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一种高导热地暖管材料及其制备方法与流程

2022-11-28 13:40:18 来源:中国专利 TAG:
一种高导热地暖管材料及其制备方法
1.本技术是申请日为2017年06月12日、申请号为201710436741.8、发明名称为《一种高导热地暖管材料及其制备方法》的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及材料领域,具体涉及一种高导热地暖管材料及其制备方法。


背景技术:

3.在冬季采暖的选择上,地面辐射采暖是最好的采暖方式,优势在于室内地表温度均匀,温度由下而上逐渐递减,不影响室内湿度,体感舒适,是符合人体要求的热环境。地面辐射采暖在国内的大中城市得到普遍认可,广泛应用于家庭、医院、学校、办公楼等各种场所。地暖管是地面辐射采暖的重要散热部件,导热性能直接影响室内温度和热源利用效率。目前地暖管以聚乙烯管为主,导热系数在0.2~0.4w/mk,导热性能差,导致供暖效率低。因此,高导热地暖管材料是供暖市场迫切期待的产品。


技术实现要素:

4.本发明的目的是提供一种高导热地暖管材料,其具有良好的导热性能,能够提高采暖效果,同时具有较高的拉伸强度、杨氏模量和冲击强度,力学性能满足《gb/t28799.2-2012冷热水用耐热聚乙烯(pe-rt)管道系统第2部分管材》的相关要求。
5.技术方案:
6.一种高导热地暖管材料,由以下组分以重量份制备而成:聚乙烯45份、聚丁烯40份、al2o39份、石墨烯1.5份、环氧油2.8份、硬脂酸1.3份、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯0.15份、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯0.25份;
[0007]
所述高导热地采暖管材料中具有高效导热网络,所述高效导热网络由通过化学键连接的石墨烯和al2o3导热链在聚乙烯/聚丁烯两相界面上形成,贯穿整个材料体系;
[0008]
所述的高导热地采暖管材料的制备方法,步骤为:
[0009]
(1)将聚乙烯、石墨烯、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟;
[0010]
(2)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚乙烯/石墨烯母料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃;
[0011]
(3)将聚丁烯、al2o3、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟;
[0012]
(4)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚丁烯/al2o3母料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃;
[0013]
(5)将聚乙烯/石墨烯母料与聚丁烯/al2o3母料加入双螺杆挤出机挤出造粒,得到
高导热地暖管材料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃,机头温度为200
±
20℃。
[0014]
优选的,所述的石墨烯为表面具有极性基团的石墨烯,极性基团是羧基。
[0015]
优选的,所述的al2o3为表面化学键接极性基团的al2o3,极性基团是氨基。
[0016]
上述的一种高导热地暖管材料的制备方法,步骤为:
[0017]
(1)将聚乙烯、石墨烯、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟;
[0018]
(2)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚乙烯/石墨烯母料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃;
[0019]
(3)将聚丁烯、al2o3、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟;
[0020]
(4)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚丁烯/al2o3母料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃;
[0021]
(5)将聚乙烯/石墨烯母料与聚丁烯/al2o3母料加入双螺杆挤出机挤出造粒,即可得到高导热地暖管材料;双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃,机头温度为200
±
20℃。
[0022]
上述的一种高导热地暖管材料中的导热网络的组成为:石墨烯,al2o3。所述的石墨烯优选为表面具有极性基团的石墨烯,极性基团是羧基。所述的al2o3优选为表面化学键接极性基团的al2o3,极性基团是氨基。
[0023]
所述的聚乙烯/石墨烯母料中,聚乙烯为非极性高分子,石墨烯是含有羧基基团的极性填料,二者是相分离体系。所述的聚丁烯/al2o3母料中,聚丁烯为非极性高分子,al2o3是含有氨基基团的极性填料,二者是相分离体系。当聚乙烯/石墨烯母料、聚丁烯/al2o3母料在双螺杆挤出机混炼的过程中,由于聚乙烯/石墨烯是相分离体系,其界面力学性能较差,在剪切力作用下,聚乙烯熔体在界面处更容易破裂,使石墨烯暴露出来。同理,对于聚丁烯/al2o3共混体系,在剪切力作用下,聚丁烯熔体在al2o3处更容易破裂,使al2o3暴露出来。所以在两个体系混炼过程中,石墨烯和al2o3在界面处相遇,石墨烯表面的羧基与al2o3表面的氨基发生缩合反应,生成酰胺键将石墨烯和al2o3导热填料连接起来,形成高效导热链。从组分来看,聚乙烯/聚丁烯体系是双连续相,两相界面上由于发生了上述的石墨烯表面的羧基与al2o3表面的氨基发生缩合反应,最终形成的体系中化学键连接的石墨烯和al2o3导热链在聚乙烯/聚丁烯两相界面上形成高效导热网络,贯穿整个体系。
[0024]
这种方法使得导热填料的用量大大减少,就可以得到较高的导热系数的复合材料。也使得石墨烯这种价格高、性能优异的新材料在导热塑料中得到应用。
[0025]
有益效果:
[0026]
通过上述方法制得的高导热地暖管材料可以将导热系数从0.24w/mk提高到1.0w/mk。同时力学性能优越,满足《gb/t28799.2-2012冷热水用耐热聚乙烯(pe-rt)管道系统第2
部分管材》的相关要求。
具体实施方式
[0027]
实施例1
[0028]
一种高导热地暖管材料,由以下组分以重量份制备而成:聚乙烯45份、聚丁烯40份、al2o39份、石墨烯1.5份、环氧油2.8份、硬脂酸1.3份、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯0.15份、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯0.25份。
[0029]
上述的一种高导热地暖管材料的制备方法为:(1)将聚乙烯、石墨烯、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟。(2)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚乙烯/石墨烯母料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃。(3)将聚丁烯、al2o3、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟。(4)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚丁烯/al2o3母料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃。(5)将聚乙烯/石墨烯母料与聚丁烯/al2o3母料加入双螺杆挤出机挤出造粒,即可得到高导热地暖管材料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃,机头温度为200
±
20℃。
[0030]
按照实施例1制得的高导热地暖管材料的导热系数是1.02w/mk,拉伸强度21.2mpa,力学性能均满足《gb/t28799.2-2012冷热水用耐热聚乙烯(pe-rt)管道系统第2部分管材》的相关要求。
[0031]
实施例2
[0032]
一种高导热地暖管材料,由以下组分以重量份制备而成:聚乙烯50份、聚丁烯40份、al2o35份、石墨烯1份、环氧油2.5份、硬脂酸1份、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯0.2份、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯0.3份。
[0033]
上述的一种高导热地暖管材料的制备方法为:(1)将聚乙烯、石墨烯、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入高速混合机中,高速混合3分钟。(2)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚乙烯/石墨烯母料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃。(3)将聚丁烯、al2o3、环氧油、硬脂酸、季戊四醇[3-(3’,5’二叔丁基-4
’‑
羟丙基)丙酸]酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁苯基)酯加入到高速混合机中,高速混合3分钟。(4)加入双螺杆挤出机进行挤出造粒,得到聚丁烯/al2o3母料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃、190
±
20℃,机头温度为190
±
20℃。(5)将聚乙烯/石墨烯母料与聚丁烯/al2o3母料加入双螺杆挤出机挤出造粒,即可得到高导热地暖管材料。双螺杆挤出机的工艺参数为:转速为50至150rpm,各工作区段的温度设置分别为170
±
20℃、180
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃、200
±
20℃,机头温度为200
±
20
℃。
[0034]
按照实施例2制得的高导热地暖管材料的导热系数是0.82w/mk,拉伸强度19.8mpa,力学性能均满足《gb/t28799.2-2012冷热水用耐热聚乙烯(pe-rt)管道系统第2部分管材》的相关要求。
[0035]
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,以上实施例只能用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
再多了解一些

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