[发明专利]一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。本发明提供的交联聚乙烯导热管材由包含以下质量份的物料制得：高密度聚乙烯100份；碳纤维10～20份；微米级碳球10～20份；聚乙烯蜡1～5份。本发明以高密度聚乙烯为基材，添加一定比例的碳纤维和微米级碳球，再配以聚乙烯蜡，在上述物料体系中，碳纤维、微米级碳球及聚乙烯蜡协同作用，提高材料导热性能的同时，不破坏材料力学性能，单层管结构即可提高材料的耐压抗爆性，同时保证材料表面质量。

技术领域

本发明涉及管材领域，特别涉及一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。

背景技术

地暖管材是敷设于地板下，以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动加热地板，从而实现大面积的辐射传热，造就一种符合人体舒适要求的室内环境，是现代新型的采暖管路系统。聚乙烯管材由于其价格低、力学性能优异、耐酸碱腐蚀等优点而被广泛应用在建筑家装领域中，尤其是在地暖管材领域，聚乙烯管材占有较高的市场份额，逐渐替代其他的地暖材料。

尽管聚乙烯作为一种加工成型性好、价格低廉的高分子材料，适合于作为地暖管材的基体材料，但是聚乙烯耐高温性能差，限制其在地暖领域的广泛应用。然而，通过物理或者化学交联，使聚乙烯分子间通过共价键形成三维网状结构，能够大幅度提升聚乙烯的耐热性能。因此，交联聚乙烯管材已在地面采暖系统中得到广泛应用。

交联聚乙烯的主要品种有：硅烷交联(PE-Xb)、过氧化物交联(PE-Xa)和电子束交联(PE-Xc)等。其中，在地面采暖系统中最先使用的交联聚乙烯管材是PE-Xb管材，虽然这种管材生产工艺简单，质量可靠，但要想达到良好的交联必须在90℃以上的水浴或蒸汽浴中处理6h以上，增加了生产难度和成本。而更具价格优势的PE-Xa管材近几年来占据了交联聚乙烯管材的主要市场，但是由于该管材在生产过程中可能产生各种助剂计量不准或者忘加某种助剂等的人为因素及工艺控制(交联反应)较难的影响，产生了质量不稳或交联不均等，致使一些PE-Xa管材在使用过程中产生了质量纠纷。过高过低的交联度都会导致管材综合性能变劣，近两年来PE-Xa管材的用量在逐渐减少。PE-Xc管是采用物理方法(高能电子束或者γ射线辐照)进行交联，是目前市场上级别最高的地暖管材，具有卫生环保、性能优异和使用寿命长等优点，是新一代的绿色管材的代表，能够在-70～110℃和0.6～2MPa压力下长期使用，寿命达到70年以上。

尽管辐射交联聚乙烯管材具有卫生环保、性能优异和使用寿命长等优点，但是辐射交联聚乙烯管材存在的主要缺点是导热系数普遍很低，影响地暖管材的热交换效率，因而提高辐射交联聚乙烯管材导热性能，辐射交联聚乙烯管材具备极大的发展空间。将无机导热粒子，如氧化铝，氮化硼等，掺杂到聚合物基体中是提高导热系数的有效方法之一，但是添加含量较高，并且降低管材的力学性能。针对上述问题，现有技术采用的主要方式是：生产复合管材，即多层管材复合，例如公开号为CN109677069A的专利申请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，导热层中通过添加无机导热粒子来提高管材的导热性，再通过复合表观层和抑垢层来提高管材的力学性能和表面光洁抑垢性。然而，上述方案需要制备三层结构，所用原料种类及原料量较多，且制备工艺操作增多，大大增加了管材成本。

因而，研制性能优良、高导热交联型聚乙烯管材将会在一定程度上满足地暖市场对高端管材的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交联聚乙烯导热管材及其制备方法。本发明提供的交联聚乙烯导热管材能够在提高导热性的同时，提高管材的耐压性，采用单层管材即可满足使用需求，既满足了性能需求、又降低了成本。

本发明提供了一种交联聚乙烯导热管材，由包含以下质量份的物料制得：

优选的，所述碳纤维的规格为：直径5～15um，长度0.5～2mm。

优选的，所述碳球的规格为：直径1～10um。