CN107418203A - 一种换热器用换热材料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

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及其生产工艺，该换热材料由如下重量份原料制成：泡沫铝粉末21‑25份、石蜡粉末1‑4份、膨胀石墨5‑9份、碳纤维2‑6份、酚醛树脂1‑3份、苯胺4‑7份、过硫酸铵1‑3份、纳米氧化锌3‑6份、纳米二氧化锡2‑5份、助剂0.1‑1份、消泡剂0.5‑2.5份、水适量；本发明所提供的技术方案能够有效克服现有技术所提供的技术方案存在的换热材料导热性能差、耐腐蚀性能差等缺陷。

Description

一种换热器用换热材料及其生产工艺
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及其生产工艺。
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、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、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：泡沫铝粉末21-25份、石蜡粉末1-4份、膨胀石墨5-9份、碳纤维2-6份、酚醛树脂1-3份、苯胺4-7份、过硫酸铵1-3份、纳米氧化锌3-6份、纳米二氧化锡2-5份、助剂0.1-1份、消泡剂0.5-2.5份、水适量。
优选的，该换热材料，由如下重量份数原料制成：泡沫铝粉末22-25份、石蜡粉末1.5-4份、膨胀石墨6-9份、碳纤维3-6份、酚醛树脂1.5-3份、苯胺4.5-7份、过硫酸铵1.5-3份、纳米氧化锌3.5-6份、纳米二氧化锡2.5-5份、助剂0.2-1份、消泡剂0.6-2.5份、水适量。
优选的，该换热材料，生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒过一定细度；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附1-2h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散1-2h，随后干燥，粉碎过300-400目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应1-3h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于有机溶剂中，超声分散10-20min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于45-50℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为260-285℃，密炼1-2h，得换热器用换热材料。
优选的，步骤(1)中高速混合转速为800-900r/min。
优选的，步骤(1)中颗粒细度为300-400目。
优选的，步骤(4)中有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时具有金属和气泡的特征，泡沫铝骨架的存在对复合相变材料中速度场的发展影响较大，在高Ra数下，骨架的影响稍微减弱，复合相变材料中的传热方式主要为导热，而单质石蜡中的传热方式主要为自然对流，因此二者复合，泡沫铝骨架孔隙尺度增加一倍，则材料内速度最大值增加四倍，但整体传热速率有所下降，即复合相变材料的导热性能随泡沫铝骨架孔隙尺度的减小而增强；碳纤维起到搭桥效果，随着碳纤维含量的增加，复合材料之间的接触机会越来越大，使得导热网链变多，能够形成更有效的导热通道，从而使得复合材料的导热能力大幅提高；聚苯胺、氧化锌复合，纳米氧化锌中间层的存在使聚苯胺与其良好地镶嵌在一起，相互穿插，不仅显著提高了膜层与金属基体的结合力，而且有效增强了膜层的耐腐蚀性。
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：泡沫铝粉末21份、石蜡粉末1份、膨胀石墨5份、碳纤维2份、酚醛树脂1份、苯胺4份、过硫酸铵1份、纳米氧化锌3份、纳米二氧化锡2份、助剂0.1份、消泡剂0.5份、水适量。
一种换热器用换热材料，其生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，以800r/min的速度高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒细度为300目；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附1h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散1h，随后干燥，粉碎过300目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应1h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于N-甲基吡咯烷酮中，超声分散10min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于45℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为260℃，密炼1h，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：泡沫铝粉末5份、石蜡粉末4份、膨胀石墨9份、碳纤维6份、酚醛树脂3份、苯胺7份、过硫酸铵3份、纳米氧化锌6份、纳米二氧化锡5份、助剂1份、消泡剂2.5份、水适量。
一种换热器用换热材料，其生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，以900r/min的速度高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒细度为400目；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附2h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散2h，随后干燥，粉碎过400目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应3h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于N-甲基吡咯烷酮中，超声分散20min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于50℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为285℃，密炼2h，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：泡沫铝粉末22份、石蜡粉末1.5份、膨胀石墨6份、碳纤维3份、酚醛树脂1.5份、苯胺4.5份、过硫酸铵1.5份、纳米氧化锌3.5份、纳米二氧化锡2.5份、助剂0.2份、消泡剂0.6份、水适量。
一种换热器用换热材料，其生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，以810r/min的速度高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒细度为310目；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附1.5h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散1.5h，随后干燥，粉碎过310目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应1.5h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于N-甲基吡咯烷酮中，超声分散11min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于46℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为261℃，密炼1.5h，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：泡沫铝粉末23份、石蜡粉末2份、膨胀石墨7份、碳纤维4份、酚醛树脂2份、苯胺5份、过硫酸铵2份、纳米氧化锌4份、纳米二氧化锡3份、助剂0.3份、消泡剂1份、水适量。
一种换热器用换热材料，其生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，以830r/min的速度高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒细度为330目；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附1.5h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散1.5h，随后干燥，粉碎过330目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应2h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于N-甲基吡咯烷酮中，超声分散15min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于46℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为270℃，密炼1.5h，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：泡沫铝粉末24份、石蜡粉末3份、膨胀石墨8份、碳纤维5份、酚醛树脂2.5份、苯胺6份、过硫酸铵2.5份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化锡4份、助剂0.5份、消泡剂2份、水适量。
一种换热器用换热材料，其生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，以880r/min的速度高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒细度为360目；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附2h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散2h，随后干燥，粉碎过360目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应2.5h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于N-甲基吡咯烷酮中，超声分散18min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于48℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为280℃，密炼2h，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：
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和导热性能。
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：泡沫铝粉末21-25份、石蜡粉末1-4份、膨胀石墨5-9份、碳纤维2-6份、酚醛树脂1-3份、苯胺4-7份、过硫酸铵1-3份、纳米氧化锌3-6份、纳米二氧化锡2-5份、助剂0.1-1份、消泡剂0.5-2.5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：泡沫铝粉末22-25份、石蜡粉末1.5-4份、膨胀石墨6-9份、碳纤维3-6份、酚醛树脂1.5-3份、苯胺4.5-7份、过硫酸铵1.5-3份、纳米氧化锌3.5-6份、纳米二氧化锡2.5-5份、助剂0.2-1份、消泡剂0.6-2.5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，生产工艺包括如下几个步骤：
(1)将泡沫铝粉至于高速混合机内，加入泡沫铝粉质量十分之一的石蜡粉末和有机溶剂，高速混合均匀后，超声分散10min，随后放进减压真空干燥箱中干燥，粉碎至颗粒过一定细度；
(2)将剩余的石蜡粉末加热融化，在恒定搅拌速率下加入膨胀石墨，搅拌吸附1-2h，然后添加碳纤维和酚醛树脂，在机械搅拌的条件下，剪切分散1-2h，随后干燥，粉碎过300-400目筛；
(3)将苯胺至于容器内，加入与苯胺等质量的盐酸，在冰水浴中磁力搅拌10min，加入过硫酸铵，混合均匀，反应1-3h后，过滤，洗涤，最后，至于氨水溶液中磁力搅拌2h，过滤，用去离子水清洗，干燥，得聚苯胺沉淀；
(4)将聚苯胺至于有机溶剂中，超声分散10-20min，再磁力搅拌12h，充分溶解后，加入纳米氧化锌，机械搅拌均匀，随后至于45-50℃的条件下真空干燥5h，得聚苯胺氧化锌复合膜；
(5)将上述步骤所得产物和剩余物料放入容器内，调节温度为260-285℃，密炼1-2h，得换热器用换热材料。
4.根据权利要求3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)中高速混合转速为800-900r/min。
5.根据权利要求3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)中颗粒细度为300-400目。
6.根据权利要求3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(4)中有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
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