CN101967368A - 沥青伴热用导热填料组合物 - Google Patents

Abstract

一种沥青伴热用导热填料组合物，按重量份数计该组合物由如下组分组成：粘结剂40～50份、石墨45～55份、氧化铝1～4份和消泡剂0.3～0.8份；该粘结剂采用下述方法制备：按重量份数计将硅溶胶30～50份、潜性固化剂2～4份和表面活性剂0.5～1.5混合，加热至38～48°，然后搅拌60～120分钟；冷却至常温后，按重量份数计加入碳纤维2～4份和分散剂0.3～0.8份，搅拌25～35分钟即得，将其填充在沥青伴热管和物料管之间，替代空气辐射，形成热传导层，将导热系数从空气的0.023W/MK提高到10W/MK以上，传热效率提高了100倍以上，大大改善了沥青伴热系统在生产过程中的应用效果。

Description

沥青伴热用导热填料组合物

技术领域

本发明涉及一种传热材料组合物，具体说是一种沥青伴热用导热填料组合物。

技术背景

由于沥青的凝固点低，常温下呈固态，因此需要伴热系统加热沥青成为液态，才可以使用。不稳定的或不均匀的伴热系统往往造成沥青在管道以及设备中凝固，造成堵塞，清凝工作非常麻烦。传统的伴热系统设计多采用蒸汽伴热，将外伴热管并列在沥青输送管道旁边，外加保温材料，使内部形成一个保温腔，蒸汽的热量通过伴热管进入物料管给沥青提供热量。

在沥青储运过程中，传统伴热工艺的存在缺陷，主要表现在：封闭状态下，空气的导热系数为0.023W/m·k，因此空气是很好的绝热介质，这与蒸汽伴热的工艺要求发生冲突，在封闭的保温腔中，工艺要求蒸汽伴热的热量应最大限度的传递给物料管中的沥青，使其具有良好的流动性，由于空气的绝热性，造成了伴热不均匀，伴热量不足的问题，为了克服上述上述缺陷，一般采用的是加大蒸汽伴热管的数量，管径，加大热损耗的预算，造成了热源的过渡消耗。

国内外的其他工艺为提供蒸汽伴热的均匀性，防止沥青凝堵管道，采用夹套管工艺，即将伴热管固定在物料管中，形成热量通过伴热管壁直接向物料加热，这种管材采用一次成型制作，造价昂贵，且检修复杂，在装置停车检修以及发生管道渗漏时，需切割焊接夹套管，同时夹套管无法处理弯头，阀门等过程的伴热要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青伴热用导热填料组合物，以解决现有技术中存在的上述问题，用本发明的填料组合物充填在伴热管和沥青输送管道之间形成的热传导层，替代空气辐射，将导热系数从空气的0.023W/MK提高到10W/MK以上，传热效率提高了100倍以上，改善了沥青伴热系统在生产过程中的应用效果。

本发明提供的沥青伴热用导热填料组合物，按重量份数计该组合物由如下组分组成：

粘结剂40～50份、石墨45～55份、氧化铝1～4份和消泡剂0.3～0.8份；

该粘结剂采用下述方法制备：按重量份数计将硅溶胶30～50份、潜性固化剂2～4份和表面活性剂0.5～1.5混合，加热至38～48°，然后搅拌60～120分钟；冷却至常温后，按重量份数计加入碳纤维2～4份和分散剂0.3～0.8份，搅拌25～35分钟即得。

在上述的填料组合物中，该粘结剂针对沥青伴热工艺，在温差很大的环境下保证骨干材料有效的附着在作业面上，能够具备很强的粘结性能和耐环境应力开裂性能，做到不开裂、不脱落。

所述的潜性固化剂为2-甲基咪唑或二氨基二苯基砜，选用2-甲基咪唑或二氨基二苯基砜作为潜性固化剂可缩短该填料组合物的固化时间，同时也让该填料组合物更加坚固。

所述的表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱，该表面活性剂可有效的降低液体表面张力，提高扩展面积和混合效果。

所述的分散剂为偏硅酸钠或二硅酸钠，选用偏硅酸钠或二硅酸钠作为分散剂可有效提高物料分散性能，防止絮凝和聚变。

所述的消泡剂为有机硅消泡剂，该消泡剂可降低混合时产生的气泡，让混合物更加密实。

上述各组分的组合以及各组分的重量配比，是通过大量试验得来的，并且主要从以下五方面来考虑的：

1、导热系数：高的导热系数有利于保证沥青与伴热系统之间换热量。

2、粘结强度：是有效保证该材料在应用设备上具有一定的附着粘结能力，使其不开裂，不脱落的重要性能。

3、耐环境应力开裂：由于该材料应用于较高的温度环境下，要保证有效的换热途径，需有良好的耐环境应力开裂能力。

4、耐酸碱腐蚀度：长期应用于化学环境，需要具备抗酸碱腐蚀的能力。

5、线膨胀系数：沥青管线和伴热管线之间的应用环境，需要该材料具备接近钢材的线膨胀系数。

上述各组分的组合以及各组分的重量配比使得本发明的填料组合物在伴热管和沥青输送管道之间形成的热传导层，替代空气辐射，与现有技术相比，具有如下优点：

伴热效率高：将本填料组合物填充在沥青伴热管和物料管之间，替代空气辐射，形成热传导层，将导热系数从空气的0.023W/MK提高到10W/MK以上，传热效率提高了100倍以上。改善了沥青伴热系统在生产过程中的应用效果。

维护检修费用少：传统工艺由于伴热不足或伴热不均匀造成沥青管线堵塞，需要消耗大量的人工清理管线，配套的材料(如保温材料)由于检修而造成大量的浪费，工艺中加入沥青伴热复合材料之后，从根本上解决了上述工艺问题。

节约能源：在传统工艺中，由于未采用任何热传导材料，热交换的效率不足，造成伴热蒸汽过量设计与使用，提高传热效率以后，伴热管的热损耗降到最低，在实际应用过程中，伴热系统的设计将比传统设计减少20％以上的伴热蒸汽量(通过多伴热管形成的伴热系统)以及供热量(管道伴热过程中的供热站数量)。

该填料组合物的制备方法由如下步骤组成：

a、将硅溶胶、潜性固化剂和表面活性剂混合，加热至38～48°，然后搅拌60～120分钟；

b、冷却至常温后，加入碳纤维和分散剂，搅拌25～35分钟即得粘结剂。

c、然后在该粘结剂中加入石墨、消泡剂和氧化铝搅拌45～75分钟；

d、将步骤c所得通过挤压机挤压出料即得胶泥状的填料组合物。

本发明的填料组合物的使用方法：将该填料组合物搅拌均匀后，密实的涂抹在沥青伴热管线之间的缝隙中，等待48小时左右固化即可。操作简便。

具体实施方式

实施例一：

将硅溶胶60Kg、2-甲基咪唑8Kg和十二烷基二甲基甜菜碱1Kg混合，加热至40°，然后搅拌90分钟；冷却至常温后，加入碳纤维8Kg和偏硅酸钠0.6Kg，搅拌30分钟即得粘结剂；取该粘结剂50Kg，加入石墨45Kg、氧化铝4Kg和有机硅消泡剂0.3Kg搅拌60分钟；通过挤压机挤压出料即得胶泥状的填料组合物。该填料组合物适用于300℃高温环境，扛折粘结强度为1.5Mpa，导热系数为13W/MK，耐酸碱环境腐蚀。

实施例二：

粘结剂的制备与实施例一相同。取该粘结剂40Kg，加入石墨55Kg、氧化铝1Kg和有机硅消泡剂0.8Kg搅拌60分钟；通过挤压机挤压出料即得胶泥状的填料组合物。该填料组合物适用于300℃高温环境，扛折粘结强度为1.48Mpa，导热系数为13.9W/MK，耐酸碱环境腐蚀。

实施例三：

将硅溶胶100Kg、2-甲基咪唑4Kg和十二烷基二甲基甜菜碱3Kg混合，加热至40°，然后搅拌90分钟；冷却至常温后，加入碳纤维4Kg和偏硅酸钠1.6Kg，搅拌30分钟即得粘结剂；再按实施例一方法制得胶泥状的填料组合物。该填料组合物适用于300℃高温环境，扛着粘结强度为1.4Mpa，导热系数为15W/MK，耐酸碱环境腐蚀。

实施例四：

粘结剂的制备与实施例三相同。取该粘结剂40Kg，加入石墨55Kg、氧化铝1Kg和有机硅消泡剂0.8Kg搅拌60分钟；通过挤压机挤压出料即得胶泥状的填料组合物。该填料组合物适用于300℃高温环境，扛着粘结强度为1.53Mpa，导热系数为15W/MK，耐酸碱环境腐蚀。

Claims (6)

1.一种沥青伴热用导热填料组合物，按重量份数计该组合物由如下组分组成：

粘结剂40～50份、石墨45～55份、氧化铝1～4份和消泡剂0.3～0.8份；

该粘结剂采用下述方法制备：按重量份数计将硅溶胶30～50份、潜性固化剂2～4份和表面活性剂0.5～1.5混合，加热至38～48°，然后搅拌60～120分钟；冷却至常温后，按重量份数计加入碳纤维2～4份和分散剂0.3～0.8份，搅拌25～35分钟即得。

2.根据权利要求1所述的沥青伴热用导热填料组合物，其特征是所述的潜性固化剂为2-甲基咪唑或二氨基二苯基砜。

3.根据权利要求1所述的沥青伴热用导热填料组合物，其特征是所述的表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱。

4.根据权利要求1所述的沥青伴热用导热填料组合物，其特征是所述的分散剂为偏硅酸钠或二硅酸钠。

5.根据权利要求1所述的沥青伴热用导热填料组合物，其特征是所述的消泡剂为有机硅消泡剂。

6.权利要求1所述沥青伴热用导热填料组合物的制备方法，其特征是该制备方法由如下步骤组成：

a、将硅溶胶、潜性固化剂和表面活性剂混合，加热至38～48°，然后搅拌60～120分钟；

b、冷却至常温后，加入碳纤维和分散剂，搅拌25～35分钟即得粘结剂。

c、然后在该粘结剂中加入石墨、消泡剂和氧化铝搅拌45～75分钟；

d、将步骤c所得通过挤压机挤压出料即得胶泥状的填料组合物。