CN105754185A - 一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法。经过以下步骤制备而成：（1）将3?氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β?甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机搅拌；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机搅拌；（3） 放入烘箱中烘干；（4）（3）中混合物和耐热聚乙烯、聚丁烯、月桂酸聚氧乙烯酯、植烷三醇、氯磺化聚乙烯、抗坏血酸棕榈酸酯、氰钴胺、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、鲸蜡醇蓖麻油酸酯混合，经高速分散机分散；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒；（6）经注塑机注塑成型。本发明的导热增强型耐热聚乙烯管道材料具有良好的导热效果和耐热性能，同时具有较高的拉升强度和冲击强度，力学性能佳。

Description

一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。居住环境和工作环境作为大家生活中的一大部分，人们对它的要求也越来越高，温度就是其中一部分。面对寒冷的冬天，供暖已成为不可缺少的部分，而空调的使用一般都会使皮肤干燥，并不是人们的首选。地面辐射供暖因温度稳定均匀，不会影响环境湿度而受到欢迎和追捧。目前，地面辐射供暖塑料管材品种主要有聚丙烯管、聚丁烯管、耐热聚乙烯管、交联聚乙烯管等几种。其中，耐热聚乙烯管因具有耐低温性、热稳定性佳、抗冲击性能优良、柔韧性好和可回收再利用等优点，而成为了研究的热点。但，耐热聚乙烯的热导率并不高，一般在0.4W/(m·k)左右，因此，提高其导热率，增强导热效果也成为了它更好的作为供暖管材的关键。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，具有良好的导热效果和耐热性能，同时具有较高的拉升强度和冲击强度，力学性能佳。
技术方案：一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯50-70份、聚丁烯10-20份、纳米氧化铝4-8份、纳米银0.5-1份、月桂酸聚氧乙烯酯0.2-0.5份、植烷三醇0.1-0.3份、氯磺化聚乙烯0.2-0.4份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1-0.2份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1-2份、氰钴胺0.1-0.2份、芥酸酰胺1-2份、聚乙烯蜡0.5-1份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.1-0.2份、水10-20份。
进一步优选的，所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯55-65份、聚丁烯12-17份、纳米氧化铝5-7份、纳米银0.6-0.9份、月桂酸聚氧乙烯酯0.3-0.4份、植烷三醇0.15-0.25份、氯磺化聚乙烯0.25-0.35份、抗坏血酸棕榈酸酯0.11-0.16份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1.2-1.8份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1.3-1.9份、氰钴胺0.11-0.15份、芥酸酰胺1.2-1.6份、聚乙烯蜡0.6-0.9份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.11-0.16份、水12-17份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速50-70r/min下搅拌20-30分钟；
（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1500-1700r/min下搅拌20-30分钟；
（3）放入烘箱中，在温度90-100℃下烘干；
（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速6000-8000rpm下分散2-5分钟；
（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速90-110r/min，全区温度为190-210℃；
（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度230-240℃，油温60-70℃，压力60-70MPa。
进一步优选的，步骤（1）中转速为55-65r/min，搅拌时间为22-29分钟。
进一步优选的，步骤（2）中转速为1600r/min，搅拌时间为23-28分钟。
进一步优选的，步骤（3）中温度为92-97℃。
进一步优选的，步骤（4）中转速为6500-7500rpm，分散时间为3-4分钟。
进一步优选的，步骤（5）中螺杆转速为95-105r/min，全区温度为195-205℃。
进一步优选的，步骤（6）中一到三段温度235℃，油温65℃，压力65MPa。
有益效果：本发明的导热增强型耐热聚乙烯管道材料具有良好的导热效果，其热导率最高可达0.86W/(m·k)；同时其热变形温度也可高达160℃，具有良好的耐热性；另外其拉升强度和冲击强度也分别高达33.1MPa和42.7KJ/m2，力学性能佳。
具体实施方式
实施例1
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯50份、聚丁烯10份、纳米氧化铝4份、纳米银0.5份、月桂酸聚氧乙烯酯0.2份、植烷三醇0.1份、氯磺化聚乙烯0.2份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1份、氰钴胺0.1份、芥酸酰胺1份、聚乙烯蜡0.5份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.1份、水10份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速50r/min下搅拌20分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1500r/min下搅拌20分钟；（3）放入烘箱中，在温度90℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速6000rpm下分散2分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速90r/min，全区温度为190℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度230℃，油温60℃，压力60MPa。
实施例2
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯55份、聚丁烯12份、纳米氧化铝5份、纳米银0.6份、月桂酸聚氧乙烯酯0.3份、植烷三醇0.15份、氯磺化聚乙烯0.25份、抗坏血酸棕榈酸酯0.11份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1.2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1.3份、氰钴胺0.11份、芥酸酰胺1.2份、聚乙烯蜡0.6份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.11份、水12份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速55r/min下搅拌22分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1600r/min下搅拌23分钟；（3）放入烘箱中，在温度92℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速6500rpm下分散3分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速95r/min，全区温度为195℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度235℃，油温65℃，压力65MPa。
实施例3
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯60份、聚丁烯15份、纳米氧化铝6份、纳米银0.75份、月桂酸聚氧乙烯酯0.35份、植烷三醇0.2份、氯磺化聚乙烯0.3份、抗坏血酸棕榈酸酯0.15份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1.5份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1.5份、氰钴胺0.15份、芥酸酰胺1.5份、聚乙烯蜡0.75份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.15份、水15份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速60r/min下搅拌25分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1600r/min下搅拌25分钟；（3）放入烘箱中，在温度95℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速7000rpm下分散3分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速100r/min，全区温度为200℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度235℃，油温65℃，压力65MPa。
实施例4
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯65份、聚丁烯17份、纳米氧化铝7份、纳米银0.9份、月桂酸聚氧乙烯酯0.4份、植烷三醇0.25份、氯磺化聚乙烯0.35份、抗坏血酸棕榈酸酯0.16份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1.8份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1.9份、氰钴胺0.15份、芥酸酰胺1.6份、聚乙烯蜡0.9份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.16份、水17份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速65r/min下搅拌29分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1600r/min下搅拌28分钟；（3）放入烘箱中，在温度97℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速7500rpm下分散4分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速105r/min，全区温度为205℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度235℃，油温65℃，压力65MPa。
实施例5
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯70份、聚丁烯20份、纳米氧化铝8份、纳米银1份、月桂酸聚氧乙烯酯0.5份、植烷三醇0.3份、氯磺化聚乙烯0.4份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷2份、氰钴胺0.2份、芥酸酰胺2份、聚乙烯蜡1份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.2份、水20份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌30分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1700r/min下搅拌30分钟；（3）放入烘箱中，在温度100℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速8000rpm下分散5分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速110r/min，全区温度为210℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度240℃，油温70℃，压力70MPa。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有聚乙烯蜡和鲸蜡醇蓖麻油酸酯。具体地说是：
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯70份、聚丁烯20份、纳米氧化铝8份、纳米银1份、月桂酸聚氧乙烯酯0.5份、植烷三醇0.3份、氯磺化聚乙烯0.4份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷2份、氰钴胺0.2份、芥酸酰胺2份、水20份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌30分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1700r/min下搅拌30分钟；（3）放入烘箱中，在温度100℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速8000rpm下分散5分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速110r/min，全区温度为210℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度240℃，油温70℃，压力70MPa。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有氯磺化聚乙烯和抗坏血酸棕榈酸酯。具体地说是：
一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯70份、聚丁烯20份、纳米氧化铝8份、纳米银1份、月桂酸聚氧乙烯酯0.5份、植烷三醇0.3份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷2份、氰钴胺0.2份、芥酸酰胺2份、聚乙烯蜡1份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.2份、水20份。
上述导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法为：（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速70r/min下搅拌30分钟；（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1700r/min下搅拌30分钟；（3）放入烘箱中，在温度100℃下烘干；（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速8000rpm下分散5分钟；（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速110r/min，全区温度为210℃；（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度240℃，油温70℃，压力70MPa。
本发明的各实施例与对比例的各项性能指标如下，最佳实施例为实施例4，其热导率最高可达0.86W/(m·k)，导热效果佳；同时其热变形温度也高达160℃，具有良好的耐热性；另外其拉升强度和冲击强度也分别高达33.1MPa和42.7KJ/m2，具有良好的力学性能。
表1导热增强型耐热聚乙烯管道材料的性能指标
产品名称 热导率（W/(m·k)） 热变形温度（℃） 冲击强度（KJ/m2） 拉伸强度(MPa)
实施例1 0.83 158 42.5 32.3
实施例2 0.83 159 42.5 32.5
实施例3 0.84 159 42.6 32.7
实施例4 0.86 160 42.7 33.1
实施例5 0.84 159 42.6 32.9
对比例1 0.79 159 42.6 31.1
对比例2 0.82 159 39.3 28.2

Claims (9)

1.一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯50-70份、聚丁烯10-20份、纳米氧化铝4-8份、纳米银0.5-1份、月桂酸聚氧乙烯酯0.2-0.5份、植烷三醇0.1-0.3份、氯磺化聚乙烯0.2-0.4份、抗坏血酸棕榈酸酯0.1-0.2份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1-2份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1-2份、氰钴胺0.1-0.2份、芥酸酰胺1-2份、聚乙烯蜡0.5-1份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.1-0.2份、水10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：耐热聚乙烯55-65份、聚丁烯12-17份、纳米氧化铝5-7份、纳米银0.6-0.9份、月桂酸聚氧乙烯酯0.3-0.4份、植烷三醇0.15-0.25份、氯磺化聚乙烯0.25-0.35份、抗坏血酸棕榈酸酯0.11-0.16份、3-氨基丙基三甲氧基硅烷1.2-1.8份、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷1.3-1.9份、氰钴胺0.11-0.15份、芥酸酰胺1.2-1.6份、聚乙烯蜡0.6-0.9份、鲸蜡醇蓖麻油酸酯0.11-0.16份、水12-17份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将3-氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和水混合，用磁力搅拌机在转速50-70r/min下搅拌20-30分钟；
（2）加入纳米氧化铝和纳米银，用磁力搅拌机在转速1500-1700r/min下搅拌20-30分钟；
（3）放入烘箱中，在温度90-100℃下烘干；
（4）将所有组分混合，经高速分散机在转速6000-8000rpm下分散2-5分钟；
（5）加入双螺杆挤出机中进行造粒，螺杆转速90-110r/min，全区温度为190-210℃；
（6）经注塑机注塑成型，注塑机一到三段温度230-240℃，油温60-70℃，压力60-70MPa。
4.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中转速为55-65r/min，搅拌时间为22-29分钟。
5.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中转速为1600r/min，搅拌时间为23-28分钟。
6.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中温度为92-97℃。
7.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中转速为6500-7500rpm，分散时间为3-4分钟。
8.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中螺杆转速为95-105r/min，全区温度为195-205℃。
9.根据权利要求3所述的一种导热增强型耐热聚乙烯管道材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中一到三段温度235℃，油温65℃，压力65MPa。
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