CN106987091A - 一种管壳式换热器用换热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管壳式换热器用换热材料,该换热材料由如下重量份原料制成:酚醛树脂20‑30份、钼2‑3份、石墨3.5‑5份、聚全氟乙丙烯15‑20份、碳化硅2‑5份、氧化锆1‑3份、环氧树脂2‑4份、纳米碳酸钙1‑5份、聚苯胺粉末1‑3份、助剂0.1‑1份、消泡剂1‑3份、水适量;本发明所制换热材料耐热性好,具有优良的耐腐蚀性能和强韧性。
Description
技术领域
本发明涉及换热器技术领域,具体涉及一种管壳式换热器用换热材料。
背景技术
在工业生产中,换热器是实现物料之间热量传递过程的一种重要设备,传统的金属换热器有耐磨腐蚀性差、易结垢、价格高、重量大等缺点。近几十年来,随着工业生产的发展和科学技术的进步,对换热器的综合性能要求也越来越高,普通的金属换热器已无法满足一些特殊领域的需要,为了提高换热器的导热性能,本发明作出了全新的研究。
在中国公开的专利申请CN102634112A中针对获得一种碳塑合成换热材料,采用石墨粉、聚丙烯、聚乙烯、增韧剂、抗氧剂等材料为原料,制得的换热材料比重轻、抗氧化、克服了氧化降解的缺点。在中国公开的专利申请CN104893107A中针对获得一种换热器用换热材料及其制备工艺,采用Sb2O3、P2O5-ZnO-MgO-Na2O、Er3Ni等原料为原料,制得的产品颗粒质轻、物理性质稳定、无污染、成本低,特别适用于热交换技术领域。
目前现有技术所制换热材料虽然具有比重轻、抗氧化、易降解,物理性质稳定,但耐热性能弱、强韧性差、耐腐蚀性能差。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提出了一种管壳式换热器用换热材料。本发明所制换热材料弥补了换热材料耐热性差、强韧性差、耐腐蚀性能差的缺陷。
为了实现上述的目的,本发明采用以下的技术方案:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂20-30份、钼2-3份、石墨3.5-5份、聚全氟乙丙烯15-20份、碳化硅2-5份、氧化锆1-3份、环氧树脂2-4份、纳米碳酸钙1-5份、聚苯胺粉末1-3份、助剂0.1-1份、消泡剂1-3份、水适量。
优选的,该换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂22-30份、钼2.1-3份、石墨4-5份、聚全氟乙丙烯16-20份、碳化硅3-5份、氧化锆1.5-3份、环氧树脂2.5-4份、纳米碳酸钙2-5份、聚苯胺粉末1.5-3份、助剂0.3-1份、消泡剂2-3份、水适量。
优选的,助剂为N-甲基吡咯烷酮。
优选的,该换热材料,制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的催化剂,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入螺杆转速为9r/min的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1-2mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在285-295℃条件下密炼10-20min,得管壳式换热器用换热材料。
优选的,步骤(1)中催化剂为月桂酸。
优选的,步骤(2)中造粒温度为200℃。
优选的,步骤(2)双螺杆挤出机造粒压力为10bar。
采用上述的技术方案,本发明的有益效果是:在助剂和催化剂的作用下,钼以化学键的形式键合于酚醛树脂分子链中,由于酚醛树脂一般主要通过C-C键连接苯环,而钼和酚醛树脂化合物是以O-Mo-O键连接苯环,因此键能得到大幅提高,从而钼酚醛树脂的耐热性得到了提高,用于制备换热材料,提高了耐热性能;石墨加入量低于3.5份时,虽然能均匀分散在聚全氟乙丙烯中,但因含量较少彼此间尚不能形成接触和相互作用,没有在基质材料中形成导热网链,因此对换热器换热效果的提高影响不明显,当含量提高至3.5-5份时,在基质材料中形成了导热网链,增强了换热材料的强韧性,显著地提高了换热器的换热效果;当石墨加入量继续增加时,拉伸强度和断裂伸长率出现了大幅下降,不适合制作换热器材料;由于纳米碳酸钙的加入,使得苯甲胺分子和纳米粒子之间产生一定的相互作用,影响到了苯甲胺分子链的规整性和共轭程度,增强了阻抗值,提高了换热材料的防腐性能;酚醛树脂和环氧树脂发生工具交联反应,增加了体系的交联密度,提高了涂膜耐介质渗透能力,耐酸性和耐水性以及耐有机溶剂性质都有所提高,作为原料制作换热材料,提高了耐腐蚀性能。
具体实施方式交平
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂20份、钼2份、石墨3.5份、聚全氟乙丙烯15份、碳化硅2份、氧化锆1份、环氧树脂2份、纳米碳酸钙1份、聚苯胺粉末1份、助剂0.1份、消泡剂1份、水适量。
一种管壳式换热器用换热材料,其制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的月桂酸,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入温度为200℃,螺杆转速为9r/min,挤出机造粒压力为10bar的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1.6mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在285℃条件下密炼10min,得管壳式换热器用换热材料。
实施例2:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂30份、钼3份、石墨5份、聚全氟乙丙烯20份、碳化硅5份、氧化锆3份、环氧树脂4份、纳米碳酸钙5份、聚苯胺粉末3份、助剂1份、消泡剂3份、水适量。
一种管壳式换热器用换热材料,其制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的月桂酸,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入温度为200℃,螺杆转速为9r/min,挤出机造粒压力为10bar的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1.5mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在295℃条件下密炼20min,得管壳式换热器用换热材料。
实施例3:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂22份、钼2.1份、石墨4份、聚全氟乙丙烯16份、碳化硅3份、氧化锆1.5份、环氧树脂2.5份、纳米碳酸钙2份、聚苯胺粉末1.5份、助剂0.3份、消泡剂2份、水适量。
一种管壳式换热器用换热材料,其制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的月桂酸,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入温度为200℃,螺杆转速为9r/min,挤出机造粒压力为10bar的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1.1mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在286℃条件下密炼11min,得管壳式换热器用换热材料。
实施例4:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂25份、钼2.5份、石墨4.5份、聚全氟乙丙烯17份、碳化硅3.5份、氧化锆2份、环氧树脂3份、纳米碳酸钙3份、聚苯胺粉末2份、助剂0.5份、消泡剂2.5份、水适量。
一种管壳式换热器用换热材料,其制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的月桂酸,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入温度为200℃,螺杆转速为9r/min,挤出机造粒压力为10bar的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为2mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在290℃条件下密炼12min,得管壳式换热器用换热材料。
实施例5:
一种管壳式换热器用换热材料,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂28份、钼2.8份、石墨4.7份、聚全氟乙丙烯18份、碳化硅4.5份、氧化锆2.5份、环氧树脂3.5份、纳米碳酸钙4份、聚苯胺粉末2.5份、助剂0.8份、消泡剂2.6份、水适量。
一种管壳式换热器用换热材料,其制备方法包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的月桂酸,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入温度为200℃,螺杆转速为9r/min,挤出机造粒压力为10bar的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在294℃条件下密炼15min,得管壳式换热器用换热材料。
将本发明实施例中的换热材料与市场中的产品做性能测试,其测试结果如下:
分解温度/℃ | 耐腐蚀电位/mV | 可承受强度/N | |
实施例1 | 530 | -303 | 461 |
实施例2 | 532 | -294 | 464 |
实施例3 | 530 | -296 | 459 |
实施例4 | 531 | -299 | 457 |
实施例5 | -297 | -300 | 461 |
对照例1 | -423 | 1.42 | 330 |
对照例2 | -426 | 1.39 | 341 |
由上表可以看出该换热材料与市场中常见的换热材料相比,本产品具有良好的耐腐蚀性能、耐热性能和强韧性能。
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种管壳式换热器用换热材料,其特征在于,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂20-30份、钼2-3份、石墨3.5-5份、聚全氟乙丙烯15-20份、碳化硅2-5份、氧化锆1-3份、环氧树脂2-4份、纳米碳酸钙1-5份、聚苯胺粉末1-3份、助剂0.1-1份、消泡剂1-3份、水适量。
2.根据权利要求1所述的管壳式换热器用换热材料,其特征在于,由如下重量份数原料制成:酚醛树脂22-30份、钼2.1-3份、石墨4-5份、聚全氟乙丙烯16-20份、碳化硅3-5份、氧化锆1.5-3份、环氧树脂2.5-4份、纳米碳酸钙2-5份、聚苯胺粉末1.5-3份、助剂0.3-1份、消泡剂2-3份、水适量。
3.根据权利要求1所述的管壳式换热器用换热材料,其特征在于,所述助剂为N-甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的管壳式换热器用换热材料,其特征在于,生产工艺包括如下几个步骤:
(1)取酚醛树脂和钼,按照10:1的比例混合溶解,加入酚醛树脂质量百分之十的羟基硅油和与钼质量相等的偶联剂,混合搅拌均匀,加入酚醛树脂质量百分之五的催化剂,在100℃的反应釜中连续反应3h,得改性钼酚醛树脂;
(2)将石墨和聚全氟乙丙烯放入高速混合机中混合均匀,随后放入螺杆转速为9r/min的双螺杆挤出机对混合物料进行造粒,至粒子粒径为1-2mm,取出后放入反应釜中,加入石墨质量百分之十的偶联剂,机械搅拌均匀,得聚全氟乙丙烯基导热复合材料;
(3)将聚苯胺粉末至于容器内,加入粉末五倍质量的助剂,机械搅拌10min,超声分散20min,然后向其中加入纳米碳酸钙,机械搅拌10min,超声分散20min,接着在室温下将混合液磁力搅拌5h,最后至于70℃的干燥箱中放置12h,得聚苯胺-碳酸钙复合物;
(4)将改性钼酚醛树脂、聚全氟乙丙烯基导热复合材料、聚苯胺-碳酸钙复合物和剩余物料混合均匀后加热至熔融,得母液;
(5)将母液在285-295℃条件下密炼10-20min,得管壳式换热器用换热材料。
5.根据权利要求4所述的管壳式换热器用换热材料的生产工艺,其特征在于,所述步骤(1)中催化剂为月桂酸。
6.根据权利要求4所述的管壳式换热器用换热材料的生产工艺,其特征在于,所述步骤(2)中造粒温度为200℃。
7.根据权利要求4所述的管壳式换热器用换热材料的生产工艺,其特征在于,所述步骤(2)双螺杆挤出机造粒压力为10bar。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170728 |