CN107421380B - 一种用于换热器的有机无机复合导热板 - Google Patents

一种用于换热器的有机无机复合导热板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于换热器的有机无机复合导热板，属于换热器技术领域，所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼‑氧化铝‑氮化钛复合材料层、第一导热粘结层、ABS树脂基板、第二导热粘结层、金属基板，其中所述ABS树脂基板中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板的通孔，所述通孔中填充有导热粘结柱，所述导热粘结柱连接所述第一导热粘结层和所述第二导热粘结层。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用多层复合结构，利用不同功能的材料复合形成本发明的有机无机复合导热板，导热性能优异。

Description

一种用于换热器的有机无机复合导热板
技术领域
本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种用于换热器的有机无机复合导热板。
背景技术
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。换热器行业涉及暖通、压力容器、中水处理设备，化工，石油等近30多种产业，相互形成产业链条。如何设计一种综合性能优异的复合型塑料波纹管，是业界亟待解决的问题。然而现有的换热器的导热性能有待改善，因此，如何设计一种导热性能优异的用于换热器的有机无机复合导热板，是业界亟待解决的问题。
发明内容
发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于换热器的有机无机复合导热板。
为实现上述目的，本发明提出的一种用于换热器的有机无机复合导热板，所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层、第一导热粘结层、ABS树脂基板、第二导热粘结层、金属基板，其中所述ABS树脂基板中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板的通孔，所述通孔中填充有导热粘结柱，所述导热粘结柱连接所述第一导热粘结层和所述第二导热粘结层；所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层按照重量份计算由以下原料成分经混合、成型、烧结而成：氮化硼60-90份；氧化铝40-60份；氮化钛20-40份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；表面活性剂5-10份；无机分散剂5-10份；环氧树脂型粘结剂10-20份；所述第一导热粘结层、第二导热粘结层以及导热粘结柱采用相同的导热粘结复合材料，所述导热粘结复合材料按照重量份计算由以下组分组成：环氧树脂100份；聚乙烯醇10-20份；聚乙烯10-20份；丙烯酸树脂10-30份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；玻璃纤维5-10份；抗老化剂5-10份；交联剂 1-5份。
作为优选，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦以及聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种。
作为优选，所述无机分散剂为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种。
作为优选，所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的厚度为0.5-5毫米，所述第一导热粘结层和所述第二导热粘结层的厚度为300-800微米，所述ABS树脂基板的厚度为1-5毫米，所述金属基板的厚度为0.5-3毫米。
作为优选，多个贯穿所述ABS树脂基板的所述通孔呈矩阵排列，所述通孔的孔径为2-8毫米。
作为优选，所述氮化硼的粒径为5-100微米，所述氧化铝的粒径为10-50微米，所述氮化钛的粒径为20-80微米。
作为优选，所述抗老化剂为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、二氧化钛纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种。
作为优选，所述交联剂为过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯中的一种或几种。
作为优选，所述金属基板的材质为铝、铜、不锈钢和铁中的一种。
本发明的有益效果如下：
本发明通过向氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层中添加非故意掺杂氧化石墨烯和碳纳米管，通过两者的配合作用，有效提高其热导率，而全氟化富勒烯得添加，可以提高氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的热稳定性，进而提高氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的使用寿命，同时采用氮化硼、氧化铝以及氮化钛三者作为基体材料，其具有材料硬度高，热膨胀系数低等优点，进而使得氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层应用前景广泛。
本发明通过向导热粘结复合材料中添加非故意掺杂氧化石墨烯、碳纳米管以及全氟化富勒烯，在保证导热粘结复合材料的粘结性的同时，使得其具有优异的导热性能和热稳定性。
本发明采用现有的ABS树脂基板作为有机无机复合导热板的基体层，通过在ABS树脂基板中设置贯穿通孔，使得ABS树脂基板两侧的导热粘结层通过导热粘结柱连接，在利用ABS树脂基板作为基体层，以降低生产成本的条件下，同时可以确保热量通过通孔中的导热粘结柱进行传导，进而使得该有机无机复合导热板具有优异的导热性能。
本发明采用无机材料层、有机材料层以及金属层相层叠的方式形成有机无机复合导热板，综合性能优异，稳定性强，是一种新型的有机无机复合导热板。
附图说明
图1为本发明的用于换热器的有机无机复合导热板的结构示意图；
图2为本发明的ABS树脂基板的俯视图。
具体实施方式
参见图1-2，本发明提出的一种用于换热器的有机无机复合导热板，所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1、第一导热粘结层2、ABS树脂基板3、第二导热粘结层5、金属基板6，其中所述ABS树脂基板3中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板3的通孔31，所述通孔31中填充有导热粘结柱4，所述导热粘结柱4连接所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5；
所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1按照重量份计算由以下原料成分经混合、成型、烧结而成：氮化硼60-90份；氧化铝40-60份；氮化钛20-40份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；表面活性剂5-10份；无机分散剂5-10份；环氧树脂型粘结剂10-20份；
所述第一导热粘结层2、第二导热粘结层5以及导热粘结柱4采用相同的导热粘结复合材料，所述导热粘结复合材料按照重量份计算由以下组分组成：环氧树脂100份；聚乙烯醇10-20份；聚乙烯10-20份；丙烯酸树脂10-30份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；玻璃纤维5-10份；抗老化剂5-10份；交联剂 1-5份。
其中，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦以及聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种。 所述无机分散剂为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种。所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1的厚度为0.5-5毫米，所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5的厚度为300-800微米，所述ABS树脂基板3的厚度为1-5毫米，所述金属基板6的厚度为0.5-3毫米。多个贯穿所述ABS树脂基板3的所述通孔31呈矩阵排列，所述矩阵具体为5×5，所述通，31的孔径为2-8毫米，所述通孔31的形状为圆形、正方形、长方形中的一种。所述氮化硼的粒径为5-100微米，所述氧化铝的粒径为10-50微米，所述氮化钛的粒径为20-80微米。所述抗老化剂为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、二氧化钛纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种。所述交联剂为过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯中的一种或几种。所述金属基板6的材质为铝、铜、不锈钢和铁中的一种。
实施例1
参见图1-2，本发明提出的一种用于换热器的有机无机复合导热板，所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1、第一导热粘结层2、ABS树脂基板3、第二导热粘结层5、金属基板6，其中所述ABS树脂基板3中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板3的通孔31，所述通孔31中填充有导热粘结柱4，所述导热粘结柱4连接所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5；
所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1按照重量份计算由以下原料成分经混合、成型、烧结而成：氮化硼70份；氧化铝50份；氮化钛30份；非故意掺杂氧化石墨烯15份；碳纳米管15份；全氟化富勒烯10份；表面活性剂7份；无机分散剂7份；环氧树脂型粘结剂15份；
所述第一导热粘结层2、第二导热粘结层5以及导热粘结柱4采用相同的导热粘结复合材料，所述导热粘结复合材料按照重量份计算由以下组分组成：环氧树脂100份；聚乙烯醇15份；聚乙烯16份；丙烯酸树脂20份；非故意掺杂氧化石墨烯15份；碳纳米管18份；全氟化富勒烯15份；玻璃纤维8份；抗老化剂8份；交联剂3份。
其中，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯。 所述无机分散剂为三聚磷酸钠。所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1的厚度为2毫米，所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5的厚度为500微米，所述ABS树脂基板3的厚度为4毫米，所述金属基板6的厚度为2毫米。多个贯穿所述ABS树脂基板3的所述通孔31呈矩阵排列，所述矩阵具体为5×5，所述通，31的孔径为5毫米，所述通孔31的形状为圆形。所述氮化硼包括两种粒径的氮化硼，一种粒径为20纳米，另一种为80微米，所述氧化铝的粒径为40微米，所述氮化钛的粒径为60微米。所述抗老化剂为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑。所述交联剂为过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯。所述金属基板6的材质为铝。
实施例2
参见图1-2，本发明提出的一种用于换热器的有机无机复合导热板，所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1、第一导热粘结层2、ABS树脂基板3、第二导热粘结层5、金属基板6，其中所述ABS树脂基板3中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板3的通孔31，所述通孔31中填充有导热粘结柱4，所述导热粘结柱4连接所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5；
所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1按照重量份计算由以下原料成分经混合、成型、烧结而成：氮化硼70份；氧化铝550份；氮化钛35份；非故意掺杂氧化石墨烯12份；碳纳米管18份；全氟化富勒烯12份；表面活性剂6份；无机分散剂8份；环氧树脂型粘结剂19份；
所述第一导热粘结层2、第二导热粘结层5以及导热粘结柱4采用相同的导热粘结复合材料，所述导热粘结复合材料按照重量份计算由以下组分组成：环氧树脂100份；聚乙烯醇20份；聚乙烯15份；丙烯酸树脂20份；非故意掺杂氧化石墨烯16份；碳纳米管18份；全氟化富勒烯12份；玻璃纤维7份；抗老化剂7份；交联剂 4份。
其中，所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物。 所述无机分散剂为六偏磷酸钠。所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层1的厚度为4毫米，所述第一导热粘结层2和所述第二导热粘结层5的厚度为700微米，所述ABS树脂基板3的厚度为4毫米，所述金属基板6的厚度为2.5毫米。多个贯穿所述ABS树脂基板3的所述通孔31呈矩阵排列，所述矩阵具体为5×5，所述通，31的孔径为6毫米，所述通孔31的形状为圆形、正方形、长方形中的一种。所述氮化硼的粒径为90微米，所述氧化铝的粒径为20微米，所述氮化钛的粒径为70微米。所述抗老化剂为2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑。所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷。所述金属基板6的材质为不锈钢。
本发明通过向氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层中添加非故意掺杂氧化石墨烯和碳纳米管，通过两者的配合作用，有效提高其热导率，而全氟化富勒烯得添加，可以提高氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的热稳定性，进而提高氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的使用寿命，同时采用氮化硼、氧化铝以及氮化钛三者作为基体材料，其具有材料硬度高，热膨胀系数低等优点，进而使得氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层应用前景广泛。本发明通过向导热粘结复合材料中添加非故意掺杂氧化石墨烯、碳纳米管以及全氟化富勒烯，在保证导热粘结复合材料的粘结性的同时，使得其具有优异的导热性能和热稳定性。本发明采用现有的ABS树脂基板作为有机无机复合导热板的基体层，通过在ABS树脂基板中设置贯穿通孔，使得ABS树脂基板两侧的导热粘结层通过导热粘结柱连接，在利用ABS树脂基板作为基体层，以降低生产成本的条件下，同时可以确保热量通过通孔中的导热粘结柱进行传导，进而使得该有机无机复合导热板具有优异的导热性能。本发明采用无机材料层、有机材料层以及金属层相层叠的方式形成有机无机复合导热板，综合性能优异，稳定性强，是一种新型的有机无机复合导热板。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述有机无机复合导热板包括依次层叠的氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层、第一导热粘结层、ABS树脂基板、第二导热粘结层、金属基板，其中所述ABS树脂基板中开设有多个贯穿所述ABS树脂基板的通孔，所述通孔中填充有导热粘结柱，所述导热粘结柱连接所述第一导热粘结层和所述第二导热粘结层；
所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层按照重量份计算由以下原料成分经混合、成型、烧结而成：氮化硼60-90份；氧化铝40-60份；氮化钛20-40份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；表面活性剂5-10份；无机分散剂5-10份；环氧树脂型粘结剂10-20份；
所述第一导热粘结层、第二导热粘结层以及导热粘结柱采用相同的导热粘结复合材料，所述导热粘结复合材料按照重量份计算由以下组分组成：环氧树脂100份；聚乙烯醇10-20份；聚乙烯10-20份；丙烯酸树脂10-30份；非故意掺杂氧化石墨烯10-20份；碳纳米管10-20份；全氟化富勒烯5-15份；玻璃纤维5-10份；抗老化剂5-10份；交联剂 1-5份；
其中，所述氮化硼-氧化铝-氮化钛复合材料层的厚度为0.5-5毫米，所述第一导热粘结层和所述第二导热粘结层的厚度为300-800微米，所述ABS树脂基板的厚度为1-5毫米，所述金属基板的厚度为0.5-3毫米，多个贯穿所述ABS树脂基板的所述通孔呈矩阵排列，所述通孔的孔径为2-8毫米，所述氮化硼的粒径为5-100微米，所述氧化铝的粒径为10-50微米，所述氮化钛的粒径为20-80微米。
2.根据权利要求1所述的用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦以及聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述无机分散剂为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述抗老化剂为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二戊基苯基)苯并三唑、二氧化钛纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述交联剂为过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的用于换热器的有机无机复合导热板，其特征在于：所述金属基板的材质为铝、铜、不锈钢和铁中的一种。
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