CN102558720A - 高导热氟塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高导热氟塑料及其制备方法和应用，所述高导热氟塑料成分的重量百分比为：PFA树脂60~90%、石墨5~30%、碳纤维1~30%，其中石墨和碳纤维需分别用偶联剂进行表面处理；其制备步骤为：①按重量百分比例称取各组分；②将石墨和碳纤维用偶联剂进行表面处理；③将处理后的石墨和碳纤维按比例与PFA树脂在高速搅拌机中混合；④将混合物料在螺杆挤出机中造粒；所制备的高导热氟塑料可在管子制造中进行应用。本发明的积极效果是：制作出来的氟塑料管强度高、耐热性好、表面不结垢、耐酸、耐碱、耐强氧化性。

Description

高导热氟塑料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物领域，具体而言是一种高导热氟塑料及其制备方法和应用。

背景技术

石化、冶金、机械制造行业常常会碰到强腐蚀性的介质，因此，金属材料的使用受到了很大的局限性，而高分子材料是一种很好的替代品。氟塑料因其耐高温、耐老化性及优良的耐腐蚀性在石油化工领域受到广泛的应用。但是，由于氟塑料的导电和导热性能相对于金属材料有很大差距，因而限制了其在传热设备上的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服氟塑料导热性差的不足，提供一种高导热氟塑料；本发明的第二个目的是，提供所述高导热氟塑料的一种制备方法；本发明的第三个目的是提供高导热氟塑料的新的用途。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高导热氟塑料，其特征在于，所含成分的重量百分比为：

PFA树脂      60~90%

石墨              5~30%

碳纤维          1~30%；

所述石墨为高纯鳞片石墨；

所述碳纤维为石墨纤维，所述纤维的直径小于0.1mm、长度小于0.5mm。

所述石墨和所述碳纤维在使用前应分别用偶联剂进行表面处理。

所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，其用量分别为所述石墨重量和所述碳纤维重量的0.5～2%。

一种高导热氟塑料的制备方法，其特征是，其制备步骤为：

（1）配料

按重量百分比称取各成分：PFA树脂     60~90%；石墨    5~30%；碳纤维  1~30%；

（2）表面处理

①将石墨和偶联剂加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为5～15分钟，所述石墨和偶联剂的重量比例为：石墨 : 偶联剂=100 : 0.5～2；

②将碳纤维和偶联剂按所述比例加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为5～15分钟, 所述碳纤维和偶联剂的重量比例为：碳纤维 : 偶联剂=100 : 0.5～2；

（3）单料混合

将经过表面处理的石墨和碳纤维按步骤（1）所述的重量百分比与PFA树脂在高速搅拌机中混合，混合5～30分钟后出料，获得混合物料；

（4）造粒

将步骤（3）获得的混合物料投入螺杆挤出机中造粒，造粒的温度控制在340~400℃之间，粒子的直径为1～5mm。

一种高导热氟塑料在管子制造中的应用。

本发明的积极效果是：用高导热氟塑料制造的氟塑料管具有强度高、耐热性和导热性好、表面不结垢、耐酸、耐碱、耐强氧化性的优点，可用于制作管束式热交换器。这种换热器可用于石化行业中易结垢物料、电镀行业中各种镀液的加热或冷却。 

具体实施方式

以下提供本发明的具体实施方式，但是，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1

一种高导热氟塑料，其所含成分的重量百分比为：

PFA树脂      78%

石墨              11%

碳纤维          11%；

所述的PFA树脂采用杜邦公司生产的PFA340树脂；

所述的石墨采用高纯天然鳞片石墨，其粒度为0.5～5μm；

所述的碳纤维采用400目石墨纤维；

所述的石墨和碳纤维在使用前应分别用偶联剂进行表面处理；所述偶联剂采用KH570硅烷偶联剂。

所述高导热氟塑料的具体制备步骤为：

（1）配料

按重量百分比称取各成分；

（2）表处理

①将鳞片石墨和KH570硅烷偶联剂加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为15分钟。KH570硅烷偶联剂的用量为鳞片石墨重量的0.5～2%；

②将石墨纤维和KH570硅烷偶联剂加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为15分钟。KH570硅烷偶联剂的用量为鳞片石墨重量的0.5～2%；

（3）单料搅拌

将经过表面处理的鳞片石墨和石墨纤维按所述比例与PFA树脂在高速搅拌机混合，混合25分钟后出料；

（4）造粒

将步骤（3）所得的混合物料在螺杆挤出机中造粒，造粒的温度控制在360℃，粒子的粒度大小为3.5mm。

将造粒后的颗粒在塑料挤出机上挤成公称直径为10mm，壁厚为0.8mm的管子，挤出温度控制在370℃。经测试该换热管的表面粗糙度小于Ra3.2，导热系数达到2.13W/m·℃。

实施例2

一种高导热氟塑料，其所含成分的重量百分比为：

PFA树脂      60%

石墨              30%

碳纤维          10%；

所述的PFA树脂采用杜邦公司生产的PFA340树脂；所述的石墨采用高纯天然鳞片石墨，其粒度为0.5～5μm；所述的碳纤维采用200目石墨纤维；所述石墨和碳纤维在使用前的表面处理同实施例1。

其制备步骤同实施例1。

将造粒后的颗粒在塑料挤出机上挤成公称直径为10mm，壁厚为1.2mm的管子，挤出温度控制在385℃。经测试该换热管的表面粗糙度小于Ra3.2，导热系数达到4.13W/m·℃。

实施例3

一种高导热氟塑料，其所含成分的重量百分比为：

PFA树脂      90%

石墨              7%

碳纤维          3%；

所述的PFA树脂采用杜邦公司生产的PFA340树脂；所述的石墨采用高纯天然鳞片石墨，其粒度为0.5～5μm；所述的碳纤维采用400目石墨纤维；所述石墨和所述碳纤维在使用前的表面处理同实施例1。

其制备步骤同实施例1。 

Claims (5)

1.一种高导热氟塑料，其特征在于，所含成分的重量百分比为：

PFA树脂     60~90%；

石墨      5~30%；

碳纤维  1~30%；

所述石墨为高纯鳞片石墨；

所述碳纤维为石墨纤维，所述纤维的直径小于0.1mm、长度小于0.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种高导热氟塑料，其特征在于，所述石墨和所述碳纤维在使用前应分别用偶联剂进行表面处理。

3.根据权利要求2所述的一种高导热氟塑料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，其用量分别为所述石墨重量和所述碳纤维重量的0.5～2%。

4.一种如权利要求1所述的高导热氟塑料的制备方法，其特征在于，其制备步骤为：

（1）配料

按如权利要求1所述的重量百分比称取各成分：PFA树脂      60~90%；石墨   5~30%；碳纤维 1~30%；

（2）表面处理

①将石墨和偶联剂加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为5～15分钟，所述石墨和偶联剂的重量比例为：石墨 : 偶联剂=100 : 0.5～2；

②将碳纤维和偶联剂按所述比例加入到高速搅拌机中，搅拌的时间为5～15分钟, 所述碳纤维和偶联剂的重量比例为：碳纤维 : 偶联剂=100 : 0.5～2；

（3）单料混合

将经过表面处理的石墨和碳纤维按步骤（1）所述的重量百分比与PFA树脂在高速搅拌机中混合，混合5～30分钟后出料，获得混合物料；

（4）造粒

将步骤（3）获得的混合物料投入螺杆挤出机中造粒，造粒的温度控制在340~400℃之间，粒子的直径为1～5mm。

5.一种如权利要求1所述的高导热氟塑料在管子制造中的应用。