一种导热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导热复合材料及其制备方法。所述导热复合材料可以作为电加热管内的导热介质，来取代传统电加热管中的氧化镁砂。所述导热复合材料在将电加热管内电热合金丝发出的热量导出至加热管外壁的过程中会发生相变，从而显著提升导热效能。采用这种导热复合材料的电加热管具有高的热转换效率及导热效率，并能够进一步降低电加热管的耗电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导热复合材料
，具体涉及一种高导热复合材料及其制备方法。
技术介绍
电加热管(亦称电加热棒)是专门将电能转化为热能的电器元件，是电加热领域的关键部件，广泛应用于家电、汽车、纺织、食品、机械制造、发电厂、烧水器具及其它加温装置等几乎所有需要加热的领域。现有的电加热管，是以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝(镍铬、铁铬合金)，管内空隙填充具有良好绝缘导热性能的介质——氧化镁砂或含氧化镁砂的颗粒组合物，管口两端用硅胶或陶瓷密封。氧化镁砂是熔点很高的固体，导热而不导电，其作用是将电热丝发出的热量导到金属管外壁。现有的以氧化镁砂作为导热介质的电加热管普遍存在耗电高、热转换效率低及导热效率低的缺陷。对于使用氧化镁砂做填充物的传统电加热管，例如当输入功率为1500瓦时，加热管外壁温度也只能够达到约290摄氏度。在目前国家和社会要求节能降耗和注重环境保护的大背景下，作为电加热管的导热介质的氧化镁砂已经越来越不能满足实际需求。申请公布号为CN103442465A的中国专利申请公开了一种电加热管，包括壳体，壳体内设有加热丝，所述加热丝外周填充导热绝缘材料，其中所述导热绝缘材料由氧化镁砂、填充颗粒物组成，所述填充物颗粒由硅橡胶、氧化铝、二氧化钛和陶瓷颗粒组成，导热率最高可达到1.98-3.1W/M·℃。申请公布号为CN104344541A的中国专利申请公开了一种用于加热<br>系统的电加热器，其中使用的电加热管以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝，在管内的空隙中填充氧化镁砂，管口两端用硅胶或陶瓷密封。该电加热器使用的电加热管使用氧化镁砂作为导热介质。申请公布号为CN102740518A的中国专利申请公开了一种融霜加热管，管体材质为铝箔，管体内设有电热丝，电热丝的材质为铁铬合金，在管内空隙填充压实氧化镁砂。这种电发热管同样采用了氧化镁砂作为导热介质。本领域中有进一步提高电加热管的热转换效率及导热效率并进一步降低电加热管耗电量的强烈需求。因此需要开发出能够代替氧化镁砂作为电加热管的导热介质的新型材料，使得采用这种新型导热介质材料的电加热管具有高的热转换效率及导热效率，并能够进一步降低电加热管的耗电量。
技术实现思路
本专利技术人经过大量研究和反复试验，开发出了一种新型的导热复合材料。这种新型的导热复合材料可以作为电加热管中的导热介质来替代传统电加热管中的氧化镁砂，并使得采用这种新型导热复合材料的电加热管具有高的热转换效率及导热效率，并能够进一步降低电加热管的耗电量。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案来实现的。在本专利技术的第一个方面中，提供了一种导热复合材料，所述导热复合材料由38-52重量％的非固相部分和48-62重量％的固相部分组成，所述非固相部分由15-25质量％的二甲醚、17-23质量％的乙二醚和54-66质量％的无水硫酸铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为3-13质量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为40-120nm。所述导热复合材料中非固相部分的比例优选为42-48重量％，更优选为45重量％。所述导热复合材料中固相部分的比例优选为52-58重量％，更优选为55重量％。所述非固相部分中二甲醚的含量优选为18-22质量％，更优选为20质量％。所述非固相部分中乙二醚的含量优选为18-21质量％，更优选为20质量％。所述非固相部分中无水硫酸铜溶液的含量优选为58-62质量％，更优选为60质量％。所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度优选为4-12质量％，更优选为5-10质量％。所述钙钛岩粉的粒径优选为45-110nm，更优选为50-100nm。在一个实施方案中，所述导热复合材料由42-48重量％的非固相部分和52-58重量％的固相部分组成，所述非固相部分由18-22质量％的二甲醚、18-21质量％的乙二醚和58-62质量％的无水硫酸铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为4-12质量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为45-110nm。在一个实施方案中，所述导热复合材料由45重量％的非固相部分和55重量％的固相部分组成，所述非固相部分由20质量％的二甲醚、20质量％的乙二醚和60质量％的无水硫酸铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为5-10质量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为50-100nm。在本专利技术的第二个方面中，提供了一种导热复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将二甲醚、乙二醚和硫酸铜浓度为3-13质量％的无水硫酸铜溶液混合均匀，获得非固相部分，所述非固相部分中二甲醚的含量为15-25质量％，乙二醚的含量为17-23质量％，无水硫酸铜溶液的含量为54-66质量％；(2)制备粒径为40-120nm的钙钛岩粉，获得固相部分；(3)将非固相部分和固相部分混合均匀，获得导热复合材料，其中所述导热复合材料中非固相部分的比例为38-52质量％，固相部分的比例为48-62质量％。其中，在步骤(1)中，所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度优选为4-12质量％，更优选为5-10质量％。所述非固相部分中二甲醚的含量优选为18-22质量％，更优选为20质量％。所述非固相部分中乙二醚的含量优选为18-21质量％，更优选为20质量％。所述非固相部分中无水硫酸铜溶液的含量优选为58-62质量％，更优选为60质量％。其中，在步骤(2)中，所述钙钛岩粉的粒径优选为45-110nm，更优选为50-100nm。其中，在步骤(3)中，所述导热复合材料中非固相部分的比例优选为42-48重量％，更优选为45重量％。所述导热复合材料中固相部分的比例优选为52-58重量％，更优选为55重量％。进一步地，在一个实施方案中，先将所述无水硫酸铜溶液与所述钙钛岩粉混合，然后再将所得物与二甲醚和乙二醚混合。在一个实施方案中，提供了一种导热复合材料的制备方法，包括：(1)将二甲醚、乙二醚和硫酸铜浓度为4-12质量％的无水硫酸铜溶液混合均匀，获得非固相部分，所述非固相部分中二甲醚的含量为18-22质量％，乙二醚的含量为18-21质量％，无水硫酸铜溶液的含量为58-62质量％；(2)制备粒径为45-110nm的钙钛岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料由38‑52重量％的非固相部分和48‑62重量％的固相部分组成，所述非固相部分由15‑25质量％的二甲醚、17‑23质量％的乙二醚和54‑66质量％的无水硫酸铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为3‑13质量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为40‑120nm。

【技术特征摘要】
1.一种导热复合材料，其特征在于，所述导热复合材料由38-52重
量％的非固相部分和48-62重量％的固相部分组成，所述非固相部分由
15-25质量％的二甲醚、17-23质量％的乙二醚和54-66质量％的无水硫酸
铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为3-13质
量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为40-120nm。
2.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复
合材料由42-48重量％的非固相部分和52-58重量％的固相部分组成，所
述非固相部分由18-22质量％的二甲醚、18-21质量％的乙二醚和58-62
质量％的无水硫酸铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的
浓度为4-12质量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为
45-110nm。
3.根据权利要求2所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复
合材料由45重量％的非固相部分和55重量％的固相部分组成，所述非固
相部分由20质量％的二甲醚、20质量％的乙二醚和60质量％的无水硫酸
铜溶液混合而成，其中所述无水硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为5-10质
量％；所述固相部分为钙钛岩粉，所述钙钛岩粉的粒径为50-100nm。
4.根据权利要求1所述的导热复合材料，其特征在于，所述导热复
合材料的导热率为8.47-11.02W/m·K，相变潜热为192-262J/g。
5.一种导热复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将二甲醚、乙二醚和硫酸铜浓度为3-13质量％的无水硫酸铜溶
液混合均匀，获得非固相部分，所述非固相部分中二甲醚的含量为15-25
质量％，乙二醚的含量为17-23质量％，无水硫酸铜溶液的含量为54-66
质量％；
(2)制备粒径为40-120nm的钙钛岩粉，获得固相部分；
(3)将非固相部分和固相部分混合均匀，获得导热复合材料，其中
所述导热复合材料中非固相部...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，潘志强，张红，段佳松，
申请(专利权)人：北京新电环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11