CN107057287A - 一种换热器用换热材料 - Google Patents

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刘红军
胡西芹
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Abstract

本发明涉及一种换热器用换热材料，该换热材料由如下重量份原料制成：环氧树脂21‑25份、Fe3O4纳米粒子2‑5份、石墨10‑15份、甲苯二异氰酸酯1‑4份、聚醚二醇2‑5份、二羟甲基丙酸1‑3份、扩链剂1‑3份、聚苯胺粉末2‑4份、铬酸锶粉末2‑4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导热性好，具有优良的耐腐蚀性能和强韧性。

Description

一种换热器用换热材料
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种换热器用换热材料。
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，但导热性能差、强韧性差、耐腐蚀性能差。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种换热器用换热材料。本发明所制换热材料弥补了换热材料导热性能差、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：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂21-25份、Fe3O4纳米粒子2-5份、石墨10-15份、甲苯二异氰酸酯1-4份、聚醚二醇2-5份、二羟甲基丙酸1-3份、扩链剂1-3份、聚苯胺粉末2-4份、铬酸锶粉末2-4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：环氧树脂22-25份、Fe3O4纳米粒子3-5份、石墨11-15份、甲苯二异氰酸酯2-4份、聚醚二醇3-5份、二羟甲基丙酸1.5-3份、扩链剂2-3份、聚苯胺粉末3-4份、铬酸锶粉末3-4份、助剂0.2-1份、消泡剂1.5-3份、水适量。
优选的，扩链剂为1,4丁二醇。
优选的，聚苯胺与铬酸锶质量比为1:1。
优选的，该换热材料，制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到真空干燥箱中，真空抽泡6-10min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1-2mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至70-75℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为60-65℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-5-0℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在285-295℃条件下密炼10-20min，得换热器用换热材料。
优选的，步骤(1)中真空抽泡温度为75℃。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：Fe3O4纳米粒子分散在环氧树脂中并且彼此相互影响，在复合体系中形成了连续的导热网链，在磁场的作用下，纳米粒子更加有序的排列形成了规则的导热链网结构，增强了换热材料的导热性能；此外，环氧树脂含有仲羟基和环氧基，未与Fe3O4纳米粒子反应的环氧树脂与聚氨酯参加反应，生成的羟基和其本身含有的羟基，又可以与异氰酸酯反应，使体系中产生部分网状结构，从而导致聚氨酯分散体粒径增大，同时产生交联反应，增强了换热材料的拉伸强度、耐水性和耐溶剂性；铬酸锶与苯甲胺质量比低于1时，表现出很好的分散性，但由于聚苯胺的阻隔效果差，导致换热材料阻抗小，容易腐蚀，铬酸锶与苯甲胺比值为2时，复合材料的均匀性变差，分散性变差，阻隔性变差，导致防腐性能下降，当两者比值为1时，表现出优异的耐腐蚀性能，提高了换热材料的防腐性能。
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：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂21份、Fe3O4纳米粒子2份、石墨10份、甲苯二异氰酸酯1份、聚醚二醇2份、二羟甲基丙酸1份、扩链剂1份、聚苯胺粉末2份、铬酸锶粉末2份、助剂0.1份、消泡剂1份、水适量。
一种换热器用换热材料，其制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到温度为75℃真空干燥箱中，真空抽泡6min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1.4mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至70℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为60℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-1℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在285℃条件下密炼10min，得换热器用换热材料。
实施例2：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂25份、Fe3O4纳米粒子5份、石墨15份、甲苯二异氰酸酯4份、聚醚二醇5份、二羟甲基丙酸3份、扩链剂3份、聚苯胺粉末4份、铬酸锶粉末4份、助剂1份、消泡剂3份、水适量。
一种换热器用换热材料，其制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到温度为75℃真空干燥箱中，真空抽泡10min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为2mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至75℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为65℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在0℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在295℃条件下密炼20min，得换热器用换热材料。
实施例3：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂22份、Fe3O4纳米粒子3份、石墨11份、甲苯二异氰酸酯2份、聚醚二醇3份、二羟甲基丙酸1.5份、扩链剂2份、聚苯胺粉末3份、铬酸锶粉末3份、助剂0.2份、消泡剂1.5份、水适量。
一种换热器用换热材料，其制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到温度为75℃真空干燥箱中，真空抽泡7min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1.2mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至71℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为61℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-3℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在286℃条件下密炼11min，得换热器用换热材料。
实施例4：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂23份、Fe3O4纳米粒子4份、石墨12份、甲苯二异氰酸酯3份、聚醚二醇4份、二羟甲基丙酸2份、扩链剂2.5份、聚苯胺粉末3.5份、铬酸锶粉末3.5份、助剂0.5份、消泡剂2份、水适量。
一种换热器用换热材料，其制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到温度为75℃真空干燥箱中，真空抽泡8min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1.1mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至74℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为64℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-4℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在290℃条件下密炼12min，得换热器用换热材料。
实施例5：
一种换热器用换热材料，由如下重量份数原料制成：环氧树脂24份、Fe3O4纳米粒子4.5份、石墨13份、甲苯二异氰酸酯3.5份、聚醚二醇4.5份、二羟甲基丙酸2.5份、扩链剂2.6份、聚苯胺粉末3.6份、铬酸锶粉末3.6份、助剂0.7份、消泡剂2.5份、水适量。
一种换热器用换热材料，其制备方法包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到温度为75℃真空干燥箱中，真空抽泡9min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至73℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为63℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-5℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在294℃条件下密炼15min，得换热器用换热材料。
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：
拉伸强度/MPa 耐腐蚀电位/mV 导热系数/W/(m.k)
实施例1 15 -305 0.48
实施例2 16 -296 0.51
实施例3 14 -298 0.47
实施例4 15 -299 0.49
实施例5 13 -303 0.50
对照例1 6 1.42 0.31
对照例2 7 1.40 0.33
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、导热性能和强韧性能。
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 (6)

1.一种换热器用换热材料，其特征在于，由如下重量份数原料制成：环氧树脂21-25份、Fe3O4纳米粒子2-5份、石墨10-15份、甲苯二异氰酸酯1-4份、聚醚二醇2-5份、二羟甲基丙酸1-3份、扩链剂1-3份、聚苯胺粉末2-4份、铬酸锶粉末2-4份、助剂0.1-1份、消泡剂1-3份、水适量。
2.根据权利要求1所述的换热器用换热材料，其特征在于，由如下重量份数原料制成：环氧树脂22-25份、Fe3O4纳米粒子3-5份、石墨11-15份、甲苯二异氰酸酯2-4份、聚醚二醇3-5份、二羟甲基丙酸1.5-3份、扩链剂2-3份、聚苯胺粉末3-4份、铬酸锶粉末3-4份、助剂0.2-1份、消泡剂1.5-3份、水适量。
3.根据权利要求1所述的换热器用换热材料，其特征在于，所述扩链剂为1,4丁二醇。
4.根据权利要求1所述的换热器用换热材料，其特征在于，聚苯胺与铬酸锶质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的换热器用换热材料，其特征在于，生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将环氧树脂放入高速混合机中，加入等质量的稀释剂，混合均匀，随后加入Fe3O4纳米粒子，超声分散10min，将溶液转移到真空干燥箱中，真空抽泡6-10min后取出，得预聚物；
(2)将预聚物至于温度为25℃，磁感强度为0.8T的钕铁硼磁铁上固化，固化3h后取出，至于球磨机中球磨至粒子粒径为1-2mm；
(3)向(2)所得微粒中加入甲苯二异氰酸酯和聚醚二醇，升温至70-75℃，加入扩链剂，反应1h，将温度降为60-65℃后加入二羟甲基丙酸，机械搅拌3h，制得改性聚氨酯乳液；
(4)在-5-0℃的冰水浴中，将聚苯胺粉末和铬酸锶粉末混合，加入与二者质量之和相等的水，搅拌均匀，反应1h，取出后至于加热锅内，将改性聚氨酯乳液和剩余物料加入，混合均匀，得母液；
(5)将母液在285-295℃条件下密炼10-20min，得换热器用换热材料。
6.根据权利要求5所述的换热器用换热材料的生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中真空抽泡温度为75℃。
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Application publication date: 20170818