CN111320801A - 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法 - Google Patents

一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111320801A
CN111320801A CN202010330088.9A CN202010330088A CN111320801A CN 111320801 A CN111320801 A CN 111320801A CN 202010330088 A CN202010330088 A CN 202010330088A CN 111320801 A CN111320801 A CN 111320801A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
polyethylene
parts
preparation
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010330088.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111320801B (zh
Inventor
韩常玉
边俊甲
于彦存
陈广建
祝英男
王海全
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Mekoo Pipe Systems Co ltd
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Original Assignee
Jilin Mekoo Pipe Systems Co ltd
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Mekoo Pipe Systems Co ltd, Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS filed Critical Jilin Mekoo Pipe Systems Co ltd
Priority to CN202010330088.9A priority Critical patent/CN111320801B/zh
Publication of CN111320801A publication Critical patent/CN111320801A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111320801B publication Critical patent/CN111320801B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/28—Treatment by wave energy or particle radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/18—Applications used for pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06—Properties of polyethylene
    • C08L2207/062—HDPE

Abstract

本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。本发明提供的交联聚乙烯导热管材由包含以下质量份的物料制得：高密度聚乙烯100份；碳纤维10～20份；微米级碳球10～20份；聚乙烯蜡1～5份。本发明以高密度聚乙烯为基材，添加一定比例的碳纤维和微米级碳球，再配以聚乙烯蜡，在上述物料体系中，碳纤维、微米级碳球及聚乙烯蜡协同作用，提高材料导热性能的同时，不破坏材料力学性能，单层管结构即可提高材料的耐压抗爆性，同时保证材料表面质量。

Description

一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及管材领域，特别涉及一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。
背景技术
地暖管材是敷设于地板下，以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动加热地板，从而实现大面积的辐射传热，造就一种符合人体舒适要求的室内环境，是现代新型的采暖管路系统。聚乙烯管材由于其价格低、力学性能优异、耐酸碱腐蚀等优点而被广泛应用在建筑家装领域中，尤其是在地暖管材领域，聚乙烯管材占有较高的市场份额，逐渐替代其他的地暖材料。
尽管聚乙烯作为一种加工成型性好、价格低廉的高分子材料，适合于作为地暖管材的基体材料，但是聚乙烯耐高温性能差，限制其在地暖领域的广泛应用。然而，通过物理或者化学交联，使聚乙烯分子间通过共价键形成三维网状结构，能够大幅度提升聚乙烯的耐热性能。因此，交联聚乙烯管材已在地面采暖系统中得到广泛应用。
交联聚乙烯的主要品种有：硅烷交联(PE-Xb)、过氧化物交联(PE-Xa)和电子束交联(PE-Xc)等。其中，在地面采暖系统中最先使用的交联聚乙烯管材是PE-Xb管材，虽然这种管材生产工艺简单，质量可靠，但要想达到良好的交联必须在90℃以上的水浴或蒸汽浴中处理6h以上，增加了生产难度和成本。而更具价格优势的PE-Xa管材近几年来占据了交联聚乙烯管材的主要市场，但是由于该管材在生产过程中可能产生各种助剂计量不准或者忘加某种助剂等的人为因素及工艺控制(交联反应)较难的影响，产生了质量不稳或交联不均等，致使一些PE-Xa管材在使用过程中产生了质量纠纷。过高过低的交联度都会导致管材综合性能变劣，近两年来PE-Xa管材的用量在逐渐减少。PE-Xc管是采用物理方法(高能电子束或者γ射线辐照)进行交联，是目前市场上级别最高的地暖管材，具有卫生环保、性能优异和使用寿命长等优点，是新一代的绿色管材的代表，能够在-70～110℃和0.6～2MPa压力下长期使用，寿命达到70年以上。
尽管辐射交联聚乙烯管材具有卫生环保、性能优异和使用寿命长等优点，但是辐射交联聚乙烯管材存在的主要缺点是导热系数普遍很低，影响地暖管材的热交换效率，因而提高辐射交联聚乙烯管材导热性能，辐射交联聚乙烯管材具备极大的发展空间。将无机导热粒子，如氧化铝，氮化硼等，掺杂到聚合物基体中是提高导热系数的有效方法之一，但是添加含量较高，并且降低管材的力学性能。针对上述问题，现有技术采用的主要方式是：生产复合管材，即多层管材复合，例如公开号为CN109677069A的专利申请公开了一种多层复合型高导热辐照交联地暖管材，自内向外依次包括抑垢层、导热层和表观层，导热层中通过添加无机导热粒子来提高管材的导热性，再通过复合表观层和抑垢层来提高管材的力学性能和表面光洁抑垢性。然而，上述方案需要制备三层结构，所用原料种类及原料量较多，且制备工艺操作增多，大大增加了管材成本。
因而，研制性能优良、高导热交联型聚乙烯管材将会在一定程度上满足地暖市场对高端管材的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。本发明提供的交联聚乙烯导热管材能够在提高导热性的同时，提高管材的耐压性，采用单层管材即可满足使用需求，既满足了性能需求、又降低了成本。
本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材，由包含以下质量份的物料制得：
Figure BDA0002464626000000021
优选的，所述碳纤维的规格为：直径5～15um，长度0.5～2mm。
优选的，所述碳球的规格为：直径1～10um。
优选的，所述碳纤维与微米级碳球的质量比为(0.8～1.5)∶1。
优选的，所述管材为单层管材；所述管材的厚度为1～2mm。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的交联聚乙烯导热管材的制备方法，包括以下步骤：
a)将高密度聚乙烯、碳纤维、微米级碳球和聚乙烯蜡熔融共混后，挤出造粒，得到母粒；
b)将所述母粒挤出成型，得到管材；
c)对所述管材坯进行辐照交联，得到交联管材。
优选的，所述步骤a)中，熔融共混的温度为170～200℃，时间为2～5min。
优选的，所述步骤a)中，挤出造粒的温度为170～200℃。
优选的，所述步骤b)中，母粒挤出的温度为170～200℃。
优选的，所述步骤c)中，利用高能电子加速器或者60Co-γ射线进行辐照交联；
所述辐照交联的辐照剂量为80～150KGy。
本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材，由包含以下质量份的物料制得：高密度聚乙烯100份；碳纤维10～20份；微米级碳球10～20份；聚乙烯蜡1～5份。本发明以高密度聚乙烯为基材，添加一定比例的碳纤维和微米级碳球，再配以聚乙烯蜡，在上述物料体系中，碳纤维、微米级碳球及聚乙烯蜡协同作用，提高材料导热性能的同时，不破坏材料力学性能，单层管结构即可提高材料的耐压抗爆性，同时保证材料表面质量。
试验结果表明，本发明提供的聚乙烯导热管材的导热系数在0.6W/m2·K以上，表现出优异的导热效果；同时，管材经压力测试后没有发生渗漏和破裂，表现出优异的耐压抗爆性。
具体实施方式
本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材，由包含以下质量份的物料制得：
Figure BDA0002464626000000031
本发明以高密度聚乙烯为基材，添加一定比例的碳纤维和微米级碳球，再配以聚乙烯蜡，在上述物料体系中，碳纤维、微米级碳球及聚乙烯蜡协同作用，提高材料导热性能的同时，不破坏材料力学性能，单层管结构即可提高材料的耐压抗爆性，同时保证材料表面质量。
本发明中，采用的基材为高密度聚乙烯(即HDPE)，重均分子量为40000～300000。在本发明的一些实施例中，高密度聚乙烯的重均分子量为20万。相比于其它聚乙烯，采用高密度聚乙烯能够更好的与碳纤维及碳球配合，提高材料耐热性，若替换为其它聚乙烯，则管材的耐热性能达不到要求。本发明对所述高密度聚乙烯的来源没有特殊限制，为一般市售品或按照本领域技术人员熟知的制备方法制得即可。
本发明中，控制碳纤维的规格为：直径5～15um，长度0.5～2mm。采用上述特定的规格的碳纤维，才能同时提高材料的导热性和耐压抗爆性，若尺寸过大，则影响材料的耐压抗爆性，若尺寸过小，则材料导热性变差。优选的，碳纤维规格为：直径8～12um，长度0.8～1.5mm。在本发明的一些实施例中，碳纤维规格为：直径5um，长度0.5mm；或直径10um，长度1mm；或直径15um，长度2mm。
本发明中，以高密度聚乙烯用量为100质量份为基准，所述碳纤维的用量为10～20质量份；在本发明的一些实施例中，碳纤维用量为10份、15份或20份。
本发明中，控制微米级碳球的规格为：直径1～10um。采用上述特定规格的碳球，才能与上述碳纤维协同作用，提高材料的导热性和耐压抗爆性，若碳球直径过大，则影响材料的耐压抗爆性，若碳球直径过小，则材料导热性变差。优选的，碳球规格为：直径2～7um。在本发明的一些实施例中，碳球规格为：直径1um、5um或10um。
本发明中，以高密度聚乙烯用量为100质量份为基准，所述微米级碳球的用量为10～20质量份；在本发明的一些实施例中，微米级碳球用量为10份或15份。
本发明中，所述碳纤维∶微米级碳球的质量比为(0.5～2)∶1，优选为(0.8～1.5)∶1。在本发明的一些实施例中，所述质量比为1∶1或2∶1。
本发明中，采用聚乙烯蜡作为上述高密度聚乙烯、碳纤维及碳球体系的助剂，上述特定的分散剂-聚乙烯蜡与碳纤维及碳球在高密度基体中协同作用，可有效改善碳材料在基体中的分散，提高材料的导热性、耐压性及表面性能；若将聚乙烯蜡替换为管材中常规的其它分散剂或润滑剂如聚氧乙烯醚、聚丙烯酸钠、十二烷基磺酸钠、石蜡、矿物油或硬脂酸钙等，管材的导热性、耐压性甚至表面性能会下降。本发明中，所述聚乙烯蜡的规格优选为：数均分子量Mn 1500～5000，软化点80～100℃。在本发明的一些实施例中，聚乙烯蜡的数均分子量为3000，软化点为80℃。
本发明中，以高密度聚乙烯用量为100质量份为基准，所述聚乙烯蜡的用量为1～5质量份；在本发明的一些实施例中，聚乙烯蜡用量为1份、3份或5份。
本发明中，采用上述材料形成的辐照交联聚乙烯管材优选为单层管材，即通过形成单层辐照交联聚乙烯管材即可同时满足导热性、耐压抗爆性和表面光洁性的要求，相比于现有技术中的多层管材，大大降低了材料成本和制备成本，并提高了生产效率。此外，本发明使用碳纤维作为导热和增强材料，在交联过程中，不需要添加辐射敏化剂，管材就可以达到耐压和耐热性能。本发明中，所述单层管材的厚度优选为1～2mm。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的交联聚乙烯导热管材的制备方法，包括以下步骤：
a)将高密度聚乙烯、碳纤维、微米级碳球和聚乙烯蜡熔融共混后，挤出造粒，得到母粒；
b)将所述母粒挤出成型，得到管材；
c)对所述管材坯进行辐照交联，得到交联管材。
其中，高密度聚乙烯、碳纤维、微米级碳球和聚乙烯蜡的种类、用量及来源等均与上述技术方案中所述一致，在此不再一一赘述。
关于步骤a)：
所述熔融共混的温度优选为170～200℃；在本发明的一些实施例中，熔融共混的温度为170℃。所述熔融共混的时间优选为2～5min；在本发明的一些实施例中，熔融共混的时间为20min。所述挤出造粒的方式没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规挤出造粒方法进行即可，如利用单螺杆挤出机进行挤出造粒。所述挤出造粒的温度优选为170～200℃。经挤出造粒后，优选还进行干燥，进而得到母粒。
关于步骤b)：
所述挤出成型的方式没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规挤出成型方法进行即可，具体利用挤出机进行挤出成型。本发明中，所述挤出成型的温度优选为170～200℃。挤出后，经过真空定型箱、冷却井冷却定型。上述操作中，真空箱内压力优选为0.015～0.020MPa，牵引机的牵引速度优选为20～40m/min。经挤出成型后，得到高导热地暖管材。
关于步骤c)：
所述辐照交联优选为利用高能电子加速器或60Co-γ射线进行辐照交联。所述辐照交联的辐照剂量优选为80～150KGy。在本发明的一些实施例中，辐照剂量为80KGy、130KGy或150KGy。经上述辐照交联处理后，得到交联的地暖管材。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
1.1原料
Figure BDA0002464626000000061
1.2制备
将上述原料置于密炼机中熔融共混20min，温度为170℃，之后，经单螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)；将所得母粒通过管材挤出机挤出，挤出温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)，真空箱内压力为0.016MPa，牵引机牵引速度为50m/min，得到管材(管材为单层，厚度为1.5mm)。对管材进行辐照，辐照剂量为130KGy，得到辐照管材。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为1.5W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
实施例2
1.1原料
Figure BDA0002464626000000071
1.2制备
将上述原料置于密炼机中熔融共混20min，温度为170℃，之后，经单螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)；将所得母粒通过管材挤出机挤出，挤出温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)，真空箱内压力为0.016MPa，牵引机牵引速度为50m/min，得到管材(管材为单层，厚度为2mm)。对管材进行辐照，辐照剂量为150KGy，得到辐照管材。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.6W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
实施例3
1.1原料
Figure BDA0002464626000000072
1.2制备
将上述原料置于密炼机中熔融共混20min，温度为170℃，之后，经单螺杆挤出机挤出造粒，造粒温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)；将所得母粒通过管材挤出机挤出，挤出温度为170～200℃(具体为：一区170℃，二区180℃，三区200℃，机头190℃)，真空箱内压力为0.016MPa，牵引机牵引速度为50m/min，得到管材(管材为单层，厚度为1.5mm)。对管材进行辐照，辐照剂量为80KGy，得到辐照管材。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.8W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材没有渗漏和破裂。
对比例1
按照实施例2的制备进行，不同的是，原料中不添加碳纤维和碳球。具体如下：
1.1原料
高密度聚乙烯(重均分子量20万) 100重量份；
聚乙烯蜡(数均分子量3000，软化点80℃) 5重量份。
1.2制备
同实施例2。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.35W/m2·K。
对比例2
按照实施例2的制备进行，不同的是，将原料中的碳球替换为碳纤维，具体如下：
1.1原料
高密度聚乙烯(重均分子量20万) 100重量份；
碳纤维(直径15um，长度2mm) 20重量份；
聚乙烯蜡(数均分子量3000，软化点80℃) 5重量份。
1.2制备
同实施例2。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.45W/m2·K。
对比例3
按照实施例2的制备进行，不同的是，将原料中的碳纤维替换为碳球，具体如下：
1.1原料
高密度聚乙烯(重均分子量20万) 100重量份；
碳球(直径10um) 20重量份；
聚乙烯蜡(数均分子量3000，软化点80℃) 5重量份。
1.2制备
同实施例2。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.48W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材破裂。
将对比例2-3与实施例2的测试效果对比可知，本发明的物料体系中，碳纤维与碳球协同作用，才能提高材料的导热性和耐压抗爆性，若添加单一碳纤维或碳球，则难以同时有效改善导热性及耐压抗爆性。
对比例4
按照实施例2的制备进行，不同的是，将原料中的碳纤维和碳球替换为碳黑(直径10um)。
测试：
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.5W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材破裂。
将对比例4与实施例2的测试效果对比可知，本发明的物料体系中，采用碳纤维与碳球协同配合，才能提高材料的导热性和耐压抗爆性，若替换为其它导热性也较好的碳质材料，则难以提高整体材料的导热性和耐压抗爆性。
对比例5
按照实施例2的制备进行，不同的是，将原料中的聚乙烯蜡替换为硬脂酸钙。
测试：
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.4W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材破裂。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材破裂。
将对比例5与实施例2的测试效果对比可知，本发明的物料体系中，采用特定的聚乙烯蜡助剂，才能与碳纤维、碳球及基体较好的配合，才能提高材料的导热性和耐压抗爆性，若替换其它助剂，则难以有效改善导热性及耐压抗爆性。
对比例6
按照实施例2的制备进行，不同的是，将原料中碳纤维和碳球的尺寸增大，具体如下：
1.1原料
Figure BDA0002464626000000101
Figure BDA0002464626000000111
1.2制备
同实施例2。
1.3测试
从未辐照管材中取样，利用热压机热压成型，将成型样品切割成标准导热系数测试样片，经测试，其导热系数为0.55W/m2·K。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003测试力学性能，测试条件为：压力4.8MPa，温度95℃，时间22h。结果显示，管材渗漏。
取辐照后管材按照GB/T 18992.2-2003在静液压状态下测试热稳定性，测试条件为：压力2.5MPa，温度110℃，时间8760h。结果显示，管材渗漏。
将对比例6与实施例2的测试效果对比可知，本发明的物料体系中，若碳纤维和碳球的尺寸过大，则会破坏管材的力学性能，并影响管材的导热性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种交联聚乙烯导热管材，其特征在于，由包含以下质量份的物料制得：
Figure FDA0002464625990000011
2.根据权利要求1所述的管材，其特征在于，所述碳纤维的规格为：直径5～15um，长度0.5～2mm。
3.根据权利要求1所述的管材，其特征在于，所述碳球的规格为：直径1～10um。
4.根据权利要求1所述的管材，其特征在于，所述碳纤维与微米级碳球的质量比为(0.8～1.5)∶1。
5.根据权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材为单层管材；
所述管材的厚度为1～2mm。
6.一种权利要求1～5中任一项所述的交联聚乙烯导热管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将高密度聚乙烯、碳纤维、微米级碳球和聚乙烯蜡熔融共混后，挤出造粒，得到母粒；
b)将所述母粒挤出成型，得到管材；
c)对所述管材坯进行辐照交联，得到交联管材。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，熔融共混的温度为170～200℃，时间为2～5min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，挤出造粒的温度为170～200℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，母粒挤出的温度为170～200℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中，利用高能电子加速器或者60Co-γ射线进行辐照交联；
所述辐照交联的辐照剂量为80～150KGy。
CN202010330088.9A 2020-04-24 2020-04-24 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法 Active CN111320801B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330088.9A CN111320801B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330088.9A CN111320801B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111320801A true CN111320801A (zh) 2020-06-23
CN111320801B CN111320801B (zh) 2022-09-13

Family

ID=71169863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010330088.9A Active CN111320801B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111320801B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116063768A (zh) * 2023-04-03 2023-05-05 潍坊学院 一种高导热高强度交联聚乙烯地暖管材

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254766A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート及びその製造方法
CN101921489A (zh) * 2010-08-24 2010-12-22 烟台德邦电子材料有限公司 一种高分子导热复合材料及其制备方法
CN102040761A (zh) * 2011-01-14 2011-05-04 华南理工大学 高导热复合材料及其制备方法
CN102199321A (zh) * 2011-03-15 2011-09-28 浙江中财管道科技股份有限公司 一种高导热聚乙烯管道
CN102408610A (zh) * 2011-11-14 2012-04-11 联塑市政管道（河北）有限公司 一种功能性聚乙烯管材及其制备方法
WO2013015233A1 (ja) * 2011-07-25 2013-01-31 Kurita Sumihiko 熱伝導性組成物及びこれを加工した熱伝導性シート
CN102977443A (zh) * 2012-11-13 2013-03-20 成都易信达科技有限公司 一种碳素纤维刚性电缆工程管
WO2014002305A1 (ja) * 2012-06-26 2014-01-03 ポリプラスチックス株式会社 光反射部品及びその製造方法
CN104559148A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高热扩散系数高分子材料及其制备方法
CN104845343A (zh) * 2015-04-21 2015-08-19 安徽祈艾特电子科技有限公司 一种含有纳米碳球粒子的led灯用散热塑料及其制备方法
CN106046769A (zh) * 2016-07-11 2016-10-26 铜陵日兴电子有限公司 一种led灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料及其制备方法
CN106589547A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 武汉金牛经济发展有限公司 一种pe‑rt地暖管材及其制备方法和应用
CN107043538A (zh) * 2012-07-07 2017-08-15 迪睿合电子材料有限公司 导热性片材
CN107118556A (zh) * 2017-06-21 2017-09-01 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种pps复合材料及其制备方法
JP2018070819A (ja) * 2016-11-01 2018-05-10 東芝テック株式会社 熱伝導性ゴム材料、画像形成装置用のベルト及び画像形成装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254766A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート及びその製造方法
CN101921489A (zh) * 2010-08-24 2010-12-22 烟台德邦电子材料有限公司 一种高分子导热复合材料及其制备方法
CN102040761A (zh) * 2011-01-14 2011-05-04 华南理工大学 高导热复合材料及其制备方法
CN102199321A (zh) * 2011-03-15 2011-09-28 浙江中财管道科技股份有限公司 一种高导热聚乙烯管道
WO2013015233A1 (ja) * 2011-07-25 2013-01-31 Kurita Sumihiko 熱伝導性組成物及びこれを加工した熱伝導性シート
CN102408610A (zh) * 2011-11-14 2012-04-11 联塑市政管道（河北）有限公司 一种功能性聚乙烯管材及其制备方法
WO2014002305A1 (ja) * 2012-06-26 2014-01-03 ポリプラスチックス株式会社 光反射部品及びその製造方法
CN107043538A (zh) * 2012-07-07 2017-08-15 迪睿合电子材料有限公司 导热性片材
CN102977443A (zh) * 2012-11-13 2013-03-20 成都易信达科技有限公司 一种碳素纤维刚性电缆工程管
CN104559148A (zh) * 2014-12-16 2015-04-29 惠州力王佐信科技有限公司 一种高热扩散系数高分子材料及其制备方法
CN104845343A (zh) * 2015-04-21 2015-08-19 安徽祈艾特电子科技有限公司 一种含有纳米碳球粒子的led灯用散热塑料及其制备方法
CN106046769A (zh) * 2016-07-11 2016-10-26 铜陵日兴电子有限公司 一种led灯用纳米碳球微粒‑尼龙导热复合材料及其制备方法
JP2018070819A (ja) * 2016-11-01 2018-05-10 東芝テック株式会社 熱伝導性ゴム材料、画像形成装置用のベルト及び画像形成装置
CN106589547A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 武汉金牛经济发展有限公司 一种pe‑rt地暖管材及其制备方法和应用
CN107118556A (zh) * 2017-06-21 2017-09-01 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种pps复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯博 等: ""高密度聚乙烯/石墨/碳纤维导热复合材料性能的研究"", 《塑料工业》 *
闫永思 等: ""基于碳材料的高密度聚乙烯导热材料的制备"", 《工程塑料应用》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116063768A (zh) * 2023-04-03 2023-05-05 潍坊学院 一种高导热高强度交联聚乙烯地暖管材

Also Published As

Publication number Publication date
CN111320801B (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110951142B (zh) 一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用
CN111320801B (zh) 一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法
CN102977447A (zh) 一种耐热聚乙烯交联管及其制备方法
CN103554687B (zh) 一种环保型阻燃聚烯烃热缩管的生产方法
CN105001637A (zh) 一种管道用高分子材料及其制备方法
CN109677069B (zh) 一种多层复合型高导热辐照交联地暖管材及其制备方法
CN114805984B (zh) 一种高散热性hdpe电力导管及其制备方法
CN106380658A (zh) 一种抗压性强的pe波纹管材及其制备方法
CN110744845A (zh) 一种hdpe管的制备方法
CN109265800A (zh) 一种pe管及其生产工艺
CN105385132A (zh) 一种含改性氮化硼纤维-碳纳米管的pc-pet基led散热材料及其制备方法
CN115746500B (zh) 一种有机硅改性peek热缩管及其制备方法
CN111440398B (zh) 一种离子交联聚氯乙烯保护管专用料
CN103694535A (zh) 一种高密度复合管材的加工方法
CN110964264A (zh) 一种耐热型mpp电缆保护管及其制备方法
CN111574766B (zh) 高散热性辐射交联聚乙烯泡棉及其制备方法和应用
CN114381056B (zh) 一种hdpe管材专用料及其制备方法
CN105924792A (zh) 一种pp木塑排水管道及其制备方法
CN112280156A (zh) 一种导热阻燃聚乙烯塑料管及其制备方法
CN106009157A (zh) 一种高性能聚乙烯基复合材料及其制备方法和应用
CN111410798B (zh) 一种用于pb管的阻氧材料和制备方法以及阻氧pb管
CN112920513B (zh) 一种低温高抗冲ppr管材及其制备方法和应用
CN116063768B (zh) 一种高导热高强度交联聚乙烯地暖管材
CN103524860B (zh) 一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料方法及其组合物
CN112457049A (zh) 一种管道保温材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant