一种导热聚乙烯管材及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种导热聚乙烯管材及其制备方法。本发明专利技术提供的导热聚乙烯管材由聚乙烯复合材料经过双层共挤出制成；所述聚乙烯复合材料的成分包括聚乙烯和偶联剂改性导热纤维；所述双层共挤出的过程中，所用挤出机的机头外层口模保持旋转。本发明专利技术通过使用偶联剂对导热纤维进行化学改性使纤维含有活性官能团，从而可与聚乙烯基质发生反应性共混形成有效的分子结合。在此基础上，通过在材料共混挤出的过程中使机头外层口模保持旋转，可以使共混挤出的管材在微观层面形成聚乙烯的串晶结构，并且内外层不同的挤出工况还可以使管材在宏观层面形成导热三维网络结构，进而大幅提升管材的导热性能和综合力学性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种导热聚乙烯管材及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种导热聚乙烯管材及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济水平的不断提高，人们越来越关注生活质量的提升，特别是居住环境。在我国北方，每年冬季最低气温可达零下40℃左右。面对寒冷的冬天，在八九十年代，人们一般采用暖气取暖，最近几年开始大量使用地热的取暖方式，但是室内温度往往不如人意，想要达到理想温度就要加大燃料的损耗去输出热量，增大了能源的消耗，同时也对环境带来了污染。所以，在同样的能源消耗基础上，尽可能增大管道的导热，让更多的热量消耗出来成为了现在的研究热点。
[0003]目前，地面辐射供暖塑料管材品种主要有聚丙烯管、聚丁烯管、耐热聚乙烯管、交联聚乙烯管等几种，其中，耐热聚乙烯管因具有耐低温性、热稳定性佳、抗冲击性能优良、柔韧性好和可回收再利用等优点，而成为了研究的热点。但是耐热聚乙烯的热导率并不高，一般在0.4W/(m
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k)左右，因此，如何提高聚乙烯管材的导热性能，是本领域的研究重点。此外，为了更好地拓展聚乙烯管材的应用范围，如何进一步提高聚乙烯管材的力学性能，也是本领域的研究重点。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种导热聚乙烯管材及其制备方法，本专利技术提供的导热聚乙烯管材具有优异的导热性能和力学性能。
[0005]本专利技术提供了一种导热聚乙烯管材，由聚乙烯复合材料经过双层共挤出制成；
[0006]所述聚乙烯复合材料的成分包括聚乙烯和偶联剂改性导热纤维；
[0007]所述偶联剂改性导热纤维中的导热纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和碳化硅纤维中的一种或多种，偶联剂为γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种；
[0008]所述双层共挤出的过程中，所用挤出机的机头外层口模保持旋转。
[0009]优选的，所述聚乙烯的重均分子量为10万～40万。
[0010]优选的，所述导热纤维的纤维长度为0.5～10mm；所述导热纤维的纤维直径为1～20μm。
[0011]优选的，以重量份数计，所述聚乙烯在导热聚乙烯管材中的含量为56～93份，所述导热纤维在导热聚乙烯管材中的含量为5～40份，所述偶联剂在导热聚乙烯管材中的含量为2～4份。
[0012]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的导热聚乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将聚乙烯复合材料加入到双层管挤出机中，在机头外层口模旋转条件下进行双层共挤出，得到导热聚乙烯管材。
[0014]优选的，所述聚乙烯复合材料按照以下步骤制备得到：
[0015]聚乙烯和偶联剂改性导热纤维在共混挤出机中熔融共混挤出，得到聚乙烯复合材料。
[0016]优选的，所述共混挤出机的转速为200～350r/min；所述共混挤出机的加工温度为160～185℃。
[0017]优选的，所述偶联剂改性导热纤维按照以下步骤制备得到：
[0018]将偶联剂的溶液喷涂到导热纤维表面，干燥，得到偶联剂改性导热纤维。
[0019]优选的，所述双层管挤出机的机头外层口模旋转速度为5～60r/min，轴向牵引速度为300～400mm/min。
[0020]优选的，所述双层管挤出机的机筒温度为160～200℃，口模温度为155～190℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了一种导热聚乙烯管材及其制备方法。本专利技术提供的导热聚乙烯管材由聚乙烯复合材料经过双层共挤出制成；所述聚乙烯复合材料的成分包括聚乙烯和偶联剂改性导热纤维；所述偶联剂改性导热纤维中的导热纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和碳化硅纤维中的一种或多种，偶联剂为γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述双层共挤出的过程中，所用挤出机的机头外层口模保持旋转。本专利技术通过使用偶联剂对导热纤维进行化学改性使纤维含有活性官能团，从而可与聚乙烯基质发生反应性共混形成有效的分子结合，避免了导热纤维在基质中聚集所导致的一系列问题。在此基础上，通过在材料共混挤出的过程中使机头外层口模保持旋转，可以使材料在轴向牵引流动的基础上叠加环向拖曳流动，从而使材料在共混挤出过程中流动方向偏离轴向，再结合导热纤维本身的纤维结构，可以使共混挤出的管材在微观层面形成聚乙烯的串晶结构，并且内外层不同的挤出工况还可以使管材在宏观层面形成导热三维网络结构，进而大幅提升管材的导热性能和综合力学性能。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供了一种导热聚乙烯管材，由聚乙烯复合材料经过双层共挤出制成；所述聚乙烯复合材料的成分包括聚乙烯和偶联剂改性导热纤维。
[0024]在本专利技术提供的导热聚乙烯管材中，所述聚乙烯的重均分子量优选为10万～40万，具体可为10万、11万、12万、13万、14万、15万、16万、17万、18万、19万、20万、21万、22万、23万、24万、25万、26万、27万、28万、29万、30万、31万、32万、33万、34万、35万、36万、37万、38万、39万或40万。
[0025]在本专利技术提供的导热聚乙烯管材中，所述聚乙烯在导热聚乙烯管材中的含量为56～93重量份，具体可为56重量份、57重量份、58重量份、59重量份、60重量份、61重量份、62重量份、63重量份、64重量份、65重量份、66重量份、67重量份、68重量份、69重量份、70重量份、71重量份、72重量份、73重量份、74重量份、75重量份、76重量份、77重量份、78重量份、79重
量份、80重量份、81重量份、82重量份、83重量份、84重量份、85重量份、86重量份、87重量份、88重量份、89重量份、90重量份、91重量份、92重量份或93重量份。
[0026]在本专利技术提供的导热聚乙烯管材中，所述偶联剂改性导热纤维由导热纤维经过偶联剂改性处理制成，优选由偶联剂溶液喷涂到导热纤维表面后干燥制成。其中，所述导热纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和碳化硅纤维中的一种或多种；所述导热纤维的纤维长度优选为0.5～10mm，具体可为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm；所述导热纤维的纤维直径优选为1～20μm，具体可为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热聚乙烯管材，由聚乙烯复合材料经过双层共挤出制成；所述聚乙烯复合材料的成分包括聚乙烯和偶联剂改性导热纤维；所述偶联剂改性导热纤维中的导热纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和碳化硅纤维中的一种或多种，偶联剂为γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述双层共挤出的过程中，所用挤出机的机头外层口模保持旋转。2.根据权利要求1所述的导热聚乙烯管材，其特征在于，所述聚乙烯的重均分子量为10万～40万。3.根据权利要求1所述的导热聚乙烯管材，其特征在于，所述导热纤维的纤维长度为0.5～10mm；所述导热纤维的纤维直径为1～20μm。4.根据权利要求1所述的导热聚乙烯管材，其特征在于，以重量份数计，所述聚乙烯在导热聚乙烯管材中的含量为56～93份，所述导热纤维在导热聚乙烯管材中的含量为5～40份，所述偶联剂在导热聚乙烯管材中的含量为2～4份。5.一种权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：于彦存，张也，史和昌，韩常玉，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：