CN106085252A - 一种导热胶泥及其制备方法和应用 - Google Patents

一种导热胶泥及其制备方法和应用 Download PDF

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毛羽丰
许强军
张宁
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Abstract

本发明涉及一种导热胶泥，包括粘结剂基料和导热填料，其中，所述粘结剂基料中含有耐高温无机胶。本发明还涉及一种所述导热胶泥的制备方法，包括：步骤I，将耐高温无机胶与存在或不存在的分散剂、存在或不存在的稳定剂进行混合，以获得粘结剂基料；步骤II，采用表面改性剂将导热填料进行表面改性，以获得改性后的导热填料；步骤III，将改性后的导热填料与粘结剂基料进行混合，从而得到所述导热胶泥。本发明提供的导热胶泥强度高、耐高温，不仅可用于伴热管道和设备，还可用于伴冷管道和设备。

Description

一种导热胶泥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种导热胶泥及其制备方法和应用。
背景技术
在石油、化工、电力、国防工业中，管道运输伴热和热交换设备一般要用伴管、电伴热管(带)和套管，但伴管和电伴热管(带)对物料管传热大都靠空气对流和辐射传热，传热效率不高，热损耗较大，采用夹套管，传热效率较高，热损耗低，但施工、安装难度较大，尤其是弯曲盘管、阀门和法兰等处。因此伴管、电伴热管(带)与物料管或热交换器之间需要填充高导热材料，使伴管、电伴热管(带)与物料管或热交换器紧密接触，并增大接触面积，用热传导代替之前辐射传热和对流传热，强化传热，提高传热效果。
CN00125755.2公开了一种自固化无机型导热胶泥，其以导热材料和无机粘结材料作为主体材料，通过合适的加工生产方法制成的糊状物水溶性导热胶泥，不适合有水存在的场合。
CN1288924A公开了一种单组份有机型导热胶泥，该导热胶泥的粘结强度高，导热系数一般，且该导热胶泥的使用温度较低在250℃以下。
CN101205459A公开了一种固化型导热胶泥，该导热胶泥中导热材料的含量较低，因此导热的效果有限。
目前国内导热胶泥的产品主要适用于中低温度，导热能力一般，缺乏适合高温特殊工艺的导热胶泥。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中导热胶泥适用温度较低，缺乏适合高温超高温等特殊工艺下的产品的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温的导热胶泥。所述导热胶泥包括粘结剂基料和导热填料，其中，所述粘结剂基料中含有耐高温无机胶。
根据本发明的优选实施方式，粘结剂基料与导热填料的重量比为0.8:1-2.0:1，优选为0.8:1-1.8:1。
根据本发明的优选实施方式，基于导热胶泥的总重量，耐高温无机胶的质量百分含量为40％-80％，优选45％-70％，更优选50％-60％。
根据本发明的优选实施方式，所述粘结剂基料还包含稳定剂和/或分散剂。优选地，所述稳定剂和/或分散剂在所述粘结结基料中的质量百分含量小于3％。
根据本发明的优选实施方式，所述耐高温无机胶为碱性氧化铜络合物。根据本发明的优选实施例，所述耐高温无机胶的牌号为TW3100和/或TW5000(成都天道化工)。
根据本发明的优选实施方式，所述导热填料选自碳化硅、氮化硼、氮化硅和氮化铝。
根据本发明的优选实施方式，所述分散剂为六偏磷酸钠、柠檬酸钠和三聚磷酸钾。
根据本发明的优选实施方式，所述稳定剂选自羟甲基纤维素、聚乙烯醇和醋酸乙烯中的至少一种。
根据本发明的优选实施方式，所述导热胶泥由粘结剂基料和导热填料混合而成。优选地，将所述导热填料在与粘结剂基料混合之前先用表面改性剂进行表面处理。
根据本发明的优选实施方式，所述表面改性剂为硅烷偶联剂。示例性的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。
根据本发明的优选实施方式，所述导热胶泥包括以下组分：
根据本发明的优选实施方式，所述导热胶泥包括以下组分：
根据本发明的一些优选实施例，所述导热胶泥包括以下组分：
根据本发明的一些优选实施例，所述导热胶泥包括以下组分：
根据本发明的一些优选实施例，所述导热胶泥包括以下组分：
本发明还提供了一种制备上述导热胶泥的方法，包括以下步骤：
步骤I，将耐高温无机胶与存在或不存在的分散剂、存在或不存在的稳定剂进行混合，以获得粘结剂基料；
步骤II，采用表面改性剂将导热填料进行表面改性，以获得改性后的导热填料；
步骤III，将改性后的导热填料与粘结剂基料进行混合，从而得到所述导热胶泥。
根据本发明的优选实施方式，所述方法包括以下步骤：
1)粘结基料的制备：将耐高温无机胶、分散剂和稳定剂按比例分别加入反应釜中，搅拌10-30min；
2)导热填料的表面改性：将导热填料加入反应釜中，边搅拌边将一定比例的表面改性剂均匀的喷洒到搅拌釜中；
3)将步骤2得到的表面改性后的导热填料用上料机缓慢而均匀的加入到步骤1)得到的粘结基料中，搅拌0.5-1.5h混合均匀；
4)将混合均匀的导热胶泥称重分包。
本发明还提供了所述导热胶泥在伴热管道和/或设备，和/或伴冷管道和设备中的应用。
本发明的有益效果是：
1、提供的导热胶泥的粘结强度可达到3MPa，耐压强度为7～9MPa；导热胶泥的导热系数可达10～15w/m·k，具有遇水不溶，耐温高的效果；
2、不仅可用于伴热管道和设备，还可用于伴冷管道和设备。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。但本发明并不受下述实施例限制。
若无特殊说明，在实施例中所使用的各原料均为普通商购获得，其中耐高温无机胶为TW3100和TW5000(成都天道化工)。若无特殊说明，本申请中所用的“％”均表示质量百分比。
实施例1：
根据如下步骤制备导热胶泥：
1)粘结剂基料的制备：将耐高温无机胶TW3100、分散剂柠檬酸钠和稳定剂羟甲基纤维素按配比分别加入到反应釜中，搅拌15min；
2)导热填料的表面改性：将导热填料加入另外的反应釜中，边搅拌边将表面改性剂均匀的喷洒到该反应釜中；
3)将步骤2)得到的表面改性后的导热填料用上料机缓慢而均匀的加入到步骤1)得到的粘结剂基料中，搅拌1h混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合均匀的导热胶泥称重分包。
在该实施例中，各组分配比如下所示：
本实施例制备得到的导热胶泥的粘结强度可达到3MPa，耐压强度为9MPa；导热胶泥的导热系数可达12w/m·k，可在1100℃的温度下使用。
实施例2
根据如下步骤制备导热胶泥：
1)粘结剂基料的制备：将耐高温无机胶TW3100、分散剂六偏磷酸钠和稳定剂羟甲基纤维素按配比分别加入到反应釜中，搅拌15min；
2)导热填料的表面改性：将导热填料加入另外的反应釜中，边搅拌边将表面改性剂均匀的喷洒到该反应釜中；
3)将步骤2)得到的表面改性后的导热填料用上料机缓慢而均匀的加入到步骤1)得到的粘结剂基料中，搅拌1h混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合均匀的导热胶泥称重分包。
在该实施例中，各组分配比如下所示：
本实施例制备得到的导热胶泥的粘结强度可达到3MPa，耐压强度为7MPa；导热胶泥的导热系数可达10/m·k，可在1000℃的温度下使用。
实施例3
根据如下步骤制备导热胶泥：
1)粘结剂基料的制备：将耐高温无机胶TW5000、分散剂六偏磷酸钠和稳定剂聚丙烯醇按配比分别加入到反应釜中，搅拌15min；
2)导热填料的表面改性：将导热填料加入另外的反应釜中，边搅拌边将表面改性剂均匀的喷洒到该反应釜中；
3)将步骤2)得到的表面改性后的导热填料用上料机缓慢而均匀的加入到步骤1)得到的粘结剂基料中，搅拌1h混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合均匀的导热胶泥称重分包。
在该实施例中，各组分配比如下所示：
本实施例制备得到的导热胶泥的粘结强度可达到3MPa，耐压强度为9MPa；导热胶泥的导热系数可达14w/m·k，可在1300℃的温度下使用。
对比例1
根据如下步骤制备导热胶泥：
1)粘结剂基料的制备：将液态硅酸钠、分散剂六偏磷酸钠和稳定剂聚丙烯醇按配比分别加入到反应釜中，搅拌15min；
2)导热填料的表面改性：将鳞片石墨加入另外的反应釜中，边搅拌边将表面改性剂均匀的喷洒到该反应釜中；
3)将步骤2)得到的表面改性后的导热填料用上料机缓慢而均匀的加入到步骤1)得到的粘结剂基料中，搅拌1h混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合均匀的导热胶泥称重分包。
在该实施例中，各组分配比如下所示：
本对比例制备得到的导热胶泥的粘结强度可达到2.3MPa，耐压强度为4MPa；导热胶泥的导热系数可达14w/m·k，可在600℃的温度下使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种导热胶泥，包括粘结剂基料和导热填料，其中，所述粘结剂基料中含有耐高温无机胶。
2.根据权利要求1所述的导热胶泥，其特征在于，粘结剂基料与导热填料的重量比为0.8:1-2.0:1，优选为0.8:1-1.8:1。
3.根据权利要求1或2所述的导热胶泥，其特征在于，基于导热胶泥的总重量，耐高温无机胶的质量百分含量为40％-80％，优选45％-70％，更优选50％-60％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述粘结剂基料还包含稳定剂和/或分散剂，优选所述稳定剂和/或分散剂在所述粘结结基料中的质量百分含量小于3％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述耐高温无机胶的牌号为TW3100和TW5000。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述导热填料选自碳化硅、氮化硼、氮化硅和氮化铝中的至少一种；和/或所述表面改性剂为硅烷偶联剂。
7.根据权利要求4-6任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠、柠檬酸钠和三聚磷酸钾中的至少一种；所述稳定剂选自羟甲基纤维素、聚乙烯醇和醋酸乙烯中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述导热胶泥由粘结剂基料和导热填料混合而成，优选将所述导热填料在与粘结剂基料混合之前先用表面改性剂进行表面处理。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的导热胶泥，其特征在于，所述导热胶泥包括以下组分：
10.根据权利要求1-9中任一项所述的导热胶泥的制备方法，包括以下步骤：
步骤I，将耐高温无机胶与存在或不存在的分散剂、存在或不存在的稳定剂进行混合，以获得粘结剂基料；
步骤II，采用表面改性剂将导热填料进行表面改性，以获得改性后的导热填料；
步骤III，将改性后的导热填料与粘结剂基料进行混合，从而得到所述导热胶泥。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的导热胶泥或根据权利要求10所述的制备方法获得的导热胶泥在伴热管道和/或设备，和/或伴冷管道和设备中的应用。
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