一种低渗透高导热耐溶胀XLPO-PA12复合液冷管共挤出制备工艺的制作方法

本发明属于高分子复合管材制备工艺，具体涉及一种低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺。

背景技术：

1、目前行业内充电桩液冷复合管材的制备工艺普遍存在技术体系不完善、性能耦合性差、结构稳定性不足等问题。现有常规复合液冷管多采用双层共挤结构，内层与外层直接粘接复合，缺少专用的界面过渡粘合结构，由于聚烯烃材料与尼龙材料的表面极性、热膨胀系数、熔体流变特性差异较大，层间界面相容性极差，成型后仅依靠物理贴合实现结合，无机械互锁结构支撑。在长期冷热交替形变与冷却液压力冲击下，管路极易出现层间脱胶、分层、鼓包、开裂等结构失效问题，大幅缩短管材服役寿命。

2、同时，传统制备工艺无法实现防渗性能与导热性能的协同匹配，常规pa12单层管材具备优异的耐渗透、耐水解特性，但导热系数低、热阻大，无法满足大功率散热需求；单一xlpo导热管材虽具备良好的导热能力与交联耐温特性，但耐冷却液溶胀性能、密封阻隔性能较差，长期使用易出现冷却液微量渗漏，引发充电桩电路腐蚀、短路等安全隐患。常规共挤工艺仅实现简单熔体复合成型，未对熔体流变参数、界面成型结构、填料分布梯度进行精准调控，成品管材存在导热均匀性差、热扩散梯度不足、耐溶胀性能弱等缺陷。

3、此外，现有交联工艺成型精度低，多采用单一交联方式，无法兼顾pa12层的结构稳定性与xlpo层的交联致密性，易出现外层交联不充分、内层受热降解的问题；冷却定型工艺多采用直冷模式，温差突变易导致管材内部产生内应力，造成管材形变、壁厚不均；且缺少一体化后处理成型工艺，管路密封结构与散热结构需二次加工，工序繁琐、成型精度低、生产成本高，难以实现规模化高精度量产。

技术实现思路

1、为克服现有制备工艺层间结合力弱、性能耦合性差、成品综合性能低、成型稳定性不足的技术缺陷，本发明提供一种低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，采用三层同步共挤一体化成型方案，分别制备pa12内层熔体、极性接枝改性聚烯烃中间层熔体与xlpo导热外层熔体，通过三层熔体同步复合成型制备一体化管坯。该工艺的核心优势在于整合了不同材料的性能优势，内层保障防渗耐水解性能，中间层优化层间界面相容性，外层提供高导热与耐溶胀特性，从材料体系层面实现多重性能协同。

2、进一步地，本工艺在共挤成型过程中，通过精准调控各层熔体的流道压缩比与熔体流速，使相邻熔体界面产生可控湍流互混与挤压形变，原位生成机械互锁式界面锚定结构。相较于传统粘接复合工艺，该成型方式无需额外粘接剂，可大幅提升层间结合强度，彻底规避长期工况下层间分层、脱胶的问题，显著提升管材结构稳定性与服役寿命。

3、更进一步地，本发明限定各层熔体的塑化温度区间与熔体指数匹配关系，使中间层熔体流变特性介于内外层之间，实现三层熔体平稳过渡、同步复合，有效避免熔体流速失衡引发的层间错位、壁厚不均、界面开裂等成型缺陷，提升管材成型精度与良品率。

4、进一步地，本工艺采用分段侧向喂料方式调控外层导热填料的径向分布，形成由内向外递增的填料浓度梯度，可构建连续稳定的径向导热梯度，贴合热量传导规律，有效降低管壁热阻，提升管材整体散热均匀性与换热效率。

5、更进一步地，本发明兼容电子束辐照交联与过氧化物化学交联两种成型方式，可根据生产场景灵活选型，精准实现xlpo外层三维交联网络结构的构建，大幅提升外层材料的耐温、耐溶胀、抗老化性能，同时规避内层pa12材料降解失效，保障管材长期使用的尺寸稳定性与防渗可靠性。

6、进一步地，本工艺采用真空定径结合梯度水浴冷却的分段定型模式，可实现管坯缓慢固化、应力逐步释放，避免急速冷却产生的内应力与形变缺陷，保障管材外径精度、圆度及壁厚均匀性，提升成品尺寸一致性。

7、更进一步地，本发明通过精准限定三层结构的壁厚配比，在保障内层低渗透阻隔性能的基础上最大化外层导热结构占比，实现防渗性能与导热性能的最优平衡，解决传统工艺无法兼顾双重核心性能的行业痛点。

8、进一步地，本工艺通过材料与结构参数匹配，使内外层热扩散系数比值满足固定阈值，构建高效径向导热通道，加速管壁热量由内向外快速传导，杜绝局部热堆积，适配大功率充电桩持续高负荷散热工况。

9、本发明相较于现有传统复合液冷管制备工艺，具备多项突出技术优势与工程应用价值，具体如下：

10、1、本发明采用三层梯度复合共挤成型体系，结合pa12防渗内层、极性接枝粘合中间层、xlpo高导热耐溶胀外层的差异化材料匹配设计，完美整合各层材料优势，同时解决传统管材渗漏风险高、导热效率低、耐介质溶胀性差的问题，实现低渗透、高导热、耐溶胀多重性能协同统一。

11、2、本发明通过熔体湍流互混原位成型机械互锁界面结构，替代传统粘接复合模式，无需粘接剂即可实现层间高强度嵌合结合，有效抵御冷热循环形变、流体压力冲击、设备振动等外力扰动，从工艺根源解决层间分层、脱胶、开裂缺陷，大幅提升管材结构稳定性与使用寿命。

12、3、本发明通过精准匹配各层熔体温度与流变参数，实现三层熔体同步平稳复合，成型缺陷少、良品率高，同时外层梯度填料分布结构可构建稳定径向导热梯度，配合限定的热扩散系数配比，显著降低管壁热阻，提升散热均匀性与换热效率。

13、4、本发明双模式交联工艺可精准调控外层交联程度，形成致密三维交联网络，大幅提升管材耐温、耐油、耐冷却液溶胀性能，同时有效保护内层pa12结构，避免降解失效，保障管材长期工况下的尺寸稳定性与防渗可靠性。

14、5、本发明采用分段梯度冷却定型工艺，可有效释放成型内应力，保障管材尺寸精度与结构规整度；一体化后处理成型工艺可同步完成密封结构与散热结构成型，简化生产流程、降低加工成本，适配工业化批量高精度量产需求，市场推广价值显著。

1.一种低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述第一塑化熔融的温度为210℃～240℃，所述第二塑化熔融的温度为190℃～220℃，所述第三塑化熔融的温度为180℃～210℃，且所述复合模头的出口温度控制在200℃～230℃。

3.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述pa12树脂的熔融指数为2.0g/10min～8.0g/10min，所述极性接枝改性聚烯烃的熔融指数为1.5g/10min～5.0g/10min，所述交联聚烯烃基体树脂与导热填料混合物的熔融指数为0.5g/10min～3.0g/10min，且三者的熔融指数满足：所述中间层熔体的熔融指数介于所述内层熔体与所述外层熔体的熔融指数之间。

4.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述导热填料在所述外层物料中的质量分数沿径向呈梯度分布；所述第三挤出机采用分段侧向喂料方式，沿挤出方向依次递增导热填料的喂料比例，以使成型后的所述外侧导热复合层沿径向向外方向具有递增的导热填料浓度梯度。

5.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述交联处理采用高能电子束辐照交联或过氧化物化学交联；

6.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述冷却定型包括依次进行的真空定径冷却和水浴冷却；

7.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述内侧功能层的厚度占所述管坯总壁厚的5%～25%，所述外侧导热复合层的厚度占所述管坯总壁厚的60%～85%，所述中间粘合增强层的厚度占所述管坯总壁厚的5%～15%。

8.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，制得的所述复合液冷管中，所述外侧导热复合层的热扩散系数与所述内侧功能层的热扩散系数满足以下关系：

9.根据权利要求1所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，还包括对冷却定型后的复合液冷管进行后处理步骤：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的低渗透高导热耐溶胀xlpo-pa12复合液冷管共挤出制备工艺，其特征在于，所述内侧功能层为pa12致密阻隔层，所述中间粘合增强层为马来酸酐接枝聚烯烃层，所述外侧导热复合层为交联聚烯烃导热层；所述界面锚定结构为微纳凹凸织构或犬牙交错熔接界面。