[發明專利]一種含石墨導熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物

有效

• 申請號: 201210231552.4
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103524859A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 謝建玲;解理潔;王秀麗;鞠偉;孟慶賓;陳文海
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/04;C08K3/04;C08J3/22;F16L9/12
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

一種含石墨導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用領域，主要涉及一種含石墨導熱聚乙烯母料及其制備方法，以及采用該含石墨導熱聚乙烯母料制備的導熱聚乙烯組合物。

背景技術

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能的空調系統。它利用鋪設在土壤、地表水等中的換熱管道，實現空調房間和土壤、地表水等的換熱，以達到建筑空調的效果。地源熱泵中央空調系統是目前國際上最先進的中央空調系統，可節省大量的運行費用和維護費用。地源熱泵系統工作時，熱量傳遞的溫差全年基本恒定，并且遠遠大于空氣源熱泵的傳熱溫差。為提高地源熱泵系統換熱效率，應采用導熱性能好的換熱管道，即采用高導熱換熱管道在達到同樣換熱效果時可減少換熱管數量，同時管道需要耐壓、耐腐蝕、具有優良的長期性能。為此，近年來已有許多研究者開發高導熱地源熱泵系統用管道。專利CN1102199321A提出一種高導熱聚乙烯管道的配方，其配方中使用的聚乙烯、石墨、潤滑劑與本發明不同，其石墨含量與本發明的導熱聚乙烯組合物中石墨含量不同，其制備方法與本發明不同，專利CN1102199321A生產的高導熱聚乙烯地源熱泵系統用管道，耐熱系數可達到0.65（W/m.K），本發明生產的地源熱泵用聚乙烯管材和導熱聚乙烯板材或片材的導熱性能和力學性能遠高于專利CN1102199321A，綜合性能優異；專利CN102128316A公開了一種高熱導率耐熱聚乙烯塑料管，是由PE-RT與導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熱聚乙烯管材，該專利同專利CN1102199321A，并未對導熱材料（石墨）及處理方法進行具體研究和限定，而導熱材料的品種及其處理方法是影響復合材料導熱性能及其組合物力學性能的關鍵因素之一；并且未對聚乙烯其進行進一步研究和要求。管材、板材、片材在地下鋪設后，如出現故障需耗費大量人力物力進行挖掘更換，同時對環境也會造成一定的污染與破壞。尤其是導熱聚乙烯管材，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熱性能的同時，應具有較好的力學性能和耐壓能力。

發明內容：

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種含石墨導熱聚乙烯母料及其制備方法和組合物，采用該含石墨導熱聚乙烯母料制備的導熱聚乙烯組合物，適用于生產地源熱泵用聚乙烯管材、高耐壓、導熱聚乙烯板材或片材，用于地源熱泵系統以及各種換熱器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該一種含石墨導熱聚乙烯母料，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，所述偶聯劑與稀釋劑按重量比1：（0.5～50）加入。

優選的，一種含石墨導熱聚乙烯母料，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，所述偶聯劑與稀釋劑按重量比1：（1～20）加入。

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。

所述聚乙烯粉料或粒料選用密度為0.915～0.950g/cm³，熔體質量流動速率為（2.16Kg砝碼）1～30g/10min的乙烯-α-烯烴共聚物。

所述偶聯劑選用三（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、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯或γ―氨丙基三乙氧基硅烷中的一種。

所述的稀釋劑選用液體石蠟、丙酮或乙醇的一種。

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。

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。

本發明的含石墨導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℃，攪拌2～10min；再將聚乙烯粉和抗氧劑加入高速攪拌機中，經5～15min高速混合后卸料，將混配好的原料加入擠出機中，160～250℃下擠出造粒，即獲得含石墨導熱聚乙烯母料。

一種導熱聚乙烯組合物，其特征在于，各組分配比（重量份）為：聚乙烯100份，權利要求1～8任一項所述含石墨導熱聚乙烯母料60～200份，加工助劑0～20份。