高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材的製作方法
2023-06-05 13:16:26 1
專利名稱：高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材的製作方法
技術領域：
本發明屬於複合材料領域，具體涉及一種高強度金屬絲網增強導熱塑料管材。
背景技術：
金屬管材具有優良的力學性能和導熱性能，在散熱器、熱交換器等領域獲得了廣泛的應用。但是，金屬管材具有容易腐蝕，連接工藝比較複雜、容易出現洩漏等問題，因此限制了金屬在散熱器、熱交換器等領域的應用。導熱塑料管材由聚合物、導熱填料以及各種助劑經混合、造粒、擠出成型而成。不僅具有高的導熱係數，能滿足或基本滿足散熱器、熱交換器等產品使用要求，而且成本低，加工方便的優點，而且可以通過焊接的方式連接，比較簡便，宜於推廣。但是，目前的導熱塑料導熱性較低，熱傳導係數一般小於I. Ow/m. °C。由於導熱係數與導熱填料的含量基本呈正比關係，隨著導熱填料含量的增加而增加。因此，如果需要提高導熱塑料的導熱係數，則需要很高的導熱填料，在導熱塑料內部產生較多缺陷，所以導熱塑料的力學性能會受到極大的影響，表現為拉伸強度降低，韌性變差，斷裂伸長率降低尤為顯著。所以簡單地通過增加導熱填料的比例來提高熱傳導係數的方法是不具有可行性的。中國專利(201010001190. O)報導了用一種利用金屬鋁製備散熱器片外殼，再用注塑機在其腔內注入專用導熱塑料合金形成全塑內壁，最後使用塑料熱熔的方式連接成組的塑鋁複合散熱器。但是這種方法不能以連續的方式生產管狀散熱器或者熱交換器。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，可以滿足高性能散熱器、熱交換器等產品的要求。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，它是由導熱塑料內層、金屬絲網增強層和導熱塑料外層由裡到外依次複合而成；導熱塑料內層的厚度為O. 1-1毫米，金屬絲網增強層的厚度為O. 1-0. 5毫米；導熱塑料外層的厚度為O. 1-1毫米。進一步地，所述金屬絲是不鏽鋼、鋁絲或者銅絲；金屬絲直徑是O. 1-1毫米，纏繞後形成的網孔尺寸為10-800目；所述金屬絲網寬度為5-100毫米，網孔尺寸為1-800目，形成金屬絲網的金屬絲直徑是O. 1-1毫米。進一步地，所述導熱塑料內層和導熱塑料外層均由導熱塑料擠壓形成，所述導熱塑料是由聚合物、導熱填料、增韌劑、增容劑、偶聯劑和潤滑劑按照100 :50-300 :1-10 1-100 :1-5 ；1-10的重量配比混合、造粒而成。進一步地，所述聚合物由聚乙烯、矽烷接枝聚乙烯、均聚聚丙烯、無規共聚丙烯 (PP-R)、嵌段共聚丙烯(PP-B)中的一種或者一種以上混合組成。進一步地，所述增韌劑為乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。進一步地，所述增容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
進一步地，所述導熱填料由鱗片石墨、膨脹石墨、膠體石墨、三氧化二鋁、氮化鋁、銅、鋁、不鏽鋼纖維或者粉末中的一種或者一種以上混合組成。
進一步地，所述偶聯劑由鈦酸酯偶聯劑或者鋁酸酯偶聯劑中的一種或者一種以上混合組成。進一步地，所述潤滑劑由白油、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣中的一種或者一種以上混合組成。本發明的有益效果是本發明的金屬絲網增強導熱塑料管材具有強度高、熱傳導係數高的特點。爆破強度能夠大於7MPa，熱傳導係數大於I. 5ff/m · °C，而純導熱塑料管材的爆破強度只有4-5MPa，熱傳導係數約為O. 4-1. Off/m · °C。本發明得到的金屬絲網增強導熱塑料管材非常適合散熱器、熱交換器的製備。
圖I本發明高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材結構示意 圖中，導熱塑料內層I、金屬絲網增強層2、導熱塑料外層3。
具體實施例方式本發明高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材是由導熱塑料內層I、金屬絲網增強層2和導熱塑料外層3通過三層複合而成，導熱塑料內層I的厚度為O. 1-1毫米，金屬絲網增強層2的厚度為O. 1-0. 5毫米；導熱塑料外層3的厚度為O. 1-1毫米。本發明高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材通過以下方法製備得到用擠出機擠出導熱塑料，形成導熱塑料內層1，然後將金屬絲或者金屬絲網帶纏繞在內層導熱塑料表面，形成金屬絲網增強層2，最後將導熱塑料擠出並包覆在金屬絲網表面，形成導熱塑料外層。其中，金屬絲是不鏽鋼、鋁絲或者銅絲；金屬絲直徑是O. 1-1毫米，纏繞後形成的網孔尺寸為10-800目。金屬絲網寬度為5-100毫米，網孔尺寸為1-800目，金屬絲直徑是O. 1-1毫米。聚合物由聚乙烯、矽烷接枝聚乙烯、均聚聚丙烯、無規共聚丙烯(PP-R)、嵌段共聚丙烯(PP-B)中的一種或者一種以上混合組成；增韌劑為乙烯-辛烯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；增容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯；導熱填料由鱗片石墨、膨脹石墨、膠體石墨、三氧化二鋁、氮化鋁、銅、鋁、不鏽鋼纖維或者粉末中的一種或者一種以上混合組成；偶聯劑是鈦酸酯偶聯劑或者鋁酸酯偶聯劑中的一種或者一種以上混合組成；潤滑劑是白油、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣中的一種或者一種以上混合組成。下面根據實施例詳細描述本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。實施例I
按重量計，將聚乙烯95份，聚乙烯接枝馬來酸酐5份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物I份，導熱填料鱗片石墨200份，鈦酸酯偶聯劑5份，聚乙烯蠟10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. I毫米；外層導熱塑料為O. 6毫米。不鏽鋼絲直徑是O. 2毫米，纏繞後網孔尺寸為100目。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為6. IMPa，熱傳導係數為2. 5ff/m · °C。實施例2
按重量計，將聚乙烯100份，聚乙烯接枝馬來酸酐10份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10份，導熱填料鱗片石墨100份，鋁酸酯偶聯劑5份，聚乙烯蠟10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. 2毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 2毫米；外層導熱塑料為O. 5毫米。不鏽鋼絲網帶寬度為5毫米，網孔尺寸為800目，不鏽鋼絲直徑是O. I毫米。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為7. 2 MPa，熱傳 導係數為I. 92 ff/m · 0Co實施例3
按重量計，將均聚聚丙烯(擠出級)100份，乙烯-辛烯共聚物5份，馬來酸酐接枝聚丙烯30份，導熱填料膨脹石墨50份，鈦酸酯偶聯劑2份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 2毫米；外層導熱塑料為O. 5毫米。不鏽鋼絲直徑是O. I毫米，纏繞後網孔尺寸為50目。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為6. I MPa，熱傳導係數為1.52 W/m ·Τ。實施例4
按重量計，將矽烷接枝聚乙烯100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，導熱填料膨脹石墨200份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將厚度為O. 25毫米的不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。不鏽鋼絲直徑是I毫米，纏繞後形成的網孔尺寸為I目。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，外層導熱塑料為O. 25毫米；該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為7. I MPa，熱傳導係數為I. 90 ff/m · °C。實施例5
按重量計，將100份PPR，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，導熱填料膨脹石墨200份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 25毫米；外層導熱塑料為O. 25毫米。不鏽鋼絲直徑是O. I毫米，不鏽鋼絲網帶寬度為5毫米，網孔尺寸為800目。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為7. 2 MPa，熱傳導係數為I. 80 ff/m · °C。實施例6
按重量計，將100份PP-R，10份乙烯-辛烯共聚物，100份馬來酸酐接枝聚乙烯，100份膠體石墨，100份鱗片石墨和100份三氧化二鋁，5份鈦酸酯偶聯劑以及10份白油用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面；不鏽鋼絲直徑是O. 25毫米，纏繞後網孔尺寸為10目。內層導熱塑料的厚度為O. 2毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 25毫米；外層導熱塑料為O. 25毫米。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為7. 2 MPa，熱傳導係數為1.98 W/m · 0C。實施例7 按重量計，將100份PP-B，10份乙烯-辛烯共聚物，100份馬來酸酐接枝聚乙烯，200份三氧化二鋁，5份鈦酸酯偶聯劑以及10份白油用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 5毫米；外層導熱塑料為O. 2毫米。不鏽鋼絲直徑是O. 5毫米，纏繞後網孔尺寸為5目。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為10. 2 MPa，熱傳導係數為2. 80 ff/m · °C。實施例8
按重量計，將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，氮化鋁200份，膨脹石墨100份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 2毫米；外層導熱塑料為O. 5毫米。不鏽鋼絲直徑是O. 2毫米，纏繞後網孔尺寸為100目。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為9. 2 MPa，熱傳導係數為I. 64 ff/m -0Co實施例9
按重量計，將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，鋁粉300份，鱗片石墨50份、鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將鋁網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在鋁網表面。鋁網帶寬度為5毫米，網孔尺寸為800目，鋁絲直徑是O. I毫米。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，鋁網增強層為O. 25毫米；外層導熱塑料為I毫米。該鋁網增強導熱塑料管的爆破強度為6. 2 MPa，熱傳導係數為2. 20 ff/m · °C。實施例10
按重量計，將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，鋁粉200份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為I毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 2毫米；外層導熱塑料為I毫米。不鏽鋼絲網帶寬度為100毫米，網孔尺寸為50目，不鏽鋼絲直徑是O. I毫米。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為6. 9 MPa，熱傳導係數為 I. 5 ff/m · °C。實施例11按重量計，將PPRlOO份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，不鏽鋼纖維100份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒;
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將不鏽鋼絲網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在不鏽鋼絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. 5毫米，不鏽鋼絲網增強層為O. 2毫米；外層導熱塑料為O. 2毫米。不鏽鋼絲網帶寬度為20毫米，網孔尺寸為100目，不鏽鋼絲直徑是O. 2毫米。該不鏽鋼絲網增強導熱塑料管的爆破強度為8. 2 MPa，熱傳導係數為I. 52 ff/m · °C。實施例12
按重量計,將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份,馬來酸酐接枝聚乙烯100份,鱗片石墨150份，鈦酸酯偶聯劑5份，白油5份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將銅網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在銅絲網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，銅網增強層為O. 20毫米；外層導熱塑料為O. 5毫米。銅網帶寬度為15毫米，網孔尺寸為20目，銅絲直徑是O. 2毫米。該銅網增強導熱塑料管的爆破強度為7. O MPa，熱傳導係數為I. 63 ff/m · °C。實施例13
按重量計，將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，銅粉200份，鱗片石墨50份、鈦酸酯偶聯劑5份，白油10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將銅網纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在銅網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，銅網增強層為O. 20毫米；夕卜層導熱塑料為O. 5毫米。銅網帶寬度為50毫米，網孔尺寸為100目，銅絲直徑是O. 2毫米。該銅網增強導熱塑料管的爆破強度為8. 2 MPa，熱傳導係數為I. 51 ff/m · °C。實施例14
按重量計，將PPR100份，乙烯-辛烯共聚物10份，馬來酸酐接枝聚乙烯100份，鋁粉100份，膨脹石墨100份，鈦酸酯偶聯劑5份，硬脂酸鈣10份用高速混合機混合，然後用雙螺杆擠出機擠出造粒；
用擠出機擠出內層導熱塑料層，然後將鋁絲纏繞在內層導熱塑料表面，最後將外層塑料擠出並包覆在鋁網表面。內層導熱塑料的厚度為O. I毫米，鋁絲增強層為O. 5毫米；外層導熱塑料為O. 2毫米。鋁絲直徑是O. 5毫米，纏繞後的網孔尺寸為20目。該鋁網增強導熱塑料管的爆破強度為7. 3 MPa，熱傳導係數為2. 28 ff/m · °C。上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和 權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，它是由導熱塑料內 層1、金屬絲網增強層2和導熱塑料外層3由裡到外依次複合而成；導熱塑料內層1的厚度 為0. 1-1毫米，金屬絲網增強層2的厚度為0. .1-0. 5毫米；導熱塑料外層3的厚度為0. 1-1毫米。
2.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述金屬絲是不鏽鋼、鋁絲或者銅絲；金屬絲直徑是0. 1-1毫米，纏繞後形成的網孔尺寸為 10-800目；所述金屬絲網寬度為5-100毫米，網孔尺寸為1-800目，形成金屬絲網的金屬絲 直徑是0. 1-1毫米。
3.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述導熱塑料內層1和導熱塑料外層3均由導熱塑料擠壓形成，所述導熱塑料是由聚合物、導 熱填料、增韌劑、增容劑、偶聯劑和潤滑劑按照.100 50-300 1-10 1-100 1-5 ；1-10的重量 配比混合、造粒而成。
4.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於， 所述聚合物由聚乙烯、矽烷接枝聚乙烯、均聚聚丙烯、無規共聚丙烯(PP-R)、嵌段共聚丙烯 (PP-B)中的一種或者一種以上混合組成。
5.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述增韌劑為乙烯_辛烯共聚物或乙烯_醋酸乙烯酯共聚物。
6.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述增容劑為馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
7.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述導熱填料由鱗片石墨、膨脹石墨、膠體石墨、三氧化二鋁、氮化鋁、銅、鋁、不鏽鋼纖維或者 粉末中的一種或者一種以上混合組成。
8.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述偶聯劑由鈦酸酯偶聯劑或者鋁酸酯偶聯劑中的一種或者一種以上混合組成。
9.根據權利要求1所述高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，其特徵在於，所 述潤滑劑由白油、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣中的一種或者一種以上混合組成。
全文摘要
本發明公開了一種高強度高導熱性金屬絲網增強導熱塑料管材，它是由導熱塑料內層、金屬絲網增強層和導熱塑料外層由裡到外依次複合而成；導熱塑料內層的厚度為0.1-1毫米，金屬絲網增強層的厚度為0.1-0.5毫米；導熱塑料外層的厚度為0.1-1毫米；本發明的金屬絲網增強導熱塑料管材具有強度高、熱傳導係數高的特點；爆破強度能夠大於7MPa，熱傳導係數大於1.5W/m·oC，而純導熱塑料管材的爆破強度只有4-5MPa，熱傳導係數約為0.4-1.0W/m·oC；本發明得到的金屬絲網增強導熱塑料管材非常適合散熱器、熱交換器的製備。
文檔編號C08K3/28GK102650355SQ20121014818
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者杜淼, 陳建偉 申請人:陳建偉