耐热聚乙烯基导热复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种耐热聚乙烯(PERT)基导热复合材料及其制备方法，主要用于地面辐射供暖管材。
【背景技术】
[0002]目前，地面辐射供暖塑料管材品种主要有PERT管、PPR管，PEX管，XPAP管、PB管等。PERT管材与其他几种管材相比具有很多优点:具有可热熔连接，能够很好地满足地面辐射供暖管材不允许有接头的要求；耐低温性和柔韧性好，弯曲半径可以小到管道外径的5倍；冬季低温施工不会出现冷脆现象；其热稳定性和抗冲击性能优良，且可回收再利用。
[0003]PERT管材的热导率约为0.4W/(m.K)，为了更好地提高PERT管材的热导性能，提高其散热速率，在满足PERT管材良好的力学性能的基础上，提高PERT管材的热导率十分关键。
[0004]目前，提高PERT管材的热导率的方法主要是通过加入导热性物质实现的，即加入导热填料，如ZnO、氮化铝(AlN)、A1203、氧化镁(MgO)、石墨等。即将导热填料与高分子基体通过熔融共混混合均匀而获得导热性能。
[0005]导热填料在高分子基体中能否形成导热网络决定了复合材料的导热能力，所以在填料用量较少的时候，不能够在基体中形成导热通路，不能大幅度提高复合材料的热导率。当导热填料增加到一定量时，体系中形成导热网络，可以充分提高复合材料的热导率。
【发明内容】
[0006]针对上述存在的技术问题，解决材料因相变时容易发生渗漏及提高材料的热释放效率，本发明提供一种耐热聚乙烯基导热复合材料及其制备方法，该复合材料能提高复合材料的导热性能，满足地面辐射供暖管材的散热要求。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0008]本发明耐热聚乙烯基导热复合材料，由下述质量份的原料制成:
[0009]耐热聚乙烯:100份
[0010]导热填料:60?80份。
[0011]进一步地，所述导热填料是经硅烷偶联剂表面处理的改性导热填料。
[0012]进一步地，所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
[0013]进一步地，所述改性导热填料为氧化锌、氧化铝或石墨。
[0014]本发明耐热聚乙烯基导热复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0015](I)取导热填料质量的1-3%的硅烷偶联剂，在水中乳化20-30分钟，再与导热填料混合，放入烘箱在80-100°C下干燥至恒重，除去游离水后再升温至110-120°C，再次干燥至恒重，使导热填料表面与偶联剂中的羟基缩合；
[0016](2)将耐热聚乙烯和改性后的导热填料高速混合机中混合10-20分钟，混合后物料经挤出造粒得到导热复合材料。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]本发明以PERT作为基体，以ZnO、Al2O3、石墨中的一种作为填料，使填料与基体高度分散和混合，形成导热网链。本发明的复合材料加工性能优良、耐热性好、生产成本较低，导热系数0.95?1.45W/(m.K)，可以满足地面辐射供暖管材的需求。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明进行详细描述。
[0020]实施例1:本发明由下述质量份的原料制成:
[0021]耐热聚乙烯(PERT):100份
[0022]导热填料:60份。
[0023]所述导热填料是经硅烷偶联剂表面处理的改性导热填料。
[0024]所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
[0025]所述导热填料为氧化锌(ZnO)。
[0026]本发明耐热聚乙烯基导热复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0027](I)取导热填料质量的2%的硅烷偶联剂，在水中乳化30min，再将其加入ZnO填料中高速搅拌，混合均匀30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水后再升温至IlO0C,再次干燥至恒重，使导热填料表面与偶联剂中的羟基缩合；
[0028]将得到的改性ZnO填料60份和耐热聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为0.95W/(m.K)，试样拉伸强度为20MPa。
[0029]实施例2:本例与实施例1不同的是:本例中取导热填料质量的I %的硅烷偶联剂，在水中乳化30min,再将其加入导热填料ZnO中高速搅拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性ZnO填料80份和耐热聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为1.17W/ (m.K)，试样拉伸强度为18.5MPa。
[0030]实施例3:本例与实施例1不同的是:本例导热填料为A1203。取导热填料质量的3%的硅烷偶联剂，在水中乳化30min，再将其加入导热填料Al2O3填料中高速搅拌，混合均匀30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性A1203填料60份和耐热聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为1.06W/(m.K)，试样拉伸强度为21.5MPa。
[0031]实施例4:本例与实施例1不同的是:本例导热填料为A1203。取导热填料质量的2%的硅烷偶联剂，在水中乳化30min，再将其加入导热填料Al2O3填料中高速搅拌，混合均匀30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性A1203填料80份和耐热聚乙稀100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为1.15W/ (m.K)，试样拉伸强度为20MPa。
[0032]实施例5::本例与实施例1不同的是:本例导热填料为石墨。取导热填料质量的1.5%的娃烧偶联剂，在水中乳化30min，再将其加入导热填料石墨中高速搅拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性石墨填料60份和耐热聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为L2W/(m.K)，试样拉伸强度为20MPa。
[0033]实施例6::本例与实施例1不同的是:本例导热填料为石墨。取导热填料质量的3%的娃烧偶联剂，在水中乳化30min，再将其加入石墨填料中高速搅拌，混合均勾30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至110°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性石墨填料80份和耐热聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为1.45W/ (m.K)，试样拉伸强度为17MPa。
[0034]实施例7:本例与实施例1不同的是:本例导热填料为石墨。取导热填料质量的2%的娃烧偶联剂，在水中乳化20min，再将其加入石墨填料中高速搅拌，混合均勾30min后，放入烘箱在80°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至120°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性混合填料70份和耐热聚乙烯100份高速混合lOmin，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为
1.24/ (m.K)，试样拉伸强度为19.5MPa。
[0035]实施例8:本例与实施例1不同的是:本例中取导热填料质量的I %的硅烷偶联剂，在水中乳化15min，再将其加入氧化锌填料中高速搅拌，混合均匀30min后，放入烘箱在100°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至115°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性混合填料65份和耐热聚乙烯100份高速混合20min，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为0.98W/(m.K)，试样拉伸强度为19.2MPa。
[0036]实施例9:本例与实施例1不同的是:本例导热填料为氧化铝。取导热填料质量的3%的硅烷偶联剂，在水中乳化12min，再将其加入氧化铝填料中高速搅拌，混合均匀30min后，放入烘箱在90°C下干燥至恒重，除去游离水，再将烘箱温度升高至118°C，再次干燥至恒重，使填料表面与偶联剂中的羟基缩合。将得到的改性混合填料75份和耐热聚乙烯100份高速混合18min，混合物料经挤出成型得到导热复合材料。该导热复合材料的热导率为
1.12ff/(m.K)，试样拉伸强度为20.8MPa。
【主权项】
1.一种耐热聚乙烯基导热复合材料，其特征在于:由下述质量份的原料制成: 耐热聚乙烯:100份 导热填料:60?80份。2.根据权利要求1所述耐热聚乙烯基导热复合材料，其特征在于:所述导热填料是经硅烷偶联剂表面处理的改性导热填料。3.根据权利要求2所述耐热聚乙烯基导热复合材料，其特征在于:所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。4.根据权利要求1所述耐热聚乙烯基导热复合材料，其特征在于:所述导热填料为氧化锌、氧化铝或石墨。5.根据权利要求1所述耐热聚乙烯基导热复合材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)取导热填料质量的1-3%的硅烷偶联剂，在水中乳化20-30分钟，再与导热填料混合，放入烘箱在80-100°C下干燥至恒重，除去游离水后再升温至110-120°C，再次干燥至恒重，使导热填料表面与偶联剂中的羟基缩合； (2)将耐热聚乙烯和改性后的导热填料高速混合机中混合10-20分钟，混合后物料经挤出造粒得到导热复合材料。
【专利摘要】一种耐热聚乙烯基导热复合材料及其制备方法，属于材料技术领域。复合材料由下述质量份的原料制成：耐热聚乙烯：100份；导热填料：60～80份。本发明以PERT作为基体，以ZnO、Al2O3、石墨中的一种作为填料，使填料与基体高度分散和混合，形成导热网链。本发明的复合材料加工性能优良、耐热性好、生产成本较低，导热系数0.95～1.45W/(m﹒K)，可以满足地面辐射供暖管材的需求。
【IPC分类】C08K9/06, C08L23/06, C08K3/22, C08K3/04
【公开号】CN104893068
【申请号】CN201510264113
【发明人】谷亚新, 宋玉博, 王晴, 乔麟奇, 刘运学, 桂建锋
【申请人】沈阳建筑大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月21日