耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種耐熱聚乙烯(PERT)基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，主要用于地面輻射供暖管材。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，地面輻射供暖塑料管材品種主要有PERT管、PPR管，PEX管，XPAP管、PB管等。PERT管材與其他幾種管材相比具有很多優(yōu)點(diǎn):具有可熱熔連接，能夠很好地滿足地面輻射供暖管材不允許有接頭的要求；耐低溫性和柔韌性好，彎曲半徑可以小到管道外徑的5倍；冬季低溫施工不會出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象；其熱穩(wěn)定性和抗沖擊性能優(yōu)良，且可回收再利用。
[0003]PERT管材的熱導(dǎo)率約為0.4W/(m.K)，為了更好地提高PERT管材的熱導(dǎo)性能，提高其散熱速率，在滿足PERT管材良好的力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，提高PERT管材的熱導(dǎo)率十分關(guān)鍵。
[0004]目前，提高PERT管材的熱導(dǎo)率的方法主要是通過加入導(dǎo)熱性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，即加入導(dǎo)熱填料，如ZnO、氮化鋁(AlN)、A1203、氧化鎂(MgO)、石墨等。即將導(dǎo)熱填料與高分子基體通過熔融共混混合均勻而獲得導(dǎo)熱性能。
[0005]導(dǎo)熱填料在高分子基體中能否形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)決定了復(fù)合材料的導(dǎo)熱能力，所以在填料用量較少的時(shí)候，不能夠在基體中形成導(dǎo)熱通路，不能大幅度提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。當(dāng)導(dǎo)熱填料增加到一定量時(shí)，體系中形成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，可以充分提高復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述存在的技術(shù)問題，解決材料因相變時(shí)容易發(fā)生滲漏及提高材料的熱釋放效率，本發(fā)明提供一種耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料能提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，滿足地面輻射供暖管材的散熱要求。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料，由下述質(zhì)量份的原料制成:
[0009]耐熱聚乙烯:100份
[0010]導(dǎo)熱填料:60?80份。
[0011]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱填料是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的改性導(dǎo)熱填料。
[0012]進(jìn)一步地，所述的硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0013]進(jìn)一步地，所述改性導(dǎo)熱填料為氧化鋅、氧化鋁或石墨。
[0014]本發(fā)明耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0015](I)取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的1-3%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化20-30分鐘，再與導(dǎo)熱填料混合，放入烘箱在80-100°C下干燥至恒重，除去游離水后再升溫至110-120°C，再次干燥至恒重，使導(dǎo)熱填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合；
[0016](2)將耐熱聚乙烯和改性后的導(dǎo)熱填料高速混合機(jī)中混合10-20分鐘，混合后物料經(jīng)擠出造粒得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]本發(fā)明以PERT作為基體，以ZnO、Al2O3、石墨中的一種作為填料，使填料與基體高度分散和混合，形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。本發(fā)明的復(fù)合材料加工性能優(yōu)良、耐熱性好、生產(chǎn)成本較低，導(dǎo)熱系數(shù)0.95?1.45W/(m.K)，可以滿足地面輻射供暖管材的需求。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例1:本發(fā)明由下述質(zhì)量份的原料制成:
[0021]耐熱聚乙烯(PERT):100份
[0022]導(dǎo)熱填料:60份。
[0023]所述導(dǎo)熱填料是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的改性導(dǎo)熱填料。
[0024]所述的硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0025]所述導(dǎo)熱填料為氧化鋅(ZnO)。
[0026]本發(fā)明耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0027](I)取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的2%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化30min，再將其加入ZnO填料中高速攪拌，混合均勻30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水后再升溫至IlO0C,再次干燥至恒重，使導(dǎo)熱填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合；
[0028]將得到的改性ZnO填料60份和耐熱聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為0.95W/(m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為20MPa。
[0029]實(shí)施例2:本例與實(shí)施例1不同的是:本例中取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的I %的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化30min,再將其加入導(dǎo)熱填料ZnO中高速攪拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性ZnO填料80份和耐熱聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為1.17W/ (m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為18.5MPa。
[0030]實(shí)施例3:本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為A1203。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的3%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化30min，再將其加入導(dǎo)熱填料Al2O3填料中高速攪拌，混合均勻30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性A1203填料60份和耐熱聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為1.06W/(m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為21.5MPa。
[0031]實(shí)施例4:本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為A1203。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的2%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化30min，再將其加入導(dǎo)熱填料Al2O3填料中高速攪拌，混合均勻30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性A1203填料80份和耐熱聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為1.15W/ (m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為20MPa。
[0032]實(shí)施例5::本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為石墨。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的1.5%的娃燒偶聯(lián)劑，在水中乳化30min，再將其加入導(dǎo)熱填料石墨中高速攪拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性石墨填料60份和耐熱聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為L2W/(m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為20MPa。
[0033]實(shí)施例6::本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為石墨。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的3%的娃燒偶聯(lián)劑，在水中乳化30min，再將其加入石墨填料中高速攪拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性石墨填料80份和耐熱聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為1.45W/ (m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為17MPa。
[0034]實(shí)施例7:本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為石墨。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的2%的娃燒偶聯(lián)劑，在水中乳化20min，再將其加入石墨填料中高速攪拌，混合均勾30min后，放入烘箱在80°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至120°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性混合填料70份和耐熱聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為
1.24/ (m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為19.5MPa。
[0035]實(shí)施例8:本例與實(shí)施例1不同的是:本例中取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的I %的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化15min，再將其加入氧化鋅填料中高速攪拌，混合均勻30min后，放入烘箱在100°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至115°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性混合填料65份和耐熱聚乙烯100份高速混合20min，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為0.98W/(m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為19.2MPa。
[0036]實(shí)施例9:本例與實(shí)施例1不同的是:本例導(dǎo)熱填料為氧化鋁。取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的3%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化12min，再將其加入氧化鋁填料中高速攪拌，混合均勻30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游離水，再將烘箱溫度升高至118°C，再次干燥至恒重，使填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合。將得到的改性混合填料75份和耐熱聚乙烯100份高速混合18min，混合物料經(jīng)擠出成型得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。該導(dǎo)熱復(fù)合材料的熱導(dǎo)率為
1.12ff/(m.K)，試樣拉伸強(qiáng)度為20.8MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于:由下述質(zhì)量份的原料制成: 耐熱聚乙烯:100份 導(dǎo)熱填料:60?80份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于:所述導(dǎo)熱填料是經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑表面處理的改性導(dǎo)熱填料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于:所述的硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料，其特征在于:所述導(dǎo)熱填料為氧化鋅、氧化鋁或石墨。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)取導(dǎo)熱填料質(zhì)量的1-3%的硅烷偶聯(lián)劑，在水中乳化20-30分鐘，再與導(dǎo)熱填料混合，放入烘箱在80-100°C下干燥至恒重，除去游離水后再升溫至110-120°C，再次干燥至恒重，使導(dǎo)熱填料表面與偶聯(lián)劑中的羥基縮合； (2)將耐熱聚乙烯和改性后的導(dǎo)熱填料高速混合機(jī)中混合10-20分鐘，混合后物料經(jīng)擠出造粒得到導(dǎo)熱復(fù)合材料。
【專利摘要】一種耐熱聚乙烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料及其制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。復(fù)合材料由下述質(zhì)量份的原料制成：耐熱聚乙烯：100份；導(dǎo)熱填料：60～80份。本發(fā)明以PERT作為基體，以ZnO、Al2O3、石墨中的一種作為填料，使填料與基體高度分散和混合，形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。本發(fā)明的復(fù)合材料加工性能優(yōu)良、耐熱性好、生產(chǎn)成本較低，導(dǎo)熱系數(shù)0.95～1.45W/(m﹒K)，可以滿足地面輻射供暖管材的需求。
【IPC分類】C08K9/06, C08L23/06, C08K3/22, C08K3/04
【公開號】CN104893068
【申請?zhí)枴緾N201510264113
【發(fā)明人】谷亞新, 宋玉博, 王晴, 喬麟奇, 劉運(yùn)學(xué), 桂建鋒
【申請人】沈陽建筑大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月21日