[发明专利]一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料方法及其组合物

说明书

技术领域

一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料方法及其组合物，属于高分子加工材料领域，主要涉及一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料方法及其组合物。

背景技术

地源热泵是一种利用地球浅层资源（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节能的空调系统。它利用铺设在土壤、地表水等中的换热管道，实现空调房间和土壤、地表水等的换热，以达到建筑空调的效果。地源热泵中央空调系统是目前国际上最先进的中央空调系统，可节省大量的运行费用和维护费用。地源热泵系统工作时，热量传递的温差全年基本恒定，并且远远大于空气源热泵的传热温差。为提高地源热泵系统换热效率，应采用导热性能好的换热管道，即采用高导热换热管道在达到同样换热效果时可减少换热管数量，同时管道需要耐压、耐腐蚀、具有优良的长期性能。现有导热聚乙烯管材的导热性能并不理想，其主要原因是，在生产过程中石墨易造成分散不均的现象，从而降低了管材的导热性能和力学性能。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料的方法，该方法可提高导热聚乙烯母料的力学性能和导热性能，且保证导热聚乙烯母料可具有较好的热稳定性能。

本发明解决上述技术问题提供的技术方案为：该一种超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料，其特征在于，所述原料按如下重量份添加：聚乙烯100～150份，抗氧剂0.1～5份，热稳定剂含量0～5份，石墨50～300份，偶联剂0.5～4份，稀释剂30～300份；偶联剂与稀释剂重量份之比为1：（50～250）。

优选的，所述原料按如下重量份添加：聚乙烯100份，抗氧剂1～3份，热稳定剂含量0.5～3份，石墨100～200份，偶联剂1～4份，稀释剂100～300份；所述偶联剂与稀释剂重量份之比为1：（60～125）。

优选的，所述原料按如下重量份添加：聚乙烯100份，抗氧剂2～3份，热稳定剂含量0.5～1份，石墨100～200份，偶联剂2～4份，稀释剂200～300份；所述偶联剂与稀释剂重量份之比为1：（60～85）。

所述聚乙烯为一种乙烯—α烯烃共聚物或者两种乙烯—α烯烃共聚物的混合物，密度0.915～0.950g/cm³，熔体质量流动速率（2.16Kg砝码）1～30g/10min。聚乙烯中乙烯—α烯烃共聚物至少有一种为粉状。

所述石墨为胶体石墨，粒径为800～1200目。

所述偶联剂为三（二辛基焦磷酰氧基）钛酸异丙酯、二（二辛基磷酰氧基）钛酸乙二酯、二异硬脂酰基钛酸乙二酯或γ―氨丙基三乙氧基硅烷。

所述稀释剂为丙酮或乙醇。

所述热稳定剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。

本发明超声波处理石墨制备导热聚乙烯母料的制备方法，采用如下步骤：

1）对石墨进行超声波处理：将偶联剂和热稳定剂加入到稀释剂中混匀，然后加入石墨，使石墨与偶联剂、稀释剂和热稳定剂混合呈乳液状，施加超声波，超声波强度100～1000瓦，处理时间5～50min，处理完成后进行干燥；

2）将聚乙烯、抗氧剂按上述比例加入盛有处理后石墨的高速搅拌机中，经5～15min高速混合后卸料，获得混配好的原料；

3）将混配好的原料加入挤出机中混合、造粒、挤出，温度范围为160～250℃。

步骤1）中所述的超声波处理，其超声波强度200～800瓦，处理时间20～40min。

步骤1）中所述的干燥为真空抽滤干燥、真空烘箱干燥或自然干燥。

本发明还提供了一种导热聚乙烯组合物，其特征在于：各组分配比（重量份）为：聚乙烯管材料100份，权利要求1～8任一项所述超声波处理石墨聚乙烯母料60～200份。

所述聚乙烯管材料预测静液压强度置信下限σ_LPL数值应≥8.0MPa。为保证上述聚乙烯管材料具有良好的长期静液压强度，其聚乙烯管材料预测静液压强度置信下限σ_LPL数值应≥8.0MPa。

所述聚乙烯管材料为耐热聚乙烯（PE-RT）。优选符合ISO22391要求的PE-RTⅡ型树脂。聚乙烯管材料应具有优异的耐压能力，PE-RT除具有优异的耐压能力外，还兼具有较高的耐热性能，是用于地源热泵换热管道材料优选的基础树脂。

所述导热聚乙烯组合物的拉伸强度>18MPa，氧化诱导期(OIT,200℃)>60min，导热系数>0.90W/m.k。