CN104121714A

CN104121714A - 箱体及其制备方法和包括该箱体的太阳能热水器

Info

Publication number: CN104121714A
Application number: CN201310150543.7A
Authority: CN
Inventors: 陈学连; 梁文斌; 赖世耀
Original assignee: Shenhua Group Corp Ltd; National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Current assignee: Shenhua Group Corp Ltd; National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明涉及一种箱体及其制备方法，其中，箱体壁为聚烯烃材料，所述箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大。本发明还涉及包括所述箱体的太阳能热水器。根据本发明的所述箱体同时具有较高的机械强度和较好的保温性能，适合用作太阳能热水器的水箱。

Description

箱体及其制备方法和包括该箱体的太阳能热水器

技术领域

本发明涉及一种箱体，该箱体的制备方法，以及包括该箱体的太阳能热水器。

背景技术

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

在诸如风能、水利能、潮汐能、太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家学者都对太阳能青眼有加。首先，太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输；其次，太阳能有无害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的；再者，太阳能总量十分巨大，每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年，全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤，所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源；另外，太阳能还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。

目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等，其中，太阳能热水器是最普遍的太阳能利用方式。

传统的太阳能热水器的水箱主要由内胆、保温层和不锈钢外壳组成，现有专利文献中进行了相应的报道。

例如，CN1421657A提出了采用滚塑成型工艺制备的塑料内胆替代金属内胆，整体无任何焊缝，避免了腐蚀渗漏现象，延长了内胆使用寿命。但该塑料内胆很难解决热水箱的耐高温、耐低温及保温问题，如果采用另外的处理工艺，可能增加工艺的复杂性，不易于操作。

CN101254635A提出了采用滚塑成型工艺制备的交联聚乙烯内胆代替金属内胆，这样不仅能避免腐蚀渗漏现象，还能很好解决热水箱的耐高温和耐低温问题，但作为热水箱内胆，与金属的粘结性和保温性没有很好的解决。

CN221237342Y公开了一种白金内胆式热水器，包括外壳，外壳的腔体内设置保温内胆，其中所述内胆由内层材料附着在外层材料上构成，内层材料为食用级交联聚乙烯，外层材料为钢板。虽然该专利申请中强调了在交联聚乙烯内胆与外壳之间有很强的粘着力，但并未提供明确的粘着方式，而且水箱的保温问题没有得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的太阳能热水器的水箱存在的层与层之间粘着力不强、保温性能不佳等缺陷，提供一种新的箱体及其制备方法和包括该箱体的太阳能热水器。

本发明提供了一种箱体，其中，箱体壁为聚烯烃材料，所述箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大。

本发明还提供了一种制备箱体的方法，该方法包括：将不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物加入用于制备箱体的模具中，将模具旋转使颗粒直径较小和/或熔点较低的聚烯烃树脂组合物颗粒比颗粒直径较大和/或熔点较高的聚烯烃树脂组合物颗粒更贴近模具的内壁，然后进行滚塑成型，得到箱体，其中，所述聚烯烃树脂组合物含有聚烯烃树脂以及交联剂和/或发泡剂，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大。

本发明还提供了一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，其中，所述水箱为根据本发明的所述箱体或根据本发明的方法制备的箱体。

本发明提供的所述箱体为一体结构，不存在层与层之间粘着力不强的问题；再者，通过使箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大，使得根据本发明的所述箱体同时具有较高的机械强度和较好的保温性能。

本发明提供的所述箱体可以直接用作太阳能热水器水箱，与传统的由内胆、保温层和不锈钢外壳组成的太阳能热水器水箱相比，大大减轻的了重量；进一步地，本发明提供的所述箱体可以通过一体化成型的方式制备，与传统的太阳能热水器水箱的制备工艺相比，大大减少了生产工序，提高了生产效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为根据本发明的箱体的导热系数和密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变大的结构示意图；

图2为根据本发明的箱体的导热系数和密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，导热系数根据ASTM-D3575V的方法测得，密度根据ASTM-D357D的方法检测。

综合考虑所述箱体的生产成本以及综合性能，优选地，所述箱体的外侧壁和内侧壁的导热系数之差为0.1～0.4W/m·℃，更优选为0.12～0.35W/m·℃；所述箱体的外侧壁和内侧壁的密度之差为0.4～0.95g/cm³，更优选为0.6～0.85g/cm³，进一步优选为0.6～0.8g/cm³。

在优选情况下，所述箱体壁的密度较大的一侧的密度不小于0.85g/cm³，更优选为0.85～0.963g/cm³。

在优选情况下，所述箱体壁的导热系数较小的一侧的导热系数不大于0.15W/m·℃，更优选为0.01～0.15W/m·℃。

在本发明的所述箱体中，为了确保所述箱体具有较高的机械强度，优选地，所述箱体壁中密度不小于0.85g/cm³的厚度不小于2mm。

在本发明的所述箱体中，为了确保所述箱体具有较好的保温性能，优选地，所述箱体壁中保温系数不大于0.1W/m·℃的厚度不小于2mm。

在本发明的所述箱体中，导热系数和密度较大的侧可以位于箱体的内侧或外侧。在一种实施方式中，如图1所示，所述箱体的导热系数和密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变大。在另一种实施方式中，如图2所示，所述箱体的导热系数和密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小。优选地，所述箱体中导热系数和密度较大的侧位于箱体的外侧，也即优选所述箱体壁的导热系数和密度从内至外变大。

在本发明提供的所述箱体中，导热系数和密度相对较大的侧具有相对较高的交联度。导热系数和密度相对较大的侧的交联度可以为35～90%，优选为45～85%；导热系数和密度相对较小的侧的交联度可以为0～20%，优选为0～10%。本发明中，交联度根据ASTM D2765的方法检测。

在本发明提供的所述箱体中，导热系数和密度相对较大的侧具有相对较高的抗冲击强度,但整体的抗冲击强度为50-110kJ/m²,优选为65-110kJ/m²。本发明中，抗冲击强度根据ISO180的方法检测。

在本发明提供的所述箱体中，导热系数和密度相对较小的侧具有相对较好的保温性能,但整体的导热系数应小于0.12W/m·℃,优选小于0.10W/m·℃，更优选小于0.08W/m·℃。

在本发明的所述箱体中，所述聚烯烃材料可以是通过将聚烯烃树脂组合物进行加热反应而制备的，所述聚烯烃树脂组合物可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0～5重量份的交联剂和0～3重量份的发泡剂，交联剂和发泡剂的总含量可以为0.1～7重量份。

对于靠近箱体中导热系数和密度相对较大的侧的聚烯烃材料，形成该聚烯烃材料的聚烯烃树脂组合物可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～5重量份的交联剂和0～0.1重量份的发泡剂。优选情况下，该聚烯烃树脂组合物含有100重量份的聚烯烃树脂、0.3～4重量份的交联剂和0～0.05重量份的发泡剂。

对于靠近箱体中导热系数和密度相对较小的侧的聚烯烃材料，形成该聚烯烃材料的聚烯烃树脂组合物可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～3重量份的发泡剂和0～3重量份的交联剂。优选情况下，该聚烯烃树脂组合物可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.5～2.0重量份的发泡剂和0～2.0重量份的交联剂。

所述聚烯烃树脂可以为本领域常规使用的聚烯烃树脂，例如，可以选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C_4-8烯烃共聚物中的一种或多种。优选情况下，所述聚烯烃树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C_4-8烯烃共聚物中的一种或多种。进一步优选地，所述聚烯烃树脂为重均分子量为60,000-110,000的聚乙烯。所述低密度聚乙烯和所述高密度聚乙烯为本领域常规意义上的低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，通常，所述低密度聚乙烯的密度可以为0.91-0.945g/cm³；所述高密度聚乙烯的密度可以为0.945-0.967g/cm³。

所述发泡剂没有特别的要求，可以为本领域常规使用的化学发泡剂。优选地，所述发泡剂为分解温度大于130℃的发泡剂，进一步优选为偶氮二甲酰胺（分解温度为200-210℃）、4,4-氧代双苯磺酰肼（分解温度为155-160℃）和N,N’-二亚硝基戊撑四胺（DNPA，分解温度为200-205℃）中的至少一种，最优选为偶氮二甲酰胺（分解温度为200-210℃）。

所述交联剂没有特别的要求，可以为本领域常规使用的聚烯烃交联剂。优选地，所述交联剂为过氧化物交联剂。所述过氧化物交联剂的种类没有特别的限定，只要该过氧化物交联剂的交联温度大于聚烯烃树脂的熔融加工温度即可。优选地，所述过氧化物交联剂为烷基过氧化物，如叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙基和过氧化二叔丁基（如2,5-二甲基-2,5-二(叔-丁基过氧)己炔-3）；芳基过氧化物，如过氧化二枯基和枯基过氧化氢；酰基过氧化物，如过氧化二月桂酰；酮过氧化物，如过氧化甲乙酮和过氧化环己酮。

为了在必要时提高加工性能和交联度，聚烯烃树脂组合物还可以含有交联促进剂。所述交联促进剂用于提高制品的交联度，适用于本发明的交联促进剂例如可以为选自1,2-聚丁二烯、三烯丙基氰酸酯（TAC）和三烯丙基异氰酸酯（TAIC）中的至少一种。在聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，交联促进剂的含量可以为0～5重量份，优选为0.2～4重量份，更优选为0.35～3重量份。

为了确保阻燃性，所述聚烯烃树脂组合物各自还可以含有阻燃剂。所述阻燃剂可以为本领域常规使用的阻燃剂，例如可以为选自十溴二苯醚、八溴二苯醚、五溴二苯醚、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯酚)丙烷和双(五溴苯氧基)四溴苯中的至少一种。在聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，阻燃剂的含量可以为0～2重量份，优选为0.05～1.5重量份，更优选为0.08～1重量份。

所述聚烯烃树脂组合物还可以含有本领域常规使用的其他添加剂以进一步改善所述箱体的性能。其他添加剂例如可以为抗氧化剂、UV添加剂、颜料、加工助剂等。所述抗氧化剂可以用于提高箱体的稳定性和长期耐老化性能，本发明中可使用的抗氧化剂可以为市售的抗氧剂产品，如Irganox1010，Irganox168等。所述UV添加剂可以用于提高箱体的耐老化性能，本发明中可使用的UV添加剂可以为市售的UV添加剂，如UV934，UV531等。所述颜料可以用于改善制品的外观，适用于本发明的颜料可以为市售的耐高温抗氧化颜料产品。所述加工助剂可以用于改善加工性能，例如可以为常规的脱模剂、润滑剂、爽滑剂等。在聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，其他添加剂的含量可以为0～10重量份，优选为0.01～5重量份。

在将聚烯烃树脂组合物进行加热反应的过程中，加热反应的条件各自可以包括：温度为190～320℃，优选为250～300℃；时间为5～50分钟，优选为10～30分钟。

优选地，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体的外侧壁和内侧壁的导热系数之差为0.1～0.4W/m·℃，更优选为0.12～0.35W/m·℃；使得所述箱体壁的外侧壁和内侧壁的密度之差为0.4～0.95g/cm³，更优选为0.6～0.85g/cm³，进一步优选为0.6～0.8g/cm³。

进一步优选地，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体壁的密度较大的一侧的密度不小于0.85g/cm³，更优选为0.85～0.963g/cm³；使得所述箱体壁的导热系数较小的一侧的导热系数不大于0.15W/m·℃，更优选为0.01～0.15W/m·℃。

优选地，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体壁中密度不小于0.85g/cm³的厚度不小于2mm。

优选地，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体壁中保温系数不大于0.1W/m·℃的厚度不小于2mm。

在优选情况下，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体壁的导热系数和密度从内至外变大。

在本发明的所述方法中，所述聚烯烃树脂组合物可以与上文描述的相同。

根据本发明提供的方法的一种实施方式，所述聚烯烃树脂组合物可以包括10-90重量%（优选20-80重量%）具有第一颗粒直径的颗粒和10-90重量%（优选20-80重量%）具有第二颗粒直径的颗粒，所述第一颗粒直径小于所述第二颗粒直径，也即具有第一颗粒直径的颗粒为颗粒直径较小的颗粒，具有第二颗粒直径的颗粒为颗粒直径较大的颗粒。所述第一颗粒直径可以为0.1-0.3毫米，所述第二颗粒直径可以为0.35-0.6毫米。

在上述实施方式中，所述聚烯烃树脂组合物的颗粒直径分布越分散，通过控制不同颗粒直径的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量，越易于形成导热系数和密度从外到内呈一定趋势变化（从外到内变大或变小）的箱体。因此，优选所述聚烯烃树脂组合物具有多个颗粒直径分布区，优选为3个以上，更优选为5个以上。

根据本发明提供的方法的另一种实施方式，所述聚烯烃树脂组合物可以包括10-90重量%（优选20-80重量%）具有较低熔点的第一颗粒和10-90重量%（优选20-80重量%）具有较高熔点的第二颗粒。所述第一颗粒熔点范围可以为50-115℃，所述第二颗粒熔点范围可以为120-137℃。

在上述两种实施方式中，当箱体壁的导热系数和密度从内至外变大时，所述具有第一颗粒直径的颗粒或所述具有较低熔点的第一颗粒可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～5重量份的交联剂和0～0.1重量份的发泡剂；所述具有第二颗粒直径的颗粒或所述具有较高熔点的第二颗粒可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～3重量份的发泡剂和0～3重量份的交联剂。

在上述两种实施方式中，当箱体壁的导热系数和密度从内至外变小时，所述具有第一颗粒直径的颗粒或所述具有较低熔点的第一颗粒可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～3重量份的发泡剂和0～3重量份的交联剂；所述具有第二颗粒直径的颗粒或所述具有较高熔点的第二颗粒可以含有100重量份的聚烯烃树脂、0.1～5重量份的交联剂和0～0.1重量份的发泡剂。

在一种较优选的实施方式中，所述箱体的制备方法包括以下步骤：

（1）提供用于制备箱体的模具。所述模具的内腔的形状和尺寸与待制备的箱体的形状和尺寸相同。当所述箱体用作太阳能热水器的水箱时，模具的设计除了需要考虑安装位置之外，还需要考虑进水口、出水口、漏气口、必要的安装嵌件等关键部位。模具的材质没有特别的限定，可以为铝、不锈钢或其他金属合金等材料，具体可以参考《Rototational Molding Technology》。

（2）加热滚塑：将不同颗粒直径的聚烯烃树脂组合物加入模具中，然后放入烘箱，将模具旋转使颗粒直径较小的聚烯烃树脂组合物颗粒比颗粒直径较大的聚烯烃树脂组合物颗粒更贴近模具的内壁，接着边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟之内升温至250～300℃，保持恒温10～30分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方向同时旋转，轴向旋转速度可以为1～20转/分，径向转速可以为5～40转/分，每隔5分钟转动方向变换一次，最终使塑料熔体在模具内表面均匀涂覆。

（3）成型并脱模：在加热滚塑之后，停止加热，将模具移出烘箱，并在空气中或用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直至冷却至室温，然后打开模具，去除箱体产品。

本发明还提供了一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，其中，所述水箱为本发明的所述箱体。

所述太阳能热水器可以为本领域各种常规的太阳能热水器。而且，在所述太阳能热水器中，除水箱之外的部件均与常规的太阳能热水器相同。

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

在以下实施例和对比例中，交联度的测试方法：根据ASTM D2765的方法检测，具体地，从产品上切取一块质量为W₁（约为0.400±0.015g）的塑料块，将其切碎并放入一个100ml的不锈钢网袋中（网袋的规格参照ASTMD2765的要求）。样品在170℃下在二甲苯溶液中抽提20小时后，将样品取出并在90℃的真空干燥箱内烘6小时后，称其质量为W₂，并根据以下公式计算交联度：交联度=（W₂/W₁）×100%；

导热系数根据ASTM-D3575V描述的方法检测；

无缝抗压试验的检测方法为：充入0.025MPa的压缩空气，保持5分钟，如果箱体没有明显的变形开缝或漏气则为合格，反之则不合格；

耐高低温试验的检测方法为：从3℃到100℃的温度内循环5000次，箱体无明显变化则为合格，反之则不合格；

耐环境应力开裂试验的检测方法为：按照ASTM-D1693的方法，在50℃下选用浓度为10重量%的Igepal X10作为刻蚀剂测定Ｆ₅₀>1000小时；

耐酸碱腐蚀试验的检测方法：将内胆加50%的碱溶液或35%的盐酸溶液，停放30天后，观察热水箱的颜色变化情况；

耐水煮性的检测方法：根据GB/T1733-79的方法测试24小时，水质无变化则为合格；

热水箱寿命测试：在60L、3mm厚的箱体内装满硬水，在70-100℃的测试条件下连续使用2000小时以上，如果无明显变化则为合格，反之则不合格。

在以下实施例和对比例中，HDPE树脂购自神华包头煤化工有限责任公司，型号为DGDA8007，重均分子量为88,000，熔点为131℃；

LLDPE树脂颗粒购自克森美孚，型号为6101XR，熔点为123℃；

乙烯辛烯共混物购自陶氏化学，型号为ENGAGE^TM8100，熔点为55℃；

DTBH表示2,5-二甲基-2,5-二(叔-丁基过氧)己炔-3过氧化物交联剂，CAS:1068-27-5,购自Aldrich；

AZ表示偶氮二甲酰胺发泡剂；

TAIC表示三烯丙基异氰酸酯交联促进剂。

实施例1

本实施例用于说明本发明的所述箱体及其制备方法。

（1）制备聚烯烃树脂组合物的粉料

将配方如表1所示的聚烯烃树脂组合物加入口模直径为16mm、螺杆直径为15.6mm、长径比为25:1的HAAKE双螺杆挤出机中。在双螺杆挤出机中，在140℃、转动速率为80rpm下熔融混合，并将制得的物料磨成粉料，该粉料的颗粒直径如表1所示。

表1

粉料	HDPE树脂(g)	DTBH（g）	TAIC（g）	AZ（g）	颗粒直径(目)
						1	5000	75	25	-	100
2	5000	50	-	10	50
						3	5000	15	-	25	35

（2）制备箱体

将上述（1）中制备的1500g粉料1、1500g粉料2和2000g粉料3加入到模具中，放入烘箱，使模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，然后边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至250℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例1

根据实施例1中步骤（1）的方法制备粉料1，接着将5000g粉料1加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至250℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例2

根据实施例1中步骤（1）的方法制备粉料3，接着将5000g粉料3加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至280℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的所述箱体及其制备方法。

（1）制备制备聚烯烃树脂组合物的粉料

将配方如表2所示的聚烯烃树脂组合物加入口模直径为16mm、螺杆直径为15.6mm、长径比为25:1的HAAKE双螺杆挤出机中。在双螺杆挤出机中，在140℃、转动速率为80rpm下熔融混合，并将制得的物料磨成粉料，该粉料的颗粒直径如表2所示。

表2

粉料	LLDPE树脂(g)	DTBH（g）	TAIC（g）	AZ（g）	颗粒直径(目)
						1	5000	100	25	-	100
2	5000	50	-	10	50
						3	5000	25	-	25	35

（2）制备箱体

将上述（1）中制备的1700g粉料1、1700g粉料2和1600g粉料3加入到模具中，放入烘箱，使模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，然后边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至230℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例3

根据实施例2中步骤（1）的方法制备粉料1，接着将5000g粉料1加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至230℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例4

根据实施例2中步骤（1）的方法制备粉料3，接着将5000g粉料3加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至250℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明的所述箱体及其制备方法。

（1）制备聚烯烃树脂组合物的粉料

将配方如表3所示的聚烯烃树脂组合物加入口模直径为16mm、螺杆直径为15.6mm、长径比为25:1的HAAKE双螺杆挤出机中。在双螺杆挤出机中，在140℃、转动速率为80rpm下熔融混合，并将制得的物料磨成粉料，该粉料的颗粒直径如表3所示。

表3

粉料	HDPE树脂(g)	DTBH（g）	TAIC（g）	AZ（g）	颗粒直径(目)
						1	5000	125	25	-	100
2	5000	75	-	20	50
						3	5000	25	-	50	35

（2）制备箱体

将上述（1）中制备的2000g粉料1、1500g粉料2和1500g粉料3加入到模具中，放入烘箱，使模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，然后边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至250℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例5

根据实施例3中步骤（1）的方法制备粉料1，接着将5000g粉料1加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至260℃，保持恒温60分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

对比例6

根据实施例3中步骤（1）的方法制备粉料3，接着将5000g粉料3加入到模具中，然后放入烘箱，边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至270℃，保持恒温60分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

实施例4

本实施例用于说明本发明的所述箱体及其制备方法。

（1）制备聚烯烃树脂组合物的粉料

将配方如表4所示的聚烯烃树脂组合物加入口模直径为16mm、螺杆直径为15.6mm、长径比为25:1的HAAKE双螺杆挤出机中。在双螺杆挤出机中分别在80℃和140℃、转动速率均为80rpm下熔融混合，并将制得的物料磨成粉料，该粉料的颗粒直径和熔点如表4所示。

表4

（2）制备箱体

将上述（1）中制备的2000g粉料1和3000g粉料2加入到模具中，放入烘箱，使模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，轴向旋转速度为5转/分，径向转速为30转/分，然后边旋转边加热，加热温区的温度设置到塑料熔化、均匀流动的温度，一般要求烘箱内温度在10分钟内升温至250℃，保持恒温35分钟，同时保持模具在烘箱内按轴向和径向两个方位同时旋转，每隔3分钟转动方向变换一次，使熔体在模具内表面均匀涂覆。然后停止加热，将模具移出烘箱，并用水喷淋冷却，同时保持模具继续旋转，直到冷却至室温，打开模具，取出成型的箱体产品，其性能如表5所示。

表5

由表5的数据可以看出，根据本发明的所述箱体具有较好的保温性能（具有较低的整体导热系数）和较高的机械强度。而且，本发明的所述箱体的无缝抗压性能、耐高低温性能、耐环境应力开裂性能、耐酸碱腐蚀性、耐水煮性和热水箱寿命均满足太阳能热水器的水箱的要求，因而本发明的所述箱体可以用作太阳能热水器的水箱。

Claims

1.一种箱体，其特征在于，箱体壁为聚烯烃材料，所述箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大。

2.根据权利要求1所述的箱体，其中，所述箱体的外侧壁和内侧壁的导热系数之差为0.1～0.4W/m·℃，优选为0.12～0.35W/m·℃；所述箱体的外侧壁和内侧壁的密度之差为0.4～0.95g/cm³，优选为0.6～0.85g/cm³，更优选为0.6～0.8g/cm³。

3.根据权利要求1或2所述的箱体，其中，所述箱体壁的密度较大的一侧的密度不小于0.85g/cm³，优选为0.85～0.963g/cm³。

4.根据权利要求1或2所述的箱体，其中，所述箱体壁的导热系数较小的一侧的导热系数不大于0.15W/m·℃，优选为0.01～0.15W/m·℃。

5.根据权利要求1所述的箱体，其中，所述聚烯烃材料是通过将聚烯烃树脂组合物进行加热反应而制备的，所述聚烯烃树脂组合物含有100重量份的聚烯烃树脂、0～5重量份的交联剂和0～3重量份的发泡剂，交联剂和发泡剂的总含量为0.1～7重量份。

6.根据权利要求5所述的箱体，其中，所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C_4-8烯烃共聚物中的一种或多种。

7.一种制备箱体的方法，该方法包括：将不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物加入用于制备箱体的模具中，将模具旋转使颗粒直径较小和/或熔点较低的聚烯烃树脂组合物颗粒比颗粒直径较大和/或熔点较高的聚烯烃树脂组合物颗粒更贴近模具的内壁，然后进行滚塑成型，得到箱体，其中，所述聚烯烃树脂组合物含有聚烯烃树脂以及交联剂和/或发泡剂，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得箱体壁的导热系数和/或密度沿箱体壁的厚度方向从内至外变小或变大。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体的外侧壁和内侧壁的导热系数之差为0.1～0.4W/m·℃，优选为0.12～0.35W/m·℃；使得所述箱体壁的外侧壁和内侧壁的密度之差为0.4～0.95g/cm³，优选为0.6～0.85g/cm³，更优选为0.6～0.8g/cm³。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，不同颗粒直径和/或不同熔点的聚烯烃树脂组合物中交联剂和发泡剂的含量使得所述箱体壁的密度较大的一侧的密度不小于0.85g/cm³，优选为0.85～0.963g/cm³；使得所述箱体壁的导热系数较小的一侧的导热系数不大于0.15W/m·℃，优选为0.01～0.15W/m·℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述聚烯烃树脂组合物包括10-90重量%具有第一颗粒直径的颗粒和10-90重量%具有第二颗粒直径的颗粒，所述第一颗粒直径小于所述第二颗粒直径。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一颗粒直径为0.1-0.3毫米，所述第二颗粒直径为0.35-0.6毫米。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述聚烯烃树脂组合物包括10-90重量%具有较低熔点的第一颗粒和10-90重量%具有较高熔点的第二颗粒。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一颗粒的熔点为50-115℃，所述第二颗粒的熔点为120-170℃。

14.根据权利要求7-8和10-13中任意一项所述的方法，其中，所述聚烯烃树脂组合物含有100重量份的聚烯烃树脂、0～5重量份的交联剂和0～3重量份的发泡剂，交联剂和发泡剂的总含量为0.1-7重量份。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述聚烯烃树脂选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C_4-8烯烃共聚物中的一种或多种。

16.一种太阳能热水器，所述太阳能热水器包括水箱，其特征在于，所述水箱为权利要求1-6中任意一项所述的箱体或者根据权利要求7-15中任意一项所述的方法制备的箱体。