CN110564061A - 一种石墨碳粉导热塑料管/板材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨碳粉导热塑料管/板材料，包括塑胶树脂、导热粉体，所述塑胶树脂选用共混、共溶或单种的氟塑料、聚丙烯、聚乙烯、橡胶粉、PVC，PU、PPS、PE、PP、PPR或ABS，所述导热粉体选用金刚石粉，硅粉，炭粉，石墨烯，炭纳米管，炭纤粉，石墨粉，炭化硅，膨胀石墨、硼粉(烯)、氮化硼、氮化硅、导热陶瓷粉、金属粉、各种磁粉，包括上述粉体的共混；其中，所述导热粉体包括粒径为的粉体和粒径为

Description

一种石墨碳粉导热塑料管/板材料及其制备工艺

技术领域

本发明属于导热塑料这个领域，特别是涉及一种耐腐蚀抗氧化的石墨碳粉导热塑料管/板材料及其制备工艺。

背景技术

随着工业化水平和技术水平的提高和普及，有了大量换热管的需求，同时也有了更多腐蚀性介质需要换热的要求，因此，制备导热性好又耐腐蚀的橡塑产品，特别是换热管，已经十分重要，橡塑材料是塑料材料的一种，这些管子要求无毒无污染甚至达到卫生级，成本低易推广使用，而且用后可回收利用没有废料污染，可广泛用于能源，环保，海水、淡化等领域，市场需求量极大。

这些塑胶导热材料的制备，可以是软体，也可以是硬体，抗老化性好，寿命长，抗辐射性好，阻燃性好，抗静电性好。导热性能是因为采用了导热粉体掺入塑胶料中，而导热粉体分散在塑胶体中的方式可以有造粒，也可在高温溶解树脂后粉体直接掺混分散的挤塑成型。目前，在导热塑料这个领域，耐腐蚀抗氧化的材料少，导热材料的使用寿命短，成本高，价格贵，尤其是使用常规抗氧化耐腐蚀的粉体成本特别高，对此，国内外现有解决方式是，使用膨胀石墨粉，膨胀石墨粉有一定的耐腐蚀性和抗氧化性、抗老化性、阻燃性，但是，较石墨碳粉的优良性能还有很远的距离。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的状况，提供一种高导热性，又耐腐蚀、抗氧化、抗老化、抗静电、阻燃、抗辐射，低成本的管板材料及其制备工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种石墨碳粉导热塑料管/板材料，包括塑胶树脂、导热粉体，所述塑胶树脂选用共混、共溶或单种的氟塑料、聚丙烯、聚乙烯、橡胶粉、PVC，PU、 PPS、PE、PP、PPR或ABS，所述导热粉体选用金刚石粉，硅粉，炭粉，石墨烯，炭纳米管，炭纤粉，石墨粉，炭化硅，膨胀石墨、硼粉(烯)、氮化硼、氮化硅、导热陶瓷粉、金属粉、各种磁粉，包括上述粉体的共混；其中，所述导热粉体包括粒径为的粉体和粒径为的超细粉体。尼龙由于耐水性差，慎重选用。

进一步，所述的超细粉体占所述导热粉体的

进一步，所述导热粉体包括0.1％至90％的石墨炭粉。

进一步，所述导热系数为1W/(m·K)以上。

进一步，所述材料包括多种长度规格的卡套接头,或焊接和螺纹，以及胶粘结和热熔连接。

一种石墨导热塑料管/板材料的制备工艺，包括以下步骤：

第一步，准备塑胶树脂和导热粉体，

第二步，在所述的树脂中加入粒径为的导热粉体，

第三步，再加入粒径为的超细粉体,然后进行混合，并在混合过程中加入分散剂帮助混合，可以用白油等溶剂帮助粉体混合，同时起到劳动保护和环境保护的作用，对于溶剂的回收，正好可以用本导热塑料管材和板材做的气体回收装置进行零排放回收。

第四步，将第三步分散和混合好的材料进行造粒，在造粒过程中，可以加入碳纤或者玻纤等纤维进行加强材料强度。

第五步，造粒后的粒子进入注塑机注塑成型。

进一步，所述第三步在分散和混合过程中，可以选用密炼机进行，或可以锤击分散，在分散过程中可以加入超声分散器进行辅助分散。

进一步，所述第四步在造粒过程中，加入碳纤或者玻纤等纤维。

进一步，所述第五步中的注塑成型，即进入制管机制管或者进入制板机制板。

本发明的有益效果是：本发明具有高导热性，又耐腐蚀、抗氧化、抗老化、抗静电、阻燃、抗辐射，低成本。

具体实施方式

下面本发明做进一步描述：该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明的一种石墨导热塑料管材和板材，其制备材料包括塑胶树脂、导热粉体等。

这些导热粉体是添加在所述塑胶树脂或高分子材料中的，它们分别是以下品种，金刚石粉，硅粉，炭粉，石墨烯，炭纳米管，炭纤粉，石墨粉，炭化硅，膨胀石墨，硼粉(烯)、氮化硼、氮化硅、金属粉各种碳粉、导热陶瓷粉等导热系数高、易分散的粉体。包括上述粉体的共混。

塑胶树脂可选用聚丙烯、乙烯、聚氯乙烯、密胺、工程塑料、氟塑料、橡胶粉、PPS、PE、PP、ABS，高温的可选用氟塑料等，低温的可选用PVC，PU， ABS等树脂，所述材料可以是共混或共溶树脂或单种的。尼龙由于耐水性差，慎重选用。

导热塑体可以很多种形状，如换热器是板式换热器，那要用型状为板状，如管式换热器那要用管材，而侵润式管式换热还可选用软管。

为保证导热性能，本发明的导热塑胶体，要尽量的增加导热粉体的加入量，这样有三种选择：

加颗粒粒径大的，必然加量比例变大，但塑胶体强度寿命会变差。加颗粒粒径小的，如几十纳米的粉体，这往往在实验时，由于只加了百分之几一下子就填满了塑胶高分子固有的空隙，这样塑胶在成型前就没有流动性。所以，加的题粒不能大，也不能小，经千百次试验，加主要以2-10μm粒径大小，也可适当补少量的0.001至2μm的粉体，这样，在保证了塑胶体物理强度性能下，有些可加入粉体至90％以下。

石墨型超细炭粉，导热塑料导热系数1W/(m·K)以上，上限不设。

石墨粉采用(并不限于)专利技术制备，专利分别是：专利号 2014101543363高纯度高细度石墨粉的制备方法及应用，专利号 2011102943656高纯度高细度石墨粉的制备方法及应用，专利号 2014101544309一种高纯度高细度石墨粉的制备方法

为了降低成本，使这种导热塑料能应用更广泛，这种导热管分为低温低压，指110摄氏度以下，0.5公斤压力以上；低温常压，指110摄氏度以下，0.5 公斤以下压力；高温低压，110度以上，0.5公斤以上；高温常压，110度以上， 0.5公斤以下。这四种类型，表压压差塑料体两侧双向均可。

这种管子的粗细可以8mm,4分，6分，1英寸等等标准，也可非标。

这种管子工程强度大，可以各种长度，但不主张长度超过6～15米。

这种管子有抗老化特性，可用寿命至少可用10年至15年。

为保证拆卸塑料管、板进行清洗，本专利设计选用不同长度的卡套接头，或插可以焊接或螺纹、胶粘结和热熔连接，也可插嵌。其可多次拆洗长期使用。

实施例一：

本发明的一个实施例为石墨炭粉塑料导热管，材料选用石墨炭粉和PPR (共聚聚丙烯)树脂。制备工艺：

在所述的PPR树脂中加入粒径为2μm的石墨炭粉，

再加入粒径为7μm的超细石墨炭粉粉体,然后进行混合，然后进入密炼机密炼，

达到混合均匀后，将上一步分散和混合好的材料进入双螺杆机进行造粒，在造粒过程中，可以加入碳纤或者玻纤等纤维，加入纤维的作用是增加材料强度。

造粒后的粒子进入制管机制管。

实施例二：

本发明的另一个实施例为选用石墨炭粉、聚丙烯树脂，在所述的树脂中加入粒径为20μm的石墨炭粉，再加入粒径为1μm的超细石墨炭粉的粉体,然后进行混合，造粒后的粒子进入进入制板机制板。其他工艺步骤及加工设备，均与实施例一相同。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种石墨碳粉导热塑料管/板材料，其特征在于，所述材料包括塑胶树脂、导热粉体，所述塑胶树脂选自共混、共溶或单种的氟塑料、聚丙烯、聚乙烯、橡胶粉、PVC，PU、PPS、PE、PP、PPR或ABS，所述导热粉体选自金刚石粉，硅粉，炭粉，石墨烯，炭纳米管，炭纤粉，石墨粉，炭化硅，膨胀石墨、硼粉(烯)、氮化硼、氮化硅、导热陶瓷粉、金属粉、各种磁粉的一种或多种；其中，所述导热粉体包括粒径为2～10μm的粉体和粒径为0.001μm～2μm的超细粉体。

2.如权利要求1所述的石墨碳粉导热塑料管/板材料，其特征在于，所述的超细粉体占所述导热塑料体的0.1～90％。

3.如权利要求1或2所述的石墨碳粉导热塑料管/板材料，其特征在于，所述导热粉体包括采用0.1％至90％的石墨炭粉。

4.如权利要求1所述的石墨导热塑料管/板材料，其特征在于，所述导热系数为1W/(m·K)以上。

5.如权利要求1所述的石墨碳粉导热塑料管/板材料，其特征在于，还包括多种长度规格的卡套接头，所述卡套接头与所述石墨碳粉导热塑料管/板，热熔，胶粘，以及焊接连接。

6.一种石墨导热塑料管/板材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，准备如权利要求1-8之一所述的塑胶树脂和导热粉体，

第二步，在所述的树脂中加入粒径为0.001μm～10μm的导热粉体，

第三步，再加入粒径为0.001μm～2μm的超细粉体,然后进行混合，可以用白油等溶剂帮助粉体混合，同时起到劳动保护和环境保护的作用，对于溶剂的回收，正好可以用本导热塑料管材和板材做的气体回收装置进行零排放回收。

第四步，将第三步分散和混合好的材料进行造粒；

第五步，造粒后的粒子进入注塑机注塑成型。

7.如权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述第三步在分散和混合过程中，可以选用密炼机进行，或可以锤击分散，在分散过程中可以加入超声分散器进行辅助分散。

8.如权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述第四步在造粒过程中，加入碳纤或者玻纤等纤维。

9.如权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述第五步中的注塑成型，即为进入制管机制管或者进入制板机制板。