CN106967266A - 一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法。本发明的目的在于提供一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法。本发明的特征在于以下步骤，其中，原料的重量配比为：石墨40‑55份，聚全氟乙丙烯59‑44份，偶联剂0.5‑1份；所述步骤是：A、将原料按上述比例加入到有搅拌器的容器中，在温度120‑150℃和搅拌速度2800转/分钟下混合20分钟；B、将步骤A得到的混合料加入到烤箱中，在温度100℃下保持45分钟再送往挤出机，在320℃下挤出成板材或管材，经冷却机直接水冷至室温后入库。本发明目前主要用于热交换器、加热器和蒸发器等设备制造业。

Description

一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法。
背景技术
在热交换器、加热器和蒸发器等设备制造业，尤其是耐腐蚀列管式换热器，管材通常采用如下材料：A、强腐蚀性但工作压力不高(≤0.5Mpa)的工况下采用聚四氟乙烯管材制作，而聚四氟乙烯的导热系数只有0.19-0.25w/m.k，导热系数远远没有石墨复合材料(2.503w/m.k)的高。也就是说在单位时间内用同样大体积的换热器，复合材料制造的换热器所处理的量是聚四氟乙烯材料制造的换热器处理量的10倍。B、强腐蚀低压(≤0.5Mpa)的工况下如果采用钛合金材料或巴氏合金材料制造换热设备，用这些材料制造的换热设备成本高，自身重。不易安装和维护。如果采用石墨复合材料制造同样换热面积的换热设备自重就会减少2/3.采购成本也会降低2/3(因为钛合金或巴氏合金材料价格是石墨复合材料的3倍以上)。
由于石墨具有优良的润滑性和耐腐蚀性，流体在石墨管道内不易结垢，所以极大的降低了维护成本，延长了设备的使用寿命，提高了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高传导高耐腐复合材料及其制备方法，以克服上述缺点。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种高传导高耐腐复合材料的制备方法，其特征在于以下步骤，其中，原料的重量配比为：
(1)石墨40-55份，(2)聚全氟乙丙烯59-44份，(3)偶联剂0.5-1份；
所述步骤是：
A、将原料(1)-(3)按上述比例加入到有搅拌器的容器中，在温度120-150℃和搅拌速度2800转/分钟下混合20分钟；
B、将步骤A得到的混合料加入到烤箱中，在温度100℃下保持45分钟再送往挤出机，在320℃下挤出成板材或管材，经冷却机直接水冷至室温后入库。
所述石墨为鳞片状天然石墨粉。
所述偶联剂为钛酸酯。
如上述方法制备的高传导高耐腐复合材料。
本发明的有益效果是：1、由本发明的石墨复合材料制成的管材或板材导热性强，如聚四氟乙烯的导热系数只有0.19-0.25w/m.k，而本发明的石墨复合材料的导热系数为2.503w/m.k，也就是说在单位时间内内用同样大体积的换热器，石墨复合材料制造的换热器所处理的量是聚四氟乙烯材料制成的换热器处理量的10倍，大幅提高了生产效率。2、自重轻、耐腐蚀，石墨具有优良的润滑性和耐腐蚀性，流体在石墨管道内不易结垢，采用钛合金材料或巴氏合金材料制造的换热设备，成本高、自身重、不易安装和维修，而采用石墨复合材料制造同样换热面积的换热设备，自重减少2/3，采购成本也降低2/3(因钛合金或巴氏合金材料的单价是石墨复合材料的3倍以上)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明。
本发明的特征在于以下步骤，其中，原料的重量配比为：
(1)石墨40-55份，(2)聚全氟乙丙烯59-44份，(3)偶联剂0.5-1份；
所述步骤是：
A、将原料(1)-(3)按上述比例加入到有搅拌器的容器中，在温度120-150℃和搅拌速度2800转/分钟下混合20分钟；
B、将步骤A得到的混合料加入到烤箱中，在温度100℃下保持45分钟再送往挤出机，在320℃下挤出成板材或管材，经冷却机直接水冷至室温后入库。
所述石墨为鳞片状天然石墨粉。
所述偶联剂为钛酸酯。
如上述方法制备的高传导高耐腐复合材料。
以下给出本发明的实施例。
实例1
原料重量配比为：石墨40份，聚全氟乙丙烯59份，钛酸酯1份；
将上述原料加入到有搅拌器的混合机中，在120℃温度和2800转/分的搅拌速度下混合20分钟得到混合料；将得到的混合料加入到烤箱中，在温度100℃下保持45分钟，再送往挤压机，在320℃下挤出成板材或管材，经冷却机直接水冷却后入库。
经检测结果如下：
导热系数：1.803w/m.k 密度：2.10克/cm3
弯曲强度：25.89/Mpa 耐腐蚀性：很好
优点：材料韧性好，不易折断。缺点：导热性差。
实例2
原料重量配比为：石墨45份，聚全氟乙丙烯54份，钛酸酯1份；
混合温度为135℃，其余同实例1。
经检测结果如下：
导热系数：2.013w/m.k 密度：2.150克/cm3
弯曲强度：23.72/Mpa 耐腐蚀性：很好
优点：材料韧性好，不易折断。缺点：导热较差。
实例3
原料重量配比为：石墨49份，聚全氟乙丙烯50份，钛酸酯1份；
混合温度为150℃，其余同实例1。
经检测结果如下：
导热系数：2.503w/m.k 密度：2.156克/cm3
弯曲强度：22.97/Mpa 耐腐蚀性：很好
优点：材料韧性一般，导热性能好。缺点：挤出控温较严。
实例4
原料重量配比为：石墨54份，聚全氟乙丙烯45份，钛酸酯1份；
混合温度为150℃，其余同实例1。
经检测结果如下：
导热系数：3.803w/m.k 密度：2.625克/cm3
弯曲强度：17.89/Mpa 耐腐蚀性：很好
优点：导热性好。缺点：材料韧性差易折断，不易制作。
综上，实例2、3的配方生产出的复合材料具有耐腐蚀、耐高温、高传导的特性，完全能满足特种换热器制造行业和其他化工设备的生产条件。本发明要求严格控制配料、混料和温度。例如：挤出温度为320℃，低了，挤不出或者塑化不好，高了，树脂材料聚全氟乙丙烯会老化，塑性差、降低产品韧性。
以下给出本发明的实验数据。
1、拉伸性能
测试样品：石墨改性聚全氟乙丙烯管材(石墨49份，聚全氟乙丙烯50份，钛酸酯1份)，老化后是指将老化前的产品放入不同浓度氢氧化钠溶液中浸泡24小时后测量的结果。
测试仪器：德国Zwick/Roell Z010拉力试验机。
测试单位：华南理工大学材料学院高分子实验室。
2、抗折性能
弯曲强度/Mpa 弯曲模量/Mpa
22.97 2501.29
测试样品：石墨改性聚全氟乙丙烯管材(石墨49份，聚全氟乙丙烯50份，钛酸酯1份)。
测试仪器：日本AGS-10KNI万能电子拉力试验机。
测试单位：华南理工大学材料学院高分子实验室。
3、导热性能
样品名称 测试项目 测试标准 测试结果
石墨改性聚全氟乙丙烯 导热系数 GB3399-1982 2.503W/(m·k)
测试样品：石墨改性聚全氟乙丙烯管材(石墨49份，聚全氟乙丙烯50份，钛酸酯1份)。
测试单位：中国科学院广州化学研究所分析测试中心。

Claims (4)

1.一种高传导高耐腐复合材料的制备方法，其特征在于以下步骤，其中，原料的重量配比为：(1)石墨40-55份，(2)聚全氟乙丙烯59-44份，(3)偶联剂0.5-1份；
所述步骤是：
A、将原料(1)-(3)按上述比例加入到有搅拌器的容器中，在温度120-150℃和搅拌速度2800转/分钟下混合20分钟；
B、将步骤A得到的混合料加入到烤箱中，在温度100℃下保持45分钟再送往挤出机，在320℃下挤出成板材或管材，经冷却机直接水冷至室温后入库。
2.按权利要求1所述方法，其特征在于所述石墨为鳞片状天然石墨粉。
3.按权利要求1所述方法，其特征在于所述偶联剂为钛酸酯。
4.如权利要求1所述方法制备的高传导高耐腐复合材料。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201368692Y (zh) * 2008-11-21 2009-12-23 李士贤 复合材料制换热器
CN101738131A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 李士贤 复合材料制换热器
CN103819854A (zh) * 2014-02-19 2014-05-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种含氟聚合物/石墨烯复合材料及其制备方法

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