一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚合物基软管技术领域，具体涉及一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚合物基软管是以聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体，连续纤维为增强材料组成的复合材料。针对当前的技术中用于制作聚合物基软管的材料普遍存在如下弊端：1、受限于聚合物本身的导热系数较差的缘故，从而导致软体管道在高温时老化速度快；2、当前部分应用场景下软管的耐磨性能较差，不能满足特殊环境下的耐磨性需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的弥补现有技术的不足之处，提供一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法，使所制造出的高分子软管具有较高的耐磨性和导热性，且寿命较长。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法。
5.第一方面，一种高导热和耐磨软管材料，包括橡胶或塑料基材、填充剂、增塑剂、相容剂、偶联剂、耐磨组分、导热组分以及其他助剂，该高导热和耐磨软管材料包括如下重量份原材料：橡胶或塑料基材
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100份；填充剂
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5-100份；增塑剂
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0-50份；相容剂
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0-5份；偶联剂
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0.1-5份；耐磨组分
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0-10份；导热组分
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0-30份；其它助剂
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0-5份。
6.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的耐磨组分：如氧化物sio2、al2o3、fe2o3和硫化物：mos2等，并且包括以上耐磨组分间的互配，如sio2和al2o3按照不同比例的互配。
7.采用上述技术方案，该方案中的耐磨组分与橡胶或塑料基体的结合较好，在界面产生的擦伤作用较弱，造成的磨损较小，使软管耐磨性有较大提高。
8.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的导热组分：如金属纤维、石墨、炭黑、碳纤维和氮化硼、al2o3等。
9.采用上述技术方案，该方案中用于将外界环境中起热产生的热量迅速转移，以免
引起热降解反应，从而提高软管导热性能。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：所述橡胶和塑料基材为：pvc、pe、丙烯酸橡胶、epdm、热塑性弹性体和硅橡胶等。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：所述填充剂为白炭黑、滑石粉、碳酸钙、硅藻土、木质纤维和纤维素中的一种或多种。
12.采用上述技术方案，该方案中的木质纤维和纤维素可来源于农林废弃物。
13.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的增塑剂为环氧大豆油、脂肪族二元酯类、磷酸酯类和柠檬酸酯类中的一种或多种。
14.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝物。
15.本发明技术方案的进一步改进在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种，所述的其它助剂为着色剂、表面活性剂中的一种或多种。
16.第二方面，一种高导热和耐磨软管材料的制备方法，其用于上述所述的一种高导热和耐磨软管材料的制备，该高导热和耐磨软管材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚合物基材橡胶或塑料用含有偶联剂的乙醇溶液进行表面处理，烘干后与部分橡胶或塑料基材进行预分散混合得到预混物以备用；（2）将填充剂、增塑剂、相容剂、耐磨组分、导热组分和其他助剂与剩余部分的聚合物基材于100℃～250℃下进行密炼3min～30min，然后加入步骤(1)中的所述预混物于100℃～250℃下继续密炼5-30min，得到完全混合的预混料；（3）将预混料转移至单或双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为100-300℃，进行冷却干燥后得到高性能软管材料；（4）将高性能软管材料采用挤出机进行软管型材的生产，挤出成型温度为100-300℃，螺杆转速为100-500rpm。
17.第三方面，一种高导热和耐磨软管材料的制备及应用，其根据上述所述的一种高导热和耐磨软管材料进行制备及应用，所述的高性能的软管材料为添加剂中的耐磨组分以及导热组分所赋予。
18.由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：本发明提供一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法，采用耐磨组分与橡胶或塑料基体的结合较好，在界面产生的擦伤作用较弱，造成的磨损较小，使软管耐磨性有较大提高，另外还采用导热组分：如金属纤维、石墨、炭黑、碳纤维和氮化硼、al2o3等，用于将外界环境中起热产生的热量迅速转移，以免引起热降解反应，从而提高软管导热性能。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：本发明提供一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法，一方面是提供一种高导热和耐磨软管材料，包括橡胶或塑料基材、填充剂、增塑剂、相容剂、偶联剂、耐磨组分、导热组分以及其他助剂，该高导热和耐磨软管材料包括如下重量份原材料：橡胶或塑料基材
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100份；填充剂
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5-100份；
增塑剂
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0-50份；相容剂
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0-5份；偶联剂
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0.1-5份；耐磨组分
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0-10份；导热组分
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0-30份；其它助剂
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0-5份。
20.基于上述软管的重量原材料，耐磨组分：如氧化物sio2、al2o3、fe2o3和硫化物：mos2等，并且包括以上耐磨组分间的互配，如sio2和al2o3按照不同比例的互配，其中，耐磨组分与橡胶或塑料基体的结合较好，在界面产生的擦伤作用较弱，造成的磨损较小，使软管耐磨性有较大提高。
21.另外，导热组分：如金属纤维、石墨、炭黑、碳纤维和氮化硼、al2o3等，用于将外界环境中起热产生的热量迅速转移，以免引起热降解反应，从而提高软管导热性能。
22.然后，橡胶和塑料基材为：pvc、pe、丙烯酸橡胶、epdm、热塑性弹性体和硅橡胶等；填充剂为白炭黑、滑石粉、碳酸钙、硅藻土、木质纤维和纤维素中的一种或多种，其中木质纤维和纤维素可来源于农林废弃物，木质纤维和纤维素可来源于农林废弃物。
23.增塑剂为环氧大豆油、脂肪族二元酯类、磷酸酯类和柠檬酸酯类中的一种或多种；相容剂为马来酸酐接枝物；偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或多种；其它助剂为着色剂、表面活性剂中的一种或多种。
24.基于上述一种高导热和耐磨软管材料，本发明还提供另一方面，一种高导热和耐磨软管材料的制备方法，其用于上述所述的一种高导热和耐磨软管材料的制备，该高导热和耐磨软管材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚合物基材橡胶或塑料用含有偶联剂的乙醇溶液进行表面处理，烘干后与部分橡胶或塑料基材进行预分散混合得到预混物以备用；（2）将填充剂、增塑剂、相容剂、耐磨组分、导热组分和其他助剂与剩余部分的聚合物基材于100℃～250℃下进行密炼3min～30min，然后加入步骤(1)中的所述预混物于100℃～250℃下继续密炼5-30min，得到完全混合的预混料；（3）将预混料转移至单或双螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为100-300℃，进行冷却干燥后得到高性能软管材料；（4）将高性能软管材料采用挤出机进行软管型材的生产，挤出成型温度为100-300℃，螺杆转速为100-500rpm。
25.本发明的有益效果为：采用耐磨组分与橡胶或塑料基体的结合较好，在界面产生的擦伤作用较弱，造成的磨损较小，使软管耐磨性有较大提高，另外还采用导热组分：如金属纤维、石墨、炭黑、碳纤维和氮化硼、al2o3等，用于将外界环境中起热产生的热量迅速转移，以免引起热降解反应，从而提高软管导热性能。
26.根据上述一种高导热和耐磨软管材料，以及一种高导热和耐磨软管材料的制备方法的两个方面，本发明还提供以下实施例：实施例1一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法，包括如下重量份原材料：pvc基材100份、填充剂碳酸钙10份、增塑剂柠檬酸三丁酯35份、偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷0.5份、耐磨
组分氧化物sio2 5份、导热组分六方氮化硼10份、其它助剂3份。
27.本实施例的高耐磨和导热软管材料及其制备方法，包括如下步骤： (1)将填充剂碳酸钙、耐磨组分氧化物sio2 和导热组分六方氮化硼三种粉体材料浸于含有硅烷偶联剂的乙醇溶液(偶联剂含量20wt％，偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷)进行表面处理，搅拌10min后，50℃下烘干，然后与部分pvc基材(pvc基材总量的1/4)进行预分散混合得到初步预混物，待用； (2)将填充剂、增塑剂和其他助剂与剩余部分的pvc基材于100℃下、30 rpm进行密炼5min，然后加入步骤(1)中的所述预混物于120℃、30rpm下继续密炼15min得到最终预混料，后将其转移至单螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为130℃，进行冷却干燥后得到高性能软管材料。将高性能软管材料采用单螺杆挤出机进行软管型材的生产，挤出成型温度为130℃，螺杆转速为300rpm。
28.实施例2一种高导热和耐磨软管材料及其制备方法，包括如下重量份原材料：pe基材100份、填充剂滑石粉20份和农林废弃物处理后的纤维素10份、增塑剂环氧大豆油10份、偶联剂钛酸酯0.5份、耐磨组分氧化物二硫化钼 3份、导热组分石墨10份、其它助剂5份。
29.本实施例的高耐磨和导热软管材料及其制备方法，包括如下步骤： (1)将填充剂滑石粉、农林废弃物处理后的纤维素、耐磨组分氧化物二硫化钼和导热组分石墨四种粉体材料浸于含有钛酸酯偶联剂的乙醇溶液(偶联剂含量20wt％)进行表面处理，搅拌10min后，50℃下烘干，然后与部分pe基材(pe基材总量的1/4)进行预分散混合得到初步预混物，待用；(2)将填充剂、增塑剂和其他助剂与剩余部分的pe基材于100℃下、50 rpm进行密炼10min，得到最终预混料，后将其转移至单螺杆挤出机中进行造粒，造粒温度为150℃，进行冷却干燥后得到高性能软管材料。将高性能软管材料采用单螺杆挤出机进行软管型材的生产，挤出成型温度为160℃，螺杆转速为500rpm。
30.本发明最后一方面还提供上述耐磨和导热性能的软管，高性能的软管材料为添加剂中的耐磨组分和导热组分所赋予。
31.上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。