一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物的制作方法
【專利摘要】一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物，屬于高分子材料的加工與應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物。本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于，由（重量份）聚乙烯粉100份，石墨60～300份，偶聯(lián)劑0.3～15份，稀釋劑0.3～300份，抗氧劑0.01～5份組成，所述偶聯(lián)劑與稀釋劑按重量比1∶（0.5～50）加入。采用本發(fā)明制成的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，在制備地源熱泵用聚乙烯管材、導(dǎo)熱聚乙烯散熱板材和片材時，既保證了優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，又保證了其優(yōu)異的力學(xué)性能，節(jié)約了后期維修的成本。
【專利說明】一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物，屬于高分子材料的加工與應(yīng)用領(lǐng)域，主要涉及一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法，以及采用該含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料制備的導(dǎo)熱聚乙烯組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]地源熱泵是一種利用地球淺層資源(包括土壤、地下水、地表水或城市中水)的既可供暖又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。它利用鋪設(shè)在土壤、地表水等中的換熱管道，實現(xiàn)空調(diào)房間和土壤、地表水等的換熱，以達(dá)到建筑空調(diào)的效果。地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是目前國際上最先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)，可節(jié)省大量的運行費用和維護(hù)費用。地源熱泵系統(tǒng)工作時，熱量傳遞的溫差全年基本恒定，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣源熱泵的傳熱溫差。為提高地源熱泵系統(tǒng)換熱效率，應(yīng)采用導(dǎo)熱性能好的換熱管道，即采用高導(dǎo)熱換熱管道在達(dá)到同樣換熱效果時可減少換熱管數(shù)量，同時管道需要耐壓、耐腐蝕、具有優(yōu)良的長期性能。為此，近年來已有許多研究者開發(fā)高導(dǎo)熱地源熱泵系統(tǒng)用管道。專利CN1102199321A提出一種高導(dǎo)熱聚乙烯管道的配方，其配方中使用的聚乙烯、石墨、潤滑劑與本發(fā)明不同，其石墨含量與本發(fā)明的導(dǎo)熱聚乙烯組合物中石墨含量不同，其制備方法與本發(fā)明不同，專利CN1102199321A生產(chǎn)的高導(dǎo)熱聚乙烯地源熱泵系統(tǒng)用管道，耐熱系數(shù)可達(dá)到0.65 (W/m.K)，本發(fā)明生產(chǎn)的地源熱泵用聚乙烯管材和導(dǎo)熱聚乙烯板材或片材的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能遠(yuǎn)高于專利CN1102199321A，綜合性能優(yōu)異；專利CN102128316A公開了一種高熱導(dǎo)率耐熱聚乙烯塑料管，是由PE-RT與導(dǎo)熱材料共混擠出成型，可以是單組份單層，也可以是多組分多層高導(dǎo)熱聚乙烯管材，該專利同專利CN1102199321A，并未對導(dǎo)熱材料(石墨)及處理方法進(jìn)行具體研究和限定，而導(dǎo)熱材料的品種及其處理方法是影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能及其組合物力學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一；并且未對聚乙烯其進(jìn)行進(jìn)一步研究和要求。管材、板材、片材在地下鋪設(shè)后，如出現(xiàn)故障需耗費大量人力物力進(jìn)行挖掘更換，同時對環(huán)境也會造成一定的污染與破壞。尤其是導(dǎo)熱聚乙烯管材，作為冷熱水輸送用壓力管道，對管材綜合性能要求高，管材在具有更高的導(dǎo)熱性能的同時，應(yīng)具有較好的力學(xué)性能和耐壓能力。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物，采用該含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料制備的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，適用于生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材、高耐壓、導(dǎo)熱聚乙烯板材或片材，用于地源熱泵系統(tǒng)以及各種換熱器。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于，由(重量份)聚乙烯粉100份，石墨60~300份，偶聯(lián)劑0.3~15份，稀釋劑0.3~300份，抗氧劑0.01~5份組成，所述偶聯(lián)劑與稀釋劑按重量比1: (0.5~50)加入。
[0005]優(yōu)選的，一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于，由(重量份)聚乙烯粉100份，石墨60~200份，偶聯(lián)劑0.5~8份，稀釋劑0.5~160份，抗氧劑0.1~3份組成，所述偶聯(lián)劑與稀釋劑按重量比1:(1~20)加入。
[0006]所述石墨選用粒徑為50~400目，膨脹倍率100~400ml/g的可膨脹石墨或粒徑為400~1200目的膠體石墨。
[0007]所述聚乙烯粉料或粒料選用密度為0.915~0.950g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率為(2.16Kg$去碼)I~30g/10min的乙烯-α-烯烴共聚物。
[0008]所述偶聯(lián)劑選用三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二 (二辛基磷酰氧基)鈦酸乙二酯、二異硬脂?；佀嵋叶セ験 —氨丙基三乙氧基硅烷中的一種。
[0009]所述的稀釋劑選用液體石蠟、丙酮或乙醇的一種。
[0010]所述的抗氧劑選用受阻酚、受阻胺、亞磷酸脂或硫酯類抗氧劑。
[0011]所述的抗氧劑選用四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6- 二叔丁基對甲苯酚，亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸二月桂酯中的一種或一種以上組合物。
[0012]本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的制備方法，其特征在于，具體工藝步驟為:將偶聯(lián)劑與稀釋劑按比例混勻，與石墨一起加入高速攪拌機中，升溫至40~80°C，攪拌2~IOmin ;再將聚乙烯粉和抗氧劑加入高速攪拌機中，經(jīng)5~15min高速混合后卸料,將混配好的原料加入擠出機中，160~250°C下擠出造粒，即獲得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料。
[0013]一種導(dǎo)熱聚乙烯組合物，其特征在于，各組分配比(重量份)為:聚乙烯100份，權(quán)利要求I~8任一項所述含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料60~200份，加工助劑O~20份。
[0014]所述加工助劑選自氟彈性體或者聚乙烯蠟。
[0015]所述導(dǎo)熱聚乙烯組合物的拉伸強度>15MPa，彎曲模量>1000MPa，氧化誘導(dǎo)期(0ΙΤ, 200℃ ) >40min,導(dǎo)熱系數(shù) >0.75ff/m.k。
[0016]所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物制備的生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材。
[0017]所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物制備的導(dǎo)熱聚乙烯板材或片材。
[0018]由于要求聚乙烯壓力管材料具有良好的長期靜液壓強度，其預(yù)測靜液壓強度置信下限σ I數(shù)值應(yīng)≥6.3MPa，優(yōu)選σ m≥8.0MPa ;本發(fā)明聚乙烯優(yōu)選耐熱聚乙烯(PE-RT)，實施例中選用了符合ISO 22391要求的PE-RT II型樹脂。PE-RT除具有優(yōu)異的耐壓能力外，還兼具有較高的耐熱性能，是用于地源熱泵換熱管材優(yōu)選的基礎(chǔ)樹脂。
[0019]傳統(tǒng)的高導(dǎo)熱材料主要是金屬材料(如銅、鋁)，這些材料的密度較大，膨脹系數(shù)高，熱導(dǎo)率不夠高。其中熱導(dǎo)率較高的三種金屬銀、銅、鋁的熱導(dǎo)率分別為:430W/m.k、400W/m.k、238W/m.k,而石墨具有聞的熱導(dǎo)率(石墨單晶面向熱導(dǎo)率)達(dá)2200W/m.k。石墨具有優(yōu)良的機械性能，并且具有密度低、熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點。發(fā)明人通過潛心研究發(fā)現(xiàn):石墨經(jīng)偶聯(lián)劑處理后與聚乙烯共混制得的高導(dǎo)熱聚乙烯母料具有更加優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，是制備具有實用價值的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，進(jìn)而制備導(dǎo)熱聚乙烯管材、板材、片材的基礎(chǔ)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物所具有的有益效果是:本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到1.027~1.151W/m.k，為保證所在生產(chǎn)的管材具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能的同時，可以具備優(yōu)良的力學(xué)性能:本發(fā)明在制備過程中采用偶聯(lián)劑對石墨進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的石墨先于聚乙烯粉和稀釋劑、抗氧劑進(jìn)行共混，制成本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，再將本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料與聚乙烯、加工助劑共混獲得本發(fā)明的導(dǎo)熱聚乙烯組合物。本發(fā)明的導(dǎo)熱聚乙烯組合物具有優(yōu)異的力學(xué)、抗熱氧老化和導(dǎo)熱性能，拉伸強度15.6~19.8MPa，彎曲模量1010~1520MPa，氧化誘導(dǎo)期(OIT, 200 °C )42~68min，導(dǎo)熱系數(shù)0.762~
0.957W/m.k。解決了現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)熱聚乙烯組合物耐熱性能低、導(dǎo)熱性能差的缺陷。在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，石墨、抗氧劑在組合物中易出現(xiàn)分布不均的情況影響管材性能。本發(fā)明的制備方法，通過偶聯(lián)劑對石墨進(jìn)行預(yù)處理提升了石墨的導(dǎo)熱性能；通過調(diào)兌含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料至導(dǎo)熱聚乙烯組合物，改善了石墨和抗氧劑在導(dǎo)熱聚乙烯組合物中分布的均勻程度，同時使導(dǎo)熱聚乙烯組合物的力學(xué)性能，相對于含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，得到了明顯的提升，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，解決了組合物各組分分布不均，攪拌困難且能耗過高的問題。[0021 ] 本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料和導(dǎo)熱聚乙烯組合物，適于生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材，也可用于導(dǎo)熱聚乙烯板材或片材等領(lǐng)域。
[0022]在用于生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材時:其導(dǎo)熱聚乙烯組合物的MFR (5kg) 0.2~3g/10min，優(yōu)選0.4~2.5g/10min ;本發(fā)明導(dǎo)熱聚乙烯組合物可直接生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材和管件，亦可生產(chǎn)為復(fù)合層導(dǎo)熱管材，即，管材內(nèi)層采用本發(fā)明的導(dǎo)熱聚乙烯組合物制成，外層為超薄超高分子量聚乙烯管材。超高分子量聚乙烯管材耐磨性優(yōu)異，在施工過程中起到有效防護(hù)內(nèi)層導(dǎo)熱管的作用，保證優(yōu)良的導(dǎo)熱性能的同時，提高了復(fù)合管材的力學(xué)性能和耐靜液壓能力。直接生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材和管件時:管材的氧化誘導(dǎo)期(0ΙΤ, 200 0C )>40min，管材的靜液壓試驗，按GB/T6111試驗，在下述試驗條件下管材不滲漏、不破裂:20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa，大于200h ;80°C，環(huán)應(yīng)力5.5MPa，大于500h ;80°C，環(huán)應(yīng)力5.0MPa，大于1000h ;與超高分子量聚乙烯制成復(fù)合層導(dǎo)熱管材時:靜液壓試驗，按GB/T6111試驗，在相應(yīng)試驗條件下管材不滲漏、不破裂。耐環(huán)境應(yīng)力開裂試驗:20°C，環(huán)應(yīng)力
12.4MPa 時，大于 300h ；80°C，環(huán)應(yīng)力 5.5MPa,大于 600h ；80°C，環(huán)應(yīng)力 5.0MPa,大于 1500h。
[0023]在用于生產(chǎn)導(dǎo)熱聚乙烯散熱板材或片材可用作散熱板材或片材時:其導(dǎo)熱聚乙烯組合物的MFR (5kg) 0.3~15g/10min,優(yōu)選0.5~12g/10min,氧化誘導(dǎo)期(0ΙΤ, 2000C ) >30min,彎曲模量>1000MPa，耐環(huán)境應(yīng)力開裂>1000h。管材在地下鋪設(shè)后，如出現(xiàn)故障需耗費大量人力物力進(jìn)行挖掘更換。綜上所述，采用本發(fā)明的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料制成的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，在制備地源熱泵用聚乙烯管材、導(dǎo)熱聚乙烯散熱板材或片材時，既保證了管材、板材、片材優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，又保證了其優(yōu)異的力學(xué)性能，同時節(jié)約了后期維修的成本。
【具體實施方式】
[0024]實施例1~15為本發(fā)明的具體實施例。其中實施例5、實施例9為本發(fā)明的最佳實施例。
[0025]實施例1
[0026]實施例1的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的組分按以下重量份配置:
[0027]聚乙烯粉:乙烯與1- 丁烯共聚物100份，密度0.920g/cm3, MFR (2.16Kg砝碼)2g/10min ;石墨:可膨脹石墨150份，325目；偶聯(lián)劑:Y —氨丙基三乙氧基硅烷2.0份；稀釋劑:液體石蠟2.0份；抗氧劑:四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯
0.8份，和三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.8份。[0028]實施例1導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0029]乙烯與1- 丁烯共聚物 100 份，PE80 級(σ LPL=8.0MPa),密度 0.943g/cm3，MFR(2.16Kg砝碼)0.12g/10min ;實施例1的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料100份；加工助劑:硫代二丙酸二月桂酯0.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4- 二特丁基苯基)酯0.5份。
[0030]實施例1的制備方法，按以下步驟:
[0031]I)母料制備工藝:石墨偶聯(lián)劑處理:將偶聯(lián)劑按比例加入到稀釋劑中混勻，與石墨一起加入到高速攪拌機中，在高速攪拌機中處理8min ;再將粉狀的聚乙烯粉、抗氧劑按比例加入正處理石墨的高速攪拌機中，再經(jīng)IOmin高速混合后卸料獲得混配料，將混配料加入擠出機中擠出造粒，溫度范圍為160~250°C，獲得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料；
[0032]2)組合物制備工藝:將聚乙烯、含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料、加工助劑按比例加入高速攪拌機中，經(jīng)IOmin高速混合后卸料得到混配好的原料，將混配好的原料加入擠出機中擠出造粒，溫度范圍為160~250°C。
[0033]實施例2
[0034]實施例2導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0035]聚乙烯:乙烯與1-己烯共聚物100份，PE100級(σ LPL=10.0MPa)，，密度0.945g/cm3, MFR (2.16Kg砝碼)0.lOg/lOmin ;實施例1的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料200份；加工助劑:硫代二丙酸二月桂酯1.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4_ 二特丁基苯基)酯1.0份。
[0036]實施例2的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例1。
[0037]實施例3:
[0038]實施例3導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0039]聚乙烯:乙烯與1-己烯共聚物100份，PE100級(σ m=10.0MPa)，密度0.945g/cm3，MFR (2.16Kg砝碼)0.08g/10min ;實施例1的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料80份。
[0040]實施例3的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例1。
[0041]實施例4:
[0042]實施例4導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0043]聚乙烯:乙烯與1-己烯共聚物100份，PE100級(σ ?Ρ?=10.0MPa)，密度0.945g/cm3，MFR (2.16Kg砝碼)0.08g/10min ;實施例1的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料60份。
[0044]實施例4的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例1。
[0045]實施例5
[0046]實施例5的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的組分按以下重量份配置:
[0047] 聚乙烯粉100 份，密度 0.945g/cm3，MFR (2.16Kg 砝碼)32g/10min ;可膨脹石墨:150份，200目；偶聯(lián)劑:異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯2.5份；稀釋劑:乙醇2.5份；抗氧劑:硫代二丙酸二月桂酯1.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4_ 二特丁基苯基)酯1.0 份。
[0048]實施例5導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0049]聚乙烯100份，PE100級，乙烯與1-丁烯共聚物，密度0.947g/cm3，MFR (2.16Kg砝碼)0.15g/10min ;實施例5的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料150份；加工助劑:硫代二丙酸二月桂酯1.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4- 二特丁基苯基)酯1.0份。
[0050]實施例5的制備方法，按以下步驟:[0051]I)母料制備工藝:石墨偶聯(lián)劑處理:將偶聯(lián)劑按比例加入到稀釋劑中混勻，與石墨一起加入到高速攪拌機中，在高速攪拌機中處理，將高速攪拌機升溫至50°C，在高速攪拌機中處理IOmin ;再將粉狀的聚乙烯粉、抗氧劑按比例加入處理石墨的高速攪拌機中，經(jīng)15min高速混合后卸料，將混配好的原料加入擠出機中擠出造粒，溫度范圍為160~250°C，即獲得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料；
[0052]2)組合物制備工藝:將聚乙烯、含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料、加工助劑按比例加入高速攪拌機中，經(jīng)5~15min高速混合后卸料,將混配好的原料加入擠出機中擠出造粒,溫度范圍為160~250°C。
[0053]實施例6
[0054]實施例6導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0055]聚乙烯:乙烯與1-己烯共聚物100份，PE100級(σ ?Ρ?=10.0MPa)，密度0.947g/cm3，MFR (2.16Kg砝碼)0.15g/10min ;實施例5的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料250份；加工助劑:硫代二丙酸二月桂酯1.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4_ 二特丁基苯基)酯1.0份。
[0056]實施例6的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例5。
[0057]實施例7
[0058]實施例7的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的組分按以下重量份配置:
[0059]乙烯與1- 丁烯 共聚物 100 份，密度 0.918g/cm3,MFR (2.16Kg 砝碼)1.6g/10min)；膠體石墨:100份，400目；偶聯(lián)劑:Y —氨丙基三乙氧基硅烷3.5份；稀釋劑:乙醇40份；抗氧劑:1，1，3_三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷0.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2,4- 二特丁基苯基)酯0.5份。
[0060]實施例7導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0061]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1-辛烯共聚物，密度0.942g/cm3，MFR(2.16Kg砝碼)0.56g/10min ;實施例7的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料100份
[0062]實施例7的母料制備工藝和組合物制備工藝同實施例5。
[0063]實施例8
[0064]實施例8導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0065]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1-己烯共聚物，密度0.936g/cm3, MFR(2.16Kg砝碼)0.62g/10min ;實施例7的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料150份；加工助劑:硫代二丙酸二月桂酯1.0份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4_ 二特丁基苯基)酯1.0份。
[0066]實施例8的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例5。
[0067]實施例9:
[0068]實施例9的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的組分按以下重量份配置:
[0069]聚乙烯粉:乙烯與1- 丁烯共聚物100份，密度0.918g/cm3, MFR (2.16Kg砝碼)1.6g/10min〕;膠體石墨:100份，800目;偶聯(lián)劑:Y—氨丙基三乙氧基硅烷3.5份；稀釋劑:乙醇70份；抗氧劑:1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷1.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯1.5份。
[0070]實施例9導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0071]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1-丁烯共聚物，密度0.948g/cm3，MFR(2.16Kg砝碼)0.45g/10min ;實施例9的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料200份。[0072]實施例9的制備方法，按以下步驟:
[0073]I)母料制備工藝:石墨偶聯(lián)劑處理:將偶聯(lián)劑按比例加入到稀釋劑中混勻，與石墨一起加入到高速攪拌機中，將高速攪拌機升溫至50°C，在高速攪拌機中處理15min ;再將粉狀的聚乙烯粉、抗氧劑按比例加入處理石墨的高速攪拌機中，經(jīng)IOmin高速混合后卸料，將混配好的原料加入密煉機中，混煉IOmin鐘后卸料，再經(jīng)粉碎后制得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料；
[0074]2)組合物制備工藝:將聚乙烯、含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料、加工助劑按比例加入高速攪拌機中，經(jīng)IOmin高速混 合后卸料，將混配好的原料加入擠出機中擠出造粒，溫度范圍為160 ~250。。。
[0075]實施例10:
[0076]實施例10導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0077]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1_己烯共聚物，密度0.938g/cm3, MFR(2.16Kg砝碼)0.62g/10min ;實施例9的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料80份。
[0078]實施例10的母料制備工藝和組合物制備工藝同實施例9。
[0079]實施例11:
[0080]實施例11的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的組分按以下重量份配置:
[0081]聚乙烯粉:乙烯與1- 丁烯共聚物100份，密度0.918g/cm3, MFR (2.16Kg砝碼)1.6g/10min);石墨:膠體石墨100份，1200目；偶聯(lián)劑:Y —氨丙基三乙氧基硅烷3.5份；稀釋劑:丙酮100份；抗氧劑:1，1，3_三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷0.5份，和季戊四醇雙亞磷酸二(2，4- 二特丁基苯基)酯0.5份。
[0082]實施例1導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0083]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1_己烯共聚物，密度:0.938g/cm3, MFR(2.16Kg砝碼)0.62g/10min ;實施例11的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料66份，加工助劑:氟彈性體(市售管材料用流變劑):0.1份。
[0084]實施例11的制備方法，按以下步驟:
[0085]I)母料制備工藝:石墨偶聯(lián)劑處理:將偶聯(lián)劑按比例加入到稀釋劑中混勻，與石墨一起加入到高速攪拌機中，將高速攪拌機升溫至50°C，在高速攪拌機中處理15min ;再將粉狀的聚乙烯粉、抗氧劑按比例加入處理石墨的高速攪拌機中，經(jīng)IOmin高速混合后卸料，將混配好的原料加入密煉機中，混煉IOmin鐘后卸料，再經(jīng)粉碎后制得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料；
[0086]2)組合物制備工藝:將聚乙烯、含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料、加工助劑按比例加入高速攪拌機中，經(jīng)IOmin高速混合后卸料，將混配好的原料加入擠出機中擠出造粒，溫度范圍為160 ~250。。。
[0087]對比例I
[0088]對比例I導(dǎo)熱聚乙烯組合物的組分按以下重量份配置:
[0089]耐熱聚乙烯PE-RT II型100份，乙烯與1_己烯共聚物，密度:0.938g/cm3, MFR(2.16Kg砝碼)0.62g/10min ;含實施例7石墨母料:40份。
[0090]對比例I的母料組成、制備工藝和組合物制備工藝同實施例7。
[0091]實施例1~11和對比例I性能測試:[0092]表1實施例1~11和對比例I性能測試結(jié)果
[0093]
【權(quán)利要求】
1.一種含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于，由(重量份)聚乙烯粉100份，石墨60~300份，偶聯(lián)劑0.3~15份，稀釋劑0.3~300份，抗氧劑0.01~5份組成，所述偶聯(lián)劑與稀釋劑按重量比1: (0.5~50)加入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:由(重量份)聚乙烯粉100份，石墨60~200份，偶聯(lián)劑0.5~8份，稀釋劑0.5~160份，抗氧劑0.1~3份組成，所述偶聯(lián)劑與稀釋劑按重量比1:(1~20)加入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述石墨選用粒徑為50~400目，膨脹倍率100~400ml/g的可膨脹石墨或粒徑為400~1200目的膠體石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述聚乙烯粉料或粒料選用密度為0.915~0.950g/cm3，熔體質(zhì)量流動速率為(2.16Kg砝碼)1~30g/10min的乙烯-α-烯烴共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述偶聯(lián)劑選用三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、二(二辛基磷酰氧基)鈦酸乙二酯、二異硬脂?；佀嵋叶セ験—氨丙基二乙氧基硅烷中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述的稀釋劑選用液體石蠟、丙酮或乙醇的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述的抗氧劑選用受阻酚、受阻胺、亞磷酸脂或硫酯類抗氧劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料，其特征在于:所述的抗氧劑選用四[β - (3，5- 二叔丁基`-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2，6- 二叔丁基對甲苯酚，亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或硫代二丙酸二月桂酯中的一種或一種以上組合物。
9.一種權(quán)利要求1~8任一項所述含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料的制備方法，其特征在于，具體工藝步驟為:將偶聯(lián)劑與稀釋劑按比例混勻，與石墨一起加入高速攪拌機中，升溫至40~8(TC,攪拌2~IOmin ;再將聚乙烯粉和抗氧劑加入高速攪拌機中，經(jīng)5~15min高速混合后卸料，將混配好的原料加入擠出機中，160~250°C下擠出造粒，即獲得含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料。
10.一種導(dǎo)熱聚乙烯組合物，其特征在于:各組分配比(重量份)為:聚乙烯100份，權(quán)利要求I~8任一項所述含石墨導(dǎo)熱聚乙烯母料60~200份，加工助劑O~20份。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，其特征在于，所述加工助劑選自氟彈性體或者聚乙烯蠟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物，其特征在于，所述導(dǎo)熱聚乙烯組合物的拉伸強度>15MPa，彎曲模量>1000MPa，氧化誘導(dǎo)期(OIT，200°C )>40min,導(dǎo)熱系數(shù)>0.75ff/m.k。
13.一種采用權(quán)利要求10~12任一項所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物制備的生產(chǎn)地源熱泵用聚乙烯管材。
14.一種采用權(quán)利要求10~12任一項所述的導(dǎo)熱聚乙烯組合物制備的導(dǎo)熱聚乙烯板材或片材。
【文檔編號】F16L9/12GK103524859SQ201210231552
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】謝建玲, 解理潔, 王秀麗, 鞠偉, 孟慶賓, 陳文海 申請人:中國石油化工股份有限公司