CN113815270A - 一种高导热的聚丁烯阻氧管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于采暖管道领域，具体涉及一种高导热的聚丁烯阻氧管及其制备方法，本发明聚丁烯阻氧管由内至外依次为高导热PB层、热熔胶层、阻氧层和耐刮擦层；高导热PB层的厚度为2.3～2.6mm；热熔胶层的厚度为0.05～0.1mm；阻氧层的厚度为0.05～0.1mm；耐刮擦层的厚度0.05～0.1mm，本发明通过控制表面改性碳化硅在管材中的含量以及阻氧层、耐刮擦层厚度，使得本发明提供的管材同时具备良好的导热性能和阻氧性能，克服了现有聚丁烯管作为供暖管时性能的不足，具有较高的推广应用价值。

Description

一种高导热的聚丁烯阻氧管及其制备方法
技术领域
本发明属于采暖管道领域，具体涉及一种高导热的聚丁烯阻氧管及其制备方法。
背景技术
聚丁烯有“塑料黄金”之称，具有优秀的耐温、耐压性能，并且综合了加工性、高强度和高柔韧性等优势，在物理特性、热力学特性和功能性等方面获得了综合的平衡，因此，聚丁烯管材被广泛用作采暖管材，如地暖管。
然而，由于塑料管均具有渗氧性，并且随着温度的升高，塑料管材的渗氧特性越发突出，导致管道内的热水中的含氧量随着温度的升高而增加，当渗氧量大于0.1mg/(L.day)时，则对采暖系统中的金属加热器、金属阀门、散热器、水泵等产生严重的腐蚀，因此，提高聚丁烯管道的阻氧性能对于改善其在采暖中的应用具有重要意义。
此外，采暖管的导热性能直接影响了其对室内供暖及热源利用效率，由于现有聚丁烯管的导热系数在0.17～0.21W/(m.K)，导热性能不高，导致其作为供暖管时，供暖效率低下，因此，提高聚丁烯管道的导热性能对于提高供暖效率、热源利用率具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种高导热的聚丁烯阻氧管及其制备方法，本发明高导热聚丁烯阻氧管同时具备优良的导热性能和阻氧性能。
基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种高导热的聚丁烯阻氧管，其由内至外依次为高导热PB层、热熔胶层、阻氧层和耐刮擦层；高导热PB层的厚度为2.3～2.6mm；热熔胶层的厚度为0.05～0.1mm；阻氧层的厚度为0.05～0.1mm；耐刮擦层的厚度0.05～0.1mm。
本发明聚丁烯阻氧管由高导热PB层、热熔胶层、阻氧层和耐刮擦层四层结构组成，其中，高导热PB层赋予聚丁烯阻氧管优良的导热性能，将聚丁烯阻氧管的导热性能提高到1.06W/(m.k)；热熔胶层将高导热PB层与阻氧层进行牢固粘合固定，避免在长期湿热环境中发生分层现象；阻氧层赋予管材良好的阻氧性，氧气渗透量低于0.1mg/L/天，使得本发明管材符合DIN4726规定的氧气渗透量要求，使得本发明管材达到防渗氧管材的要求；耐刮擦层赋予管材良好的耐刮擦性能，使得管材外层的磨损量仅为0.001～0.002g/1000r，有效防止管材在安装过程中受到刮擦伤害，有效保护阻氧层，延长管材的使用寿命。
进一步地，阻氧层厚度为0.1mm，耐刮擦层厚度为0.08～0.1mm。
实验发现，随着阻氧层厚度的增加，管材的阻氧性能呈增加并逐渐稳定的趋势，当阻氧层厚度为0.1mm，氧气渗透量已降低至0.087mg/L/天，已达到防渗氧管材的要求。
实验发现，随着耐刮擦层厚度的增加，管材的耐剐擦性能呈现增加并逐渐稳定的趋势，当耐刮擦层厚度为0.08mm时，管材外层磨损量仅为0.001～0.002g/1000r，已具有显著的耐刮擦效果。
进一步地，高导热PB层由聚丁烯混配料、加工助剂、导热母粒按照重量比(90～100):(1～5):(15～40)熔融共混挤出成型；导热母粒中含有由烷氧基硅烷表面改性的碳化硅。
实验发现，现有将碳化硅导热层粘附于管体内测，只是单独界面的导热效果良好，在PB管材主体结构层导热性能不变的情况下，管材整体的导热性能没有得到有效的提升，而且单独的碳化硅导热层成本偏高；本申请采用将碳化硅与管体基材PB熔融共同形成的导热层，直接提高管材主体结构层的导热性能，其导热效果更优，成本更低，加工工艺简单。
另外，未经改性处理的碳化硅与PB相容性差，难于分散，管材表面粗糙，颗粒感明显，导热性能差，静液压测试均出现爆管现象；而碳化硅经表面改性后与管材基体PB相容性好，在PB基体中分散均匀，管材的各项测试均符合《GB/T 19473.2-2020冷热水用聚丁烯(PB)管道系统第2部分：管道》标准，管材导热系数改善明显，导热性更优。
进一步地，聚丁烯阻氧管中表面改性的碳化硅的重量百分比为5％～12％。
经实验发现，当表面改性的碳化硅在挤出管材中的含量在5％以上时，就具有了比较明显的导热效果，导热系数已达0.45W/(m.K)，随着其含量提高到12％，导热系数达1.06W/(m.K)，并且也能够使得管材稳定挤出，管材的导热效果达到稳定的状态。
进一步地，热熔胶层的材质为PB专用热熔胶；阻氧层的材质为EVOH；耐剐擦层的材质为有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂。
本发明以有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂作为耐刮擦层材质，其结构中的有机硅链段有利于提高材料的耐水性和粘接性，结构中含有的聚酯、聚醚等柔性链段以及分子间易产生氢键，使得材料兼具较好的柔韧性和耐磨性。
第二方面，本发明提供一种高导热的聚丁烯阻氧管的制备方法，包括如下步骤：
S1：将聚丁烯混配料、加工助剂、导热母粒按照重量比(90～100):(1～5):(15～40)混匀后，通过单螺杆挤出机挤出进入三层共挤模具，并与PB专用热熔胶、EVOH材料于三层共挤模具中进行挤出成型，经牵引机牵引、真空冷却定型，形成由内至外依次为高导热PB层、热熔胶层和阻氧层的管材；
S2：于步骤S1的管材表面涂覆有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，形成耐刮擦层，冷却成型制得高导热的聚丁烯阻氧管。
进一步地，高导热PB层挤出成型过程中，挤出机出料筒的一区温度为145℃～155℃，二区温度为155℃～165℃，三区温度为165℃～175℃，四区的温度为175℃～185℃；所述热熔胶层挤出成型过程中，挤出机出料筒的一区温度为195℃～205℃，二区温度为205℃～215℃，三区温度为215℃～225℃；所述阻氧层挤出成型过程中，挤出机出料筒一区温度为190℃～200℃，二区温度为200℃～210℃，三区温度为210℃～220℃。
进一步地，导热母粒由聚丁烯、表面改性的碳化硅粉体、润滑剂按照重量比(50～35):(40～25):(1～5)于双螺杆挤出造粒机中经熔融共混挤出制得；
所述双螺杆挤出造粒机的料筒的一区温度为130℃～140℃；二区温度为140℃～150℃；三区温度为150℃～160℃；四区温度为165℃～175℃；五区温度为175℃～185℃，机头温度为175℃～185℃。
进一步地，表面改性的碳化硅由如下方法制得：
将碳化硅粉体与由丙酮稀释的乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷表面改性溶液按照重量比(85～95):(5～15)于高速搅拌混料机中混料，制得表面改性的碳化硅。
进一步地，高速搅拌混料机设定的混料温度为60℃、混料时间为30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明采用将碳化硅作表面改性处理后与聚丁烯混合制成导热母粒，并与聚丁烯混配料熔融共混挤出制成高导热PB层，显著提高了管材整体的导热性能，并且经表面改性处理的碳化硅与管材基体PB具有良好的相容性、于PB基体中分散均匀，不仅具有优越的力学性能，并且对管材的导热性能提升较为明显；另外，本发明以EVOH作为阻氧层，控制阻氧层的厚度，使得本发明管材达到了防渗氧管材的要求，因此，本发明提供的聚丁烯管同时具备优良的导热性能和阻氧性能，克服了现有聚丁烯管作为供暖管时性能的不足，具有较高的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明聚丁烯阻氧管的结构示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到，其中，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(武汉拉那白医药化工有限公司)；聚丁烯混配料(巴塞尔)、PB专用热熔胶(三井)、EVOH(可乐丽)。
实施例1
本实施例提供一种高导热的聚丁烯阻氧管，如图1所示，其由内至外依次为高导热PB层1、热熔胶层2、阻氧层3和耐刮擦层4；高导热PB层1的厚度为2.3～2.6mm；热熔胶层2的厚度为0.05～0.1mm；阻氧层3的厚度为0.05～0.1mm；耐刮擦层4的厚度0.05～0.1mm。
上述高导热的聚丁烯阻氧管的制备方法包括如下步骤：
1)导热母粒的制备
将丙酮和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷表面改性溶液按照体积比(7～12):(88～93)混合，得到稀释后的表面改性溶液。
将碳化硅粉体与上述稀释后的表面改性溶液按照重量比为(85～95):(5～15)混合，并使用高速搅拌混料机进行混合，混料温度设定为60℃，混料时间30min，得到表面改性的碳化硅粉体。
将聚丁烯、表面改性的碳化硅粉体及润滑剂(硬脂酸锌和/或硬脂酸丁酯)，按照重量比(50～35):(40～25):(1～5)于高速搅拌混料机混合后，使用双螺杆挤出造粒机挤出造粒制得导热母粒，双螺杆挤出造粒机的料筒设定温度：一区130℃～140℃、二区140℃～150℃、三区150℃～160℃、四区165℃～175℃、五区175℃～185℃；机头温度：175℃～185℃。
2)管材挤出成型
将聚丁烯混配料(象牙白)、加工助剂、导热母粒按重量比(90～100):(1～5):(15～40)混合均匀后通过单螺杆挤出机挤出进入三层共挤模具，其中加工助剂包括抗氧剂、硬脂酸锌、硬脂酸丁酯。热熔胶层使用PB专用热熔胶，阻氧层使用EVOH材料，耐刮擦层使用有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，使用上述单螺杆挤出机，经过三层共挤模具挤出塑料管材，由内至外依次形成高导热PB层、热熔胶层和阻氧层，并通过牵引机牵引经过真空定径，挤出冷却，在管材表面涂覆耐刮擦层，冷却后成型管材。
高导热PB层挤出成型过程中，单螺杆挤出机出料筒的一区温度为145℃～155℃，二区温度为155℃～165℃，三区温度为165℃～175℃，四区的温度为175℃～185℃；所述热熔胶层挤出成型过程中，单螺杆挤出机出料筒的一区温度为195℃～205℃，二区温度为205℃～215℃，三区温度为215℃～225℃；所述阻氧层挤出成型过程中，单螺杆挤出机出料筒一区温度为190℃～200℃，二区温度为200℃～210℃，三区温度为210℃～220℃。
参照上述方法制得如下试验用试样，其中，高导热PB层由聚丁烯混配料、加工助剂、导热母粒按照重量比(90～100):(1～5):(15～40)制得，其中导热母粒由聚丁烯、表面改性的碳化硅粉体及润滑剂按照重量比(50～35):(40～25):(1～5)制得，其中润滑剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸丁酯。
通过对管材的阻氧层的厚度进行调整，并依据GB/T 19473.2-2020中规定的方法对相应管材的氧气渗透量进行检测，结果如表1所示，其中阻氧层厚度为0mm，表示无阻氧层，结果发现，随着阻氧层厚度的增加，氧气渗透量呈下降趋势，当阻氧层厚度达0.1mm时，氧气渗透量已降低至0.087mg/L/天，阻氧效果符合DIN4726要求，即氧气渗透量(40℃)不超过0.1g/m3/天或0.1mg/L/天的管材才可称为防渗氧管材，表明本发明阻氧层厚度为0.05～0.1mm时，可达到防渗氧管材对氧渗透量的要求，本发明管材属于防渗氧管材。
表1不同阻氧层厚度对应管材的氧气渗透量
阻氧层厚度(mm) 0 0.02 0.05 0.1 0.15
氧气渗透量(mg/L/天) 6.5 2.2 0.1 0.087 0.086
通过对管材的耐刮擦层厚度进行调整，并依据GB/T 19473.2-2020中规定的方法对相应管材的磨损量进行检测，结果如表2所示，其中，耐剐擦层厚度为0mm，表示无耐刮擦层，结果发现，随着耐刮擦层厚度的增加，管材外层磨损量呈下降并逐步稳定趋势，当耐刮擦层厚达达到0.08mm，管材外层磨损量仅为0.001～0.002g/1000r，已具有显著的耐刮擦效果。
表2不同耐刮擦层厚度对应管材的刮擦磨损量
耐刮擦层厚度(mm) 0 0.02 0.05 0.08 0.1 0.15
刮擦层磨损量(g/1000r) 1.04 0.32 0.018 0.001～0.002 0.001 0.001
实施例2
本实施例拟探究碳化硅的改性处理以及管材中碳化硅的含量对管材力学性能及相应的导热性能的影响，具体方法如下：
1、试样制备
参照实施例1所述方法制得如下试验用试样，其中各试样管材由内至外依次为PB层、热熔胶层、阻氧层和耐刮擦层；PB层的厚度为2.52mm；热熔胶层的厚度为0.07mm；阻氧层的厚度为0.1mm；耐刮擦层的厚度0.08mm。
PB层由聚丁烯混配料(象牙白)、加工助剂、导热母粒按一定重量比熔融共混挤出形成，其中，导热母粒由聚丁烯、表面改性的碳化硅粉体及润滑剂(按照一定重量比熔融共混挤出造粒制得。
参照上述方法，通过调整导热母粒中表面改性的碳化硅粉体的含量以及导热母粒与PB层其余组分的重量比，进而对表面改性的碳化硅在挤出管材中的重量百分比进行调整，依次为0％、5％、8％、12％、16％，其中，0％表示挤出管材中不含有碳化硅。
2、试样检测及结果分析
依据GB/T 19473.2-2020中规定的方法，对不同表面改性的碳化硅含量的管材试样的导热性能进行检测，结果如表3所示，可以看出，随着表面改性的碳化硅的含量的增加，管材的导热系数呈现逐步提升并稳定的趋势，当管材中表面改性的碳化硅的重量百分比达5％以上时已具有明显的导热性能，当碳化硅的重量百分比提升至12％时，管材的导热效果达到相对稳定状态，并且在该碳化硅含量下管材也能够稳定挤出成型。
表3表面改性的碳化硅的含量对管材导热性能的影响
表面改性的碳化硅在管材中的重量百分比(％) 0 5 8 12 16
导热系数(W/m.K) 0.2 0.45 0.85 1.06 1.08
另外，本发明通过控制碳化硅在管材中的重量百分比为12％，分析碳化硅的改性处理对管材导热性能及力学性能的影响，结果如表4所示。可以看出，未经改性的碳化硅与管材基体PB相容性差，管材表面粗糙，颗粒感明显。静液压测试均出现爆管情况，管材导热系数变化很少，导热性差；经改性后的碳化硅与管材基体PB相容性好，各项测试均符合《GB/T 19473.2-2020冷热水用聚丁烯(PB)管道系统第2部分：管道》标准，管材导热系数改善明显，导热性更优。
表4碳化硅是否表面改性处理对管材性能的影响
Figure BDA0003285244050000071
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种高导热的聚丁烯阻氧管，其特征在于，所述聚丁烯阻氧管由内至外依次为高导热PB层、热熔胶层、阻氧层和耐刮擦层；所述高导热PB层的厚度为2.3～2.6mm；所述热熔胶层的厚度为0.05～0.1mm；所述阻氧层的厚度为0.05～0.1mm；所述耐刮擦层的厚度0.05～0.1mm。
2.根据权利要求1所述聚丁烯阻氧管，其特征在于，所述阻氧层厚度为0.1mm，所述耐刮擦层厚度为0.08～0.1mm。
3.根据权利要求1或2所述聚丁烯阻氧管，其特征在于，所述高导热PB层由聚丁烯混配料、加工助剂、导热母粒按照重量比(90～100):(1～5):(15～40)熔融共混挤出成型；所述导热母粒中含有由烷氧基硅烷表面改性的碳化硅。
4.根据权利要求3所述聚丁烯阻氧管，其特征在于，所述聚丁烯阻氧管中表面改性的碳化硅的重量百分比为5％～12％。
5.根据权利要求1或2所述聚丁烯阻氧管，其特征在于，所述热熔胶层的材质为PB专用热熔胶；所述阻氧层的材质为EVOH；所述耐剐擦层的材质为有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂。
6.一种高导热的聚丁烯阻氧管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将聚丁烯混配料、加工助剂、导热母粒按照重量比(90～100):(1～5):(15～40)混匀后，通过单螺杆挤出机挤出进入三层共挤模具，并与PB专用热熔胶、EVOH材料于三层共挤模具中进行挤出成型，经牵引机牵引、真空冷却定型，形成由内至外依次为高导热PB层、热熔胶层和阻氧层的管材；
S2：于步骤S1的管材表面涂覆有机硅改性聚氨酯丙烯酸树脂，形成耐刮擦层，冷却成型制得高导热的聚丁烯阻氧管。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述高导热PB层挤出成型过程中，挤出机出料筒的一区温度为145℃～155℃，二区温度为155℃～165℃，三区温度为165℃～175℃，四区的温度为175℃～185℃；所述热熔胶层挤出成型过程中，挤出机出料筒的一区温度为195℃～205℃，二区温度为205℃～215℃，三区温度为215℃～225℃；所述阻氧层挤出成型过程中，挤出机出料筒一区温度为190℃～200℃，二区温度为200℃～210℃，三区温度为210℃～220℃。
8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述导热母粒由聚丁烯、表面改性的碳化硅粉体、润滑剂按照重量比(50～35):(40～25):(1～5)于双螺杆挤出造粒机中经熔融共混挤出制得；
所述双螺杆挤出造粒机的料筒的一区温度为130℃～140℃；二区温度为140℃～150℃；三区温度为150℃～160℃；四区温度为165℃～175℃；五区温度为175℃～185℃，机头温度为175℃～185℃。
9.根据权利要求6或8所述制备方法，其特征在于，所述表面改性的碳化硅由如下方法制得：
将碳化硅粉体与由丙酮稀释的乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷表面改性溶液按照重量比(85～95):(5～15)于高速搅拌混料机中混料制得表面改性的碳化硅。
10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于，所述高速搅拌混料机设定的混料温度为60℃、混料时间为30min。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074220A1 (en) * 2002-05-10 2005-04-07 Rey Christopher Mark Magnesium -boride superconducting wires fabricated using thin high temperature fibers
JP2008047455A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具
JPWO2008047455A1 (ja) * 2006-10-20 2010-02-18 キョーラク株式会社 多層チューブ
CN101666397A (zh) * 2009-10-28 2010-03-10 天津市军星管材制造有限公司 导热塑料管
CN203322522U (zh) * 2013-07-09 2013-12-04 天津军星管业集团有限公司 一种冷热水用聚丁烯pb管材
CN204420347U (zh) * 2014-12-29 2015-06-24 上海白蝶管业科技股份有限公司 一种pb管
CN106589553A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 天津中财型材有限责任公司 一种地源热泵管材
CN107781531A (zh) * 2016-08-30 2018-03-09 安徽万安环境科技股份有限公司 一种低温地面辐射采暖用pb给水管

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074220A1 (en) * 2002-05-10 2005-04-07 Rey Christopher Mark Magnesium -boride superconducting wires fabricated using thin high temperature fibers
JP2008047455A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具
JPWO2008047455A1 (ja) * 2006-10-20 2010-02-18 キョーラク株式会社 多層チューブ
CN101666397A (zh) * 2009-10-28 2010-03-10 天津市军星管材制造有限公司 导热塑料管
CN203322522U (zh) * 2013-07-09 2013-12-04 天津军星管业集团有限公司 一种冷热水用聚丁烯pb管材
CN204420347U (zh) * 2014-12-29 2015-06-24 上海白蝶管业科技股份有限公司 一种pb管
CN107781531A (zh) * 2016-08-30 2018-03-09 安徽万安环境科技股份有限公司 一种低温地面辐射采暖用pb给水管
CN106589553A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 天津中财型材有限责任公司 一种地源热泵管材

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