[发明专利]一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。本发明的高导热辐射交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备而成：聚乙烯100份，石墨5～180份，氮化硼0.1～40份，热塑性弹性体5～90份，添加剂0.2～108份；所述添加剂包括：偶联剂0.05～9份，稀释剂0.05～90份，交联敏化剂0～6份，抗氧剂0.1～3份。使用本发明方法经活化造粒、管材挤出和辐射交联等工艺步骤所制得的交联聚乙烯管材，具有高导热、耐液压、抗酸蚀、宽使用温度等特点，可应用于建筑地暖系统、地源热泵系统以及化工管壳式换热器等。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用。

背景技术

聚乙烯是一种可回收、无毒无味的非极性热塑性树脂，用其制造的管材具有耐液压、耐腐蚀、安全卫生等的突出优点，被广泛应用于民用输水供暖和工业供水换热领域。但聚乙烯的导热系数仅为0.44 W/(m∙K)，不足钢材的百分之一，严重限制了管材的换热效率，难以实现对热能资源的高效利用。因此，高导热聚乙烯管材的制造成为了工程技术人员所关注的研究热点之一。

中国专利申请CN109677069A公开了一种多层复合型高导热辐照交联地暖管材，自内向外依次包括抑垢层、导热层和表观层，其中导热层的组成成分为：聚乙烯、稳定剂、氧化铝、增韧剂、增塑剂、润滑剂、偶联剂、敏化剂。该多层管具有高导热系数、高表面质量、不易结垢，且无需胶黏剂粘接的优点。但是，该多层管使用氧化铝作为导热材料，会造成管材抗酸蚀能力的下降。此外，多层管的内外两层均未使用导热材料，热阻较大，而总传热热阻又取决于热阻大的部分，故造成产品的总导热系数提高不大。

中国专利申请CN109354751A公开了一种导热、绝缘、防粘防热老化热缩管，其材料包括：聚烯烃主基材、导热填料、绝缘填料、相容剂、润滑剂、敏化交联剂、抗氧剂，制备所得的管材具有导热率高、介电强度大的优点，可用作电子电缆的外层绝缘保护。但是，其材料中使用活性煅烧高岭土作为绝缘填料，导致管材的耐液压性能下降，并不适用于有耐液压要求的流体输送用管材。

中国专利CN103524859B提供了一种含石墨导热聚乙烯母料及其制备方法和组合物。含石墨导热聚乙烯母料由（重量份）聚乙烯粉100份，石墨60~300份，偶联剂0.3~15份，稀释剂0.3~300份，抗氧剂0.01~5份组成，具有优良的导热性能。但是，该发明使用大量的石墨进行填充改性，会导致管材的脆性增加，且未添加其它的改性助剂以改善其抗冲击和耐环境应力开裂性能，在低温下易发生脆裂。

由上可见，使用现有技术所制得的导热聚乙烯管材存在抗酸蚀能力差、耐液压性能低和低温易脆等的问题，更不适用于在宽使用温度下输送酸性带压流体等的严苛应用场景。

发明内容

针对上述问题和不足，本发明提供一种高导热辐射交联聚乙烯管材，具有高导热、耐液压、抗酸蚀、宽使用温度的显著特点。

本发明所提供的一种高导热辐射交联聚乙烯管材，包括以下重量份的原料制备而成：

聚乙烯 100份，

石墨 5~180份，

氮化硼 0.1~40份，

热塑性弹性体 5~90份，

添加剂 0.2~108份；

所述添加剂包括：

偶联剂 0.05~9份，

稀释剂 0.05~90份，

交联敏化剂 0~6份，

抗氧剂 0.1~3份。