CN101857689A - 一种制备高导热塑料管道的材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高导热塑料管道的多种组分塑料材料配方。其组分及按重量份的含量为：聚烯烃：100，传热剂，10～200，相容剂，1～100，润滑剂，0.5～5，偶联剂，0.5～10。使用本发明的材料制造塑料管道，不仅具有高的导热系数，能达到产品使用要求，而且加工方便，成本低廉，宜于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于高导热塑料管材的制造领域，特别是涉及一种用于制备高导热塑料管道的材料。
背景技术
塑料管材与金属、混凝土管材相比，具有自重轻、耐腐蚀、卫生安全、水流阻力小、使用寿命长、安装方便等众多优点。我国的塑料管道行业是以PVC塑料管道和聚烯烃塑料管道为代表的产品体系。聚烯烃类塑料管道(PE，PP，PB)作为塑料管道最大的一类产品，由于其良好的产品性能，在包括建筑业、市政工程、农业、工业、电力、通讯等行业市场都有着广泛的应用。
近年来，伴随着聚烯烃树脂合成技术和复合材料改性技术的不断进步，各种聚烯烃管道专用原料不断推出，聚烯烃管道的应用领域也在进一步的扩大。例如近年来发展迅速的地源热泵管道系统，采用PE100管材专用料制备的专用管道可以作为热交换器埋入地下，采集地热能对地上建筑物进行加热或者制冷。此外，地板辐射采暖技术由于其相对传统散热器采暖众多的优点目前也在逐渐进入千家万户，目前使用的也主要是聚烯烃塑料管道，包括PE-RT，PEX，PB等都有涉及，在这些情况下，聚烯烃塑料管道实际起的作用同样也是一个热交换器。
简而言之，现有聚烯烃塑料管道的一个重要发展趋势就是逐渐进入金属管道常用的传热领域，替代金属管道作为散热器或者热交换器。而聚烯烃材料本身相对金属类材料相对较差的导热系数在相当程度上限制了聚烯烃管道在这方面的作用。因此，开发高导热的聚烯烃塑料管道或者塑料管道配方对于进一步拓展塑料管道的应用领域具有重要的意义。目前，国内的一些研究机构对于高导热的塑胶复合材料已经有了一定的研究，例如中国专利公开号为CN1388202公开了一种导热高分子复合材料及制备方法，利用陶瓷纤维和石墨对乙烯、丙烯进行复合改性可以得到高导热高分子复合材料。又如中国专利申请号为200810025883.6公开了一种高机械强度的绝缘导热塑料，通过在PPS(聚苯硫醚)中添加氧化镁、长玻纤及其他助剂可以得到一种高机械强度的绝缘导热塑料。
然而，现有对于制备高导热塑料管道的材料研究方面，还是较为薄弱，有待进一步增强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导热系数高、成本低廉、便于加工、性能优异的高导热塑料管道的专用材料。
为此，本发明采用多种成分的高导热管道材料组份。
本发明的组份及按重量份的含量为：
聚烯烃树脂：100，传热剂，10～200，相容剂，1～100，润滑剂，0.5～5，偶联剂，0.5～10。
所述的聚烯烃树脂选自于聚乙烯PE-63、聚乙烯PE80、聚乙烯PE100、耐热聚乙烯PE-RT、均聚聚丙烯PP-H、嵌段共聚聚丙烯PP-B、无规共聚聚丙烯PP-R、聚丁烯PB、无规共聚聚丁烯PB-R等管材专用聚烯烃料中的至少一种。
所述的传热剂选自于氧化铝、石墨、碳化硅、碳纤维、石英粉、氧化镁、金属粉中的至少一种。所述金属粉选自铜粉、铝粉、铁粉中的至少一种。所述的相容剂选自聚乙烯PE接枝马来酸酐、聚丙烯PP接枝马来酸酐、聚丁烯PB接枝马来酸酐、聚乙烯辛烯共聚弹性体POE接枝马来酸酐，或者PE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、PP接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、PB接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
所述的润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钠、白油、低分子聚乙烯蜡中的至少一种。
所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的至少一种。
聚烯烃是目前塑料管道使用最多的一类高分子树脂，而聚烯烃树脂材料本身的较低的导热系数从而使聚烯烃管材作为换热器时往往性能较差，通过在聚烯烃树脂基体中添加传热剂、相容剂、偶联剂、润滑剂可以得到具有优异加工性能和机械性能的高导热聚烯烃管材材料配方。其中，传热剂的加入主要是为了提高材料的导热系数、相容剂和偶联剂的加入则可以提高传热剂和聚烯烃树脂之间的相容性，润滑剂的加入则可使管道便于成型。使用该配方的材料制造的塑料管道，不仅具有高的导热系数，能达到产品使用要求，而且加工方便，成本低廉，宜于推广使用。
具体实施方式
实施例1：
聚烯烃选用PE-RT，100份，传热剂选用石墨，30份，相容剂选用PE接枝马来酸酐5份、偶联剂选用钛酸酯偶联剂1.5份，润滑剂选用白油3份。
材料混合方法：将经100℃干燥两小时的石墨加入到高速混合机中，然后将白油稀释的偶联剂溶液逐渐滴加到高速混合机内，搅拌5分钟。然后加入计量的PE-RT树脂和相容剂，再高速搅拌五分钟。混合后的原料经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机物料温度控制在128-178℃之间。
实施例2：
聚烯烃选用PP-R，100份，传热剂选用石墨，30份，相容剂选用PP接枝马来酸酐5份、偶联剂选用钛酸酯偶联剂1.5份，润滑剂选用白油3份。材料混合方法与实施例1相同，而与实施例1不同之处在于挤出机的物料温度控制在185-220℃之间。
实施例3：
聚烯烃选用PP-R，100份，传热剂选用氧化铝，100份，相容剂选用PP接枝马来酸酐50份、偶联剂选用钛酸酯偶联剂2.5份，润滑剂选用白油5份。材料混合方法与实施例1相同，而与实施例1不同之处在于挤出机的物料温度控制在185-220℃之间。
实施例4：
聚烯烃选用PP-R，100份，传热剂选用氧化铝，50份，石墨50份，相容剂选用PP接枝马来酸酐30份、偶联剂选用钛酸酯偶联剂2份，润滑剂选用白油4份。材料混合方法与实施例1相同，而与实施例1不同之处在于挤出机的物料温度控制在185-220℃之间。
实施例5：
聚烯烃选用PB，100份，传热剂选用石墨，30份，相容剂选用POE接枝马来酸酐5份、偶联剂选用钛酸酯偶联剂1.5份，润滑剂选用白油3份。材料混合方法与实施例1相同，而与实施例1不同之处在于挤出机的物料温度控制在130-190℃之间。
采用上述配方制备的聚烯烃管道，导热系数是普通相应聚烯烃管道导热系数的3-10倍。在保持树脂较好的加工性能和管材力学性能的同时大大提高了管材的导热系数，采用这类配方制备的聚烯烃塑料管材有望在热交换管道领域有着广阔的应用前景。
Claims (9)
1.一种制备高导热塑料管道的材料，其特征在于包括按重量份数计算的如下组分：
聚烯烃树脂：100；
传热剂：10～200；
相容剂：1～100；
偶联剂：0.5～10。
2.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述的聚烯烃采用PE-63、PE-80、PE-100、PE-RT、PP-H、PP-B、PP-R、PB、PB-R中的一种或多种。
3.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述的传热剂采用氧化铝、石墨、碳化硅、碳纤维、石英粉、氧化镁、金属粉中的一种或多种。
4.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述金属粉采用铜粉、铝粉、铁粉中的一种或多种。
5.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述相容剂采用PE接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐、PB接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐的一种或多种。
6.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述相容剂采用PE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、PP接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、PB接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或多种。
7.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述的偶联剂采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种或多种。
8.根据权利要求书1所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于还包括重量分数为0.5～5的润滑剂。
9.根据权利要求书8所述的制备高导热塑料管道的材料，其特征在于所述的润滑剂采用硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸钠、白油、低分子聚乙烯蜡中的一种或多种。
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