CN103224663A - 一种低耗能塑料地暖管材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一管道管材，特别是一种低耗能塑料地暖管材，以及该管材的制备方法。一种低耗能塑料地暖管材，它是由质量比为1:50的高分子母料粒料与耐热聚乙烯粒料制备而成，其中高分子母料粒料是由下述原料按所述重量份数制备而成：金属粉末或金属氧化物粉末3-25份、耐热聚乙烯粉料为65-95份、偶联剂KH-550为2份、增塑剂1份。本发明管材具有热稳定性和长期耐静压能力、抗冲击性能好的特点，具有良好柔韧性，易于施工，安装便利，管道热传导系数高，可节约能源，卫生性能优良，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及管道管材，特别是一种低耗能塑料地暖管材，以及该管材的制备方法。
背景技术
目前国内地暖辐射采暖常用的管材主要有铝塑管、PE-Xa管、PE-RT等多种，相对来讲，PE-RT地暖管的性能与性价比方面均优于其他两种， PE-RT地暖管即耐热聚乙烯管，耐热聚乙烯是一种可以用于热水管的非交联聚乙烯，这是一种采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种聚乙烯产品，该材料采用辛烯作为共聚单体，在聚合反应过程中对聚乙烯分子链上支链的数目和分布精确控制，赋予该材料独特的分子结构，材料的耐热、耐静压性能、耐应力开裂性均得到大幅度的强化。PE-RT地暖管具有易加工、可焊接、柔韧性好等优点，在导热系数方面，PE-RT能达到0.4 W/(m·K)，但是目前管材还存在一下技术问题：导热系数较小，散热效果及散热速度还有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低耗能塑料地暖管材，它解决了现有耐热聚乙烯地暖管材导热性差、散热效果及散热速度差的技术问题，本发明导热性好、散热快、节能、环保。
为了解决上述技术问题，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种低耗能塑料地暖管材，它是由质量比为1:50的高分子母料粒料与耐热聚乙烯粒料制备而成，其中高分子母料粒料是由下述原料按所述重量份数制备而成：金属粉末或金属氧化物粉末 3-25份、耐热聚乙烯粉料为65-95份、偶联剂 KH-550为2份、增塑剂1份。
上述的高分子母料粒料是由下述原料按所述重量份数制备而成：金属粉末或金属氧化物粉末15份、耐热聚乙烯粉料为80份、偶联剂 KH-550为2份、增塑剂1份。
上述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异癸酯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的任意一种。
上述的金属粉末或金属氧化物粉末的热导率在100W/m·K以上。
上述的金属粉末或金属氧化物粉末为铜粉末、银粉末、镁粉末、铝粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末中的任意一种。
一种低耗能塑料地暖管材的制备方法，取符合所述重量份数金属粉末或金属氧化物粉末和偶联剂 KH-550通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.1-0.5份的质量百分比浓度为99％乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥1.5-2.5小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与符合所述重量份数的耐热聚乙烯粉料及增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取符合所述重量份数的高分子母料粒料及耐热聚乙烯粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为78-82℃,时间为3-4小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。
由于采用上述技术方案，使得本发明具有如下优点和效果：
由于管材中加入了热导率较高的金属粉末或金属氧化物粉末聚乙烯母料，使管材各原料产生协同作用，使得管材的导热性得到提高，在安装过程中可以节省增大管材铺设间距，同样达到供暖效果，从而达到节省材料，且节省热量，使热量不浪费，另外在生产金属粉末或金属氧化物粉末高分子母料时加入偶联剂KH-550，使金属粉末或金属氧化物粉末和耐热聚乙烯粉料的相容性提高。
本发明管材具有热稳定性和长期耐静压能力、抗冲击性能好的特点，具有良好柔韧性，易于施工，安装便利，管道热传导系数高，可节约能源，卫生性能优良，既节能又环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为本发明的几个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
下述实施例中的方法，如无特别说明，均为常规方法。
下述的实施例中的百分含量如无特别说明，均为质量百分含量。
实施例1
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取30g铜粉末和20g 偶联剂 KH-550（美国联碳公司A―1100）通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.5g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与950g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为78℃,时间为4小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例2
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取150g氧化铝粉末和20g 偶联剂 KH-550（日本信越KBM-903）通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.4g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与800g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为80℃,时间为3.5小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例3
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取250g镁粉末和20g 偶联剂 KH-550（日本信越KBM-903）通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.3g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥1.5小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与650g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为82℃,时间为3小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例4
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取30g铝粉末和20g 偶联剂 KH-550通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.1g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2.5小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与650g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二庚酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为82℃,时间为3.2小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例5
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取250g铝粉末和20g 偶联剂 KH-550通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.5g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2.5小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与950g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二异癸酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为78℃,时间为3.8小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例6
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取100g氧化铝粉末和20g 偶联剂 KH-550（日本信越KBM-903）通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.25g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2.3小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与750g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为81℃,时间为3.4小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例7
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取200g银粉末和20g 偶联剂 KH-550通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.35g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥1.8小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与700g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g已二酸二辛酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为79℃,时间为3.7小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例8
低耗能塑料地暖管材的制备方法，取180g氧化镁粉和20g 偶联剂 KH-550（美国联碳公司A―1100）通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.45g质量百分比浓度为99％的乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥2.2小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与850g耐热聚乙烯（PE-RT）粉料及10g已二酸二辛酯作为增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取10g制备好的高分子母料粒料及500g耐热聚乙烯（PE-RT）粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为77℃,时间为3.6小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。管材进行盘卷，切割成标准长度。
实施例1-8任意一个实施例中的共挤机的挤出温度见表1。
挤出温度如下：表1
| 温度段 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | Ⅴ | 模具1 | 模具1 | 模具1 |
| 温度(℃) | 160～180 | 165～185 | 175～190 | 190～210 | 195～215 | 190～220 | 185～200 | 190～210 |
实施例1-8制得的管材采用本领域常规方法进行检测，检测结果如表2所示。
表2
| 序 号 | 项 目 | 技 术 要 求 |
| 1 | 纵向回缩率110，%) | ≤2% |
| 2 | 熔体流动速率(190℃，5kg，g/10min) | 变化率≤原料的30% |
| 3 | 静液压试验(20℃，1h) | 无渗漏、无破裂 |
| 4 | 静液压试验(95℃，165h) | 无渗漏、无破裂 |
| 5 | 热导率（W/m·K）， | 0.95以上 |
实施例1-8所选用原料的特点如下：
耐热聚乙烯粉料和粒料具有以下特点：密度0.930～0.935/cm3、熔融指数(190℃，5kg)不大于0.65g/10min、拉伸屈服强度(50mm/min)不低于2.5MPa、断裂伸长率(50mm/min)不低于350%。
金属粉末或金属氧化物粉末有以下特点：热导率100W/m·K以上。
偶联剂KH-550（其中美国联碳公司A―1100、日本信越KBM-903最佳），无色或微黄色透明液体,通用性强，可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作稀释剂。可溶于水，在水中水解，沸点217℃，密度P25'g/m1 0.946,折光率ND25：1.4205,闪点104℃,分子量221.4 含量≥97%。
Claims (6)
1.一种低耗能塑料地暖管材，其特征在于它是由质量比为1:50的高分子母料粒料与耐热聚乙烯粒料制备而成，其中高分子母料粒料是由下述原料按所述重量份数制备而成：金属粉末或金属氧化物粉末 3-25份、耐热聚乙烯粉料为65-95份、偶联剂 KH-550为2份、增塑剂1份。
2.根据权利要求1所述的一种低耗能塑料地暖管材，其特征在于所述的高分子母料粒料是由下述原料按所述重量份数制备而成：金属粉末或金属氧化物粉末15份、耐热聚乙烯粉料为80份、偶联剂 KH-550为2份、增塑剂1份。
3.根据权利要求1或2所述的一种低耗能塑料地暖管材，其特征在于所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯、邻苯二甲酸二异癸酯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种低耗能塑料地暖管材，其特征在于所述的金属粉末或金属氧化物粉末的热导率在100W/m·K以上。
5.根据权利要求4所述的一种低耗能塑料地暖管材，其特征在于所述的金属粉末或金属氧化物粉末为上述的金属粉末或金属氧化物粉末为铜粉末、银粉末、镁粉末、铝粉末、氧化铝粉末、氧化镁粉末中的任意一种。
6.一种权利要求1或2所述低耗能塑料地暖管材的制备方法，取符合所述重量份数金属粉末或金属氧化物粉末和偶联剂 KH-550通过1000目筛后混合，混合后溶剂到0.1-0.5份的质量百分比浓度为99％乙醇溶剂中，常温下超声振荡120转/分钟，然后在真空干燥箱内，100℃下加热180分钟除去乙醇溶剂，取出后在40℃干燥1.5-2.5小时，冷却至常温，保存于干燥器内得高分子母料粉料，将高分子母料粉料与符合所述重量份数的耐热聚乙烯粉料及增塑剂加入到造粒机造粒得高分子母料粒料备用；取符合所述重量份数的高分子母料粒料及耐热聚乙烯粒料放入混料机中均匀混合，混合好后的原料放入烘箱中进行干燥，干燥温度为78-82℃,时间为3-4小时，将干燥后的物料通过共挤机挤出得管材。
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