CN109281585B - 一种断桥铝合金型材隔热条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种断桥铝合金型材隔热条及其制备方法，隔热条由聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须构成，其中托贝莫来石具有微米多孔结构，采用干混抽粒工艺及二次成型工艺制得断桥铝合金型材隔热条。本发明的断桥铝合金型材隔热条具有防火阻燃、保温隔热、轻质高强、尺寸稳定、耐候性好等优异性能，市场前景巨大。

Description

一种断桥铝合金型材隔热条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种断桥铝合金型材隔热条及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。
背景技术
隔热断桥铝合金窗是在铝合金窗基础上为了提高门窗保温性能而推出的改进型，通过隔热条将铝合金型材分为内外两部分，阻隔了铝的热传导，隔热条的力学性能和隔热性能直接影响到隔热断桥铝合金窗的耐久性和节能性。 隔热断桥铝合金窗的原理是在铝型材中间穿入隔热条，将铝型材断开形成断桥，有效阻止热量的传导。
目前，隔热条生产技术由国外垄断，材质基本采用进口特种尼龙，价格昂贵。基于此，提出本发明。
发明内容
本发明的第一个目的是在于提供断桥铝合金型材隔热条，具有防火阻燃、保温隔热、轻质高强、尺寸稳定、耐候性好等优异性能，市场前景巨大。
本发明的第二个目的是在于提供断桥铝合金型材隔热条的制备方法，本发明利用聚醚砜为隔热条基材，聚醚砜具有优异的阻燃耐热性能和高机械强度，拉伸强度高于80MPa，适合用于断桥铝合金型材隔热条材料；托贝莫来石晶须为无机材料，具有微米多孔结构，可以进一步提高聚醚砜的阻燃性能，进一步降低导热系数；碳化硅纳米线作为耐高温增强相，可以在不降低隔热性能的前提下，显著提高聚醚砜的力学性能。
本发明的第三个目的是提供所述隔热条的应用，将其用于断桥铝合金型材，表现出优异的隔热、阻燃、轻质高强特性。
为了实现上述技术目的，本发明提供一种断桥铝合金型材隔热条，由聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须构成；所述托贝莫来石晶须具有微米多孔结构，直径为0.01~0.1μm，长度为5~10μm。
如此，碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须作为聚醚砜的功能相相互产生协同效应，共同提高其力学性能和阻燃隔热性能。
进一步的，所述碳化硅纳米线直径为45~80nm，长度为0.1~2μm。
进一步的，所述断桥铝合金型材隔热条还包括超高分子量聚乙烯短纤维，所述超高分子量聚乙烯短纤维的长度为0.1~1mm，所述超高分子量聚乙烯短纤维的添加量是聚醚砜质量的0.1%~1%。
如此，超高分子量聚乙烯短纤维具有优异的轻质高强、抗冲击性能，与基材聚醚砜有良好的界面结合强度，加入适量可以显著提高力学性能。
本发明的一种断桥铝合金型材隔热条的制备方法，包括以下步骤：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.1~0.8： 0.5~3；
（2）抽粒，将步骤（1）的混合粉料置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子；
（3）成型，将步骤（2）的复合塑料粒子置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃。
进一步的，所述步骤（1）后和步骤（2）前，将步骤（1）的混合料热处理1h，处理温度为105℃。
如此，除去混合料中的水，避免抽粒时产生气泡，易产生应力集中效应，显著降低力学。
进一步的，所述步骤（3）为将步骤（2）的复合塑料粒子和所述超高分子量聚乙烯短纤维置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃。
进一步的，所述热塑成型包括挤塑成型、注射成型、压缩成型。
进一步的，所述注射成型工艺的温度为320~340℃，模具温度为150~160℃。
本发明制得的隔热条可以用于断桥铝合金型材，综合性能优异。
本发明的有益效果：（1）托贝莫来石晶须具有微米多孔结构，导热系数低，并且宏观性能类似滑石粉，在与聚醚砜、碳化硅纳米线干混时起到润滑作用，三者协同均匀分散；（2）托贝莫来石由工业废料粉煤灰经过水热反应制得，利废减排，绿色环保；（3）碳化硅纳米线为性能优异的无机增韧材料，可以提高聚醚砜的力学性能和阻燃性能；（4）通过控制热处理温度，确保聚醚砜不能进入托贝莫来石晶须，确保其隔热性能；（5）首先进行抽粒处理，获得塑胶粒子可以通过现有工艺进行成型加工，亦可根据应用与其他材料复配，用途广；（6）本发明使用的设备均为常用标准设备，易于实现工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的断桥铝合金型材隔热条的一种实施例，由聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须构成；所述托贝莫来石晶须具有微米多孔结构，直径为0.01~0.1μm，长度为5~10μm。
本实施例中，所述碳化硅纳米线直径为45~80nm，长度为0.1~2μm。
本实施例中，所述断桥铝合金型材隔热条还包括超高分子量聚乙烯短纤维，所述超高分子量聚乙烯短纤维的长度为0.1~1mm，所述超高分子量聚乙烯短纤维的添加量是聚醚砜质量的0.1%~1%。
本发明的断桥铝合金型材隔热条的制备方法的一种实施例，包括以下步骤：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.1~0.8： 0.5~3；
（2）抽粒，将步骤（1）的混合粉料置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子；
（3）成型，将步骤（2）的复合塑料粒子置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃。
本实施例中，所述步骤（1）后和步骤（2）前，将步骤（1）的混合料热处理1h，处理温度为105℃。
本实施例中，所述步骤（3）为将步骤（2）的复合塑料粒子和所述超高分子量聚乙烯短纤维置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃。
本实施例中，所述热塑成型包括挤塑成型、注射成型、压缩成型。
本实施例中，所述注射成型工艺的温度为320~340℃，模具温度为150~160℃。
本发明制得的隔热条可以用于断桥铝合金型材，综合性能优异。
下面为具体实施例部分。
实施例1
采用以下步骤制备断桥铝合金型材隔热条：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.1： 0.5；
（2）除水，将步骤（1）的混合粉料置于鼓风干燥箱干燥1h，温度为105℃；
（3）抽粒，将步骤（2）的混合粉料置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子；
（4）成型，将步骤（3）的复合塑料粒子置于成型设备中，挤塑成型，温度为350℃，获得断桥铝合金型材隔热条。防火等级为B1级，导热系数为0.07W/m·K，拉伸强度为122MPa。
实施例2
采用以下步骤制备断桥铝合金型材隔热条：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.8： 3；
（2）除水，将步骤（1）的混合粉料置于鼓风干燥箱干燥1h，温度为105℃；
（3）抽粒，将步骤（2）的混合粉料置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子；
（4）成型，将步骤（3）的复合塑料粒子置于成型设备中，注射成型，温度为310℃，获得断桥铝合金型材隔热条。防火等级为B1级，导热系数为0.08W/m·K，拉伸强度为136MPa。
实施例3
采用以下步骤制备断桥铝合金型材隔热条：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.5： 1.8；
（2）除水，将步骤（1）的混合粉料置于鼓风干燥箱干燥1h，温度为105℃；
（3）抽粒，将步骤（2）的混合粉料和超高分子量聚乙烯短纤维置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子，其中超高分子量聚乙烯短纤维的添加量是聚醚砜质量的0.1%；
（4）成型，将步骤（3）的复合塑料粒子置于成型设备中，注射成型，温度为325℃，获得断桥铝合金型材隔热条。防火等级为B1级，导热系数为0.09W/m·K，拉伸强度为117MPa。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种断桥铝合金型材隔热条，其特征在于，由聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须构成，所述托贝莫来石晶须具有微米多孔结构，直径为0.01~0.1μm，长度为5~10μm，所述碳化硅纳米线直径为45~80nm，长度为0.1~2μm，所述断桥铝合金型材隔热条的制备方法，包括以下步骤：
（1）干混，将聚醚砜粉料、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须混合，搅拌均匀，待用，其中聚醚砜、碳化硅纳米线、托贝莫来石晶须的质量比为10：0.1~0.8： 0.5~3；
（2）抽粒，将步骤（1）的混合粉料置于抽粒机中，温度为315℃，制得复合塑料粒子；
（3）成型，将步骤（2）的复合塑料粒子置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃；
所述步骤（1）后和步骤（2）前，将步骤（1）的混合料热处理1h，处理温度为105℃。
2.根据权利要求1所述一种断桥铝合金型材隔热条，其特征在于，所述断桥铝合金型材隔热条还包括超高分子量聚乙烯短纤维，所述超高分子量聚乙烯短纤维的长度为0.1~1mm，所述超高分子量聚乙烯短纤维的添加量是聚醚砜质量的0.1%~1%。
3.根据权利要求2所述一种断桥铝合金型材隔热条，其特征在于，所述步骤（3）为将步骤（2）的复合塑料粒子和所述超高分子量聚乙烯短纤维置于成型设备中，热塑成型，温度为310~350℃。
4.根据权利要求1或3所述一种断桥铝合金型材隔热条，其特征在于，所述热塑成型包括挤塑成型、注射成型、压缩成型。
5.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种断桥铝合金型材隔热条，其特征在于，作为断桥铝合金型材隔热材料。
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