔微球的大小和成份在本申请中不做具体限定。

还需要说明的是，承载阻垢剂的块材或薄膜可以是未进行表面改性，也可以是已进行 表面改性。块材或薄膜可以是预先在搪瓷表面涂覆具有粘结作用的物质，再粘贴，也可以 是与具有粘结作用的添加物一同喷涂到内胆搪瓷表面，也可以是上述块材或薄膜直接在搪 瓷内表面生成附着。

此外，块材或薄膜的粘结可以是整个内胆粘结，也可以是部分粘结，也可以是部分零 部件表面改性粘结以及多种粘结方式结合。

另外，热水器的内胆的阻垢涂层的使用寿命和释放速度可以通过调节块材或薄膜的粘 结量和粘结面积实现。

本发明多个实施例的热水器的内胆的制备方法所制备的内胆，将缓释阻垢剂与热水器 的搪瓷层相结合，一方面滤料通过介孔缓慢释放，实现了阻垢剂的高效利用。另一方面， 与热水器搪瓷层相结合，取消了一系列的缓释装置，无需维护。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、 “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方 位或位置关系是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以 明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个 或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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发明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 性表述不必须针对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 点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下， 本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特 征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离 本发明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，本发 明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (19)

1.一种包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体，以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成油包水乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S2，待所述油包水乳液体系反应后，分离出固体；

S3，干燥固体，得包覆阻垢剂的介孔微球。

2.根据权利要求1所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，将所述催化剂、所述乳化剂、所述阻垢剂、所述蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):30配置为水相分散液，将所述前驱体和所述油相按体积比(1～5):12配置为油相分散液，搅拌所述水相分散液并加入与所述水相分散液体积相同的油相分散液，高速搅拌不小于30min，得到所述油包水乳液体系。

3.根据权利要求1所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，所述前驱体为正硅酸四乙酯，所述催化剂为尿素，所述油相为环己烷，所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺。

4.根据权利要求1所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将所述油包水乳液体系置于60℃～90℃水浴中搅拌反应8h～16h。

5.根据权利要求1所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：将反应后分离出的所述固体加乙醇清洗、再离心分离。

6.一种包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S10，将介孔微球置于密闭装置中抽真空；

S20，向密闭装置中添加阻垢剂浓度为5％-10％的水溶液；

S30，再次将密闭装置抽真空至介孔微球变干，得包覆阻垢剂的介孔微球。

7.根据权利要求6所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法，其特征在于，所述介孔微球为介孔二氧化硅微球。

8.一种包覆阻垢剂的介孔微球，其特征在于，所述包覆阻垢剂的介孔微球由根据权利要求1-7中任一项所述的包覆阻垢剂的介孔微球的制备方法制成。

9.一种包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S01，以正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种为前驱体，以尿素、氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸、羧酸中的一种为催化剂，以环己烷、环戊烷、正庚烷中的至少一种为油相，蒸馏水为水相，混合乳化剂和阻垢剂配置成双连续乳液体系，其中，乳化剂为阳离子乳化剂或非离子乳化剂；

S02，待所述双连续乳液体系反应后，分离出固体；

S03，干燥固体，得到包覆阻垢剂的孔洞结构材料。

10.根据权利要求9所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S01中，将所述催化剂、所述乳化剂、所述阻垢剂、所述蒸馏水按照质量比(0.3～2):(0.6～1):(6～10):10配置为水相分散液，将所述前驱体和所述油相按体积比(1～5):5配置为油相分散液，搅拌所述水相分散液并加入油相分散液，高速搅拌不小于30min，得到所述双连续水乳液体系。

11.根据权利要求9所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体为正硅酸四乙酯，所述催化剂为尿素，所述油相为环己烷，所述乳化剂为十六烷基三甲基溴化胺。

12.根据权利要求9所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S02中，将所述双连续乳液体系置于60℃～90℃水浴中搅拌反应8h～16h。

13.根据权利要求9所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S02还包括：将反应后分离出的所述固体加乙醇清洗、再离心分离。

14.一种包覆阻垢剂的孔洞结构材料，其特征在于，所述包覆阻垢剂的孔洞结构材料由根据权利要求9-13中任一项所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料的制备方法制成。

15.一种热水器的内胆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将根据权利要求8所述的包覆阻垢剂的介孔微球或根据权利要求14所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料涂覆于内胆的内表面，再喷涂正硅酸四乙酯、钛酸正四丁酯、硅酸钠和硅烷偶联剂中的至少一种与氨水的混合液，干燥所述内胆。

16.一种热水器的内胆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S11，在所述内胆的内表面刷涂含有3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷和氨水的乙醇溶液，并干燥内胆；

S22，将根据权利要求8所述的包覆阻垢剂的介孔微球或根据权利要求14所述的包覆阻垢剂的孔洞结构材料浸泡入含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水的乙醇溶液中得改性阻垢材料；

S33，将所述改性阻垢涂料刷涂于所述内胆的内表面，干燥内胆。

17.根据权利要求15或16所述的热水器的内胆的制备方法，其特征在于，所述内胆为搪瓷内胆。

18.一种热水器的内胆，其特征在于，所述内胆由根据权利要求15-17中任一项所述的热水器的内胆的制备方法制成。

19.一种热水器，其特征在于，包括根据权利要求18所述的热水器的内胆。