CN101666397A - 导热塑料管 - Google Patents

Abstract

一种导热塑料管，其特征在于它是由耐腐蚀性好的管道级热塑性树脂与耐腐蚀性好的导热系数高的导热材料的微粉，通过熔融共混改性后挤出成型的管材，其导热系数为管道级热塑性树脂的150％～300％，这种管材可直接用于土壤源热泵、水源热泵系统和地面辐射供暖系统做热交换管，提高了系统的传热能力，也可经焊接加工成不同形式不同结构的热交换器，用于化工、食品、医药制造过程。

Description

导热塑料管

技术领域

本发明涉及一种换热器用的导热塑料管

背景技术

塑料的耐腐蚀性能非常优秀，在许多领域中得到广泛应用。如化工过程中所使用的许多塑料容器，塑料管道等，塑料已成为不可替代的主要材料。塑料的导热性能比较差，一般只有0.2～0.5W/m·k左右，在有些场合下使用，如化工过程中所用的一些管道或热交换器，工艺上需要通过它完成吸热或放热的热交换，传统金属材料，因耐腐蚀性差，使用寿命短，污染被处理的介质，给应用带来很大困难；耐腐蚀性能好的塑料又因导热系数小，传热能力低，使它的应用受到限制，尤其是近年发展迅速的污水源热泵，海水源热泵和土壤源热泵，换热器的需求量很大，设计寿命要求十几年到几十年，多数金属管道难以胜任，如果能将塑料的导热系数提高，用其制成换热器，则使用寿命，传热效率，节能效果等都会明显提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性、导热性兼优的导热塑料管，采用这种导热塑料管输送介质的同时可以完成吸热或放热的热交换，如大坝冷却管，冰蓄冷空调导热管，地面辐射供暖盘管等，采用这种导热塑料管，可以制成各种形式和结构，不同用途的热交换器，如化工过程、食品药品生产过程中所用的列管式换热器、蛇管式换热器，污水源热泵、海水源热泵用的螺旋管式换热器，土壤源热泵系统中所用U型管式换热器。

本发明的技术方案是：以耐腐蚀性能优秀的管道级热塑性树脂为基础材料，在基材树脂中添加耐腐蚀性好的高导热系数的组份做导热改性剂，采用熔融共混的技术方法制成导热塑料管的原料，再采用通常的热塑性塑料管材挤出成型技术制成导热塑料管，这种导热塑料管材保持了基材树脂的耐化学腐蚀性和可焊接性，及其它主要物理力学性能，提高了导热系数可达1～3倍及以上，进而可以焊接成各种形式和结构的换热器。所述基材树脂必须是管道级的热塑性树脂，如PE、PE-RT、PP、PB等。所述导热改性剂可以是导热系数高的任何材料，但必须是耐化学腐蚀性好的材料的微粉体，并易于与基材树脂共混相容。如石墨粉、氮化铝陶瓷粉、氧化铍粉、碳化硅粉等。所述熔融共混的技术方法包括界面活化处理的偶联剂的采用，分散剂、润滑剂、补强剂、增韧剂等的采用。熔融共混工艺及所用设备包括开炼机或密炼机或连续密炼机造粒或双螺杆挤出造粒机组。物料经熔融共混造粒后，可用通用挤管机组挤出成型导热塑料管，也可以通过熔融共混制成具有导热性的浓缩母粒，再用基材树脂掺混稀释后挤出成型导热塑料管。当采用连续密炼造粒机或双螺杆挤出机进行熔融共混时，亦可采用本发明者发明的导热塑料管的制造方法，直接进行管材成型、工艺流程最短，制造过程中能耗也最低，对降低生产成本极为有利。

具体实施方式

实施例1：

(1)配方

PP-R         C4220(燕山石化)              100

石墨         固定碳≥94％，粒径1～30μm   20～25

偶联剂                                    适量

分散剂等其它助剂                          适量

(2)利用偶联剂对石墨粉表面进行活化处理

(3)上述各组份掺混后在连续密炼机造粒机组上熔融共混塑化拉条切粒，制得PP-R导热塑料管原料。

(4)采用导热塑料管原料在通用挤管机组上挤出成型得PP-R导热塑料管。

(5)将PP-R导热塑料管段热熔焊连接后，按GB/T18742.2-2002《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分管材》进行常规性能测试，各项性能通过。

(6)测定基材树脂C4220 PP-R与PP-R导热塑料管原料的导热系数，后者为前者的150％以上。PP-R管耐热性较好，添加了石墨后，其耐热性会进一步提高。

实施例2：

(1)配方

HDPE           PE100                           100

石墨           固定碳≥94％，粒径1～30μm      20～25

偶联剂                                 适量

分散剂增韧剂等其它助剂                 适量

(2)利用偶联剂对石墨粉表面进行活化处理，再与其它组份掺混在双螺杆挤出造粒机组上熔融共混塑化拉条切粒，得HDPE导热塑料管原料。

(3)将HDPE导热塑料管原料在挤管机组上挤出成型，得HDPE导热塑料管。

(4)将HDPE导热塑料管段热熔焊接连接，并按GB/T13663-2000《给水用聚乙烯(PE)管材》标准进行常规性能测试，各项性能通过。

(5)测定基材树脂HDPE和HDPE导热塑料管原料的导热系数，后者为前者的200％左右。HDPE导热管的耐环境应力开裂性(ESCR)和耐热性较HDPE有所提高。

实施例3：

当导热塑料管导热系数要求不高时，如提高0.3～0.5倍左右可先制备导热原料的浓缩母粒，然后再与基材树脂掺混后成型管材，并进行热熔焊接试验和性能测试，效果与实施例1、2相同。

(1)导热母粒配方

载体树脂(PE-RT)           100

氮化铝粉                  70

偶联剂                    适量

分散剂                    3～5

润滑剂                          1～1.5

增强剂                          适量

增韧剂                          适量

着色剂                          适量

其他助剂                        适量

(2)氮化铝粉表面采用偶联剂活化处理，同时加入着色剂等。

(3)上述各组份掺混后在连续密炼机造粒机组上熔融共混塑化拉条切粒，制得导热塑料母粒。

(4)将导热塑料母粒和基础树脂掺混，比例如下：

PE-RT                           100

导热塑料母粒                    8～20

(5)将上述掺混料在挤管机组上挤出成型，得导热塑料管。

(6)将导热塑料管段热熔焊连接，测试性能，各项性能应达标，导热系数可提高40％～60％。PE-RT系耐热聚乙烯，本发明所得PE-RT导热塑料管的耐热性较纯PE-RT有所提高。

Claims (4)

1.一种导热塑料管，其特征在于，它是以热塑性合成树脂为基础材料，添加了适量的高导热系数的导热材料和其他助剂等，通过熔融共混改性并挤出成型为导热塑料管材。

2.根据权利要求1所述的热塑性合成树脂，其特征在于是耐腐蚀性优秀的管道级的。

3.根据权利要求1所述高导热系数的导热材料，其特征在于其耐腐蚀性优秀、其形态为微粉粒体。

4.根据权利要求1所述的导热塑料管，其特征在于，可以直接用其进行热交换，也可用其热熔焊接制成各种形式，不同结构和用途的换热器。