高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法与流程

1.本发明涉及复合塑料管制造技术领域，尤其是涉及高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法。


背景技术：

2.孔网钢带复合管是一种聚乙烯塑料为基体，以焊接孔网状钢带为增强体的新型钢塑复合管。这种复合管道能将钢和塑料材料很好地结合起来，因此具有优异的耐压性能和防腐蚀性能等综合性能。但在诸于石油化工过程中所用的具有高强度、腐蚀性的吸热或放热的一些管道或热交换器，虽然孔网钢带塑料复合管具有优异的耐压性能和防腐蚀性能，但孔网钢带塑料复合管因导热系数低于0.46w(m
·
k)，传热能力差，是常见金属热导率的1/100～1/300，在换热领域上直接使用应用受到限制。尤其是近年发展迅速的具有一些腐蚀性的液体除湿和热泵及低温热源利用方面的需求量很大，设计寿命要求十几年到几十年。多数金属管道易腐蚀难以胜任。
3.因此，亟需一种能够有效提高复合塑料管使用温度、使用寿命，传热效率，节能效果以及耐腐蚀效果的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，能够有效提高复合塑料管使用温度、使用寿命，传热效率，节能效果以及耐腐蚀效果。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.本发明提供的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，包括如下步骤：
7.步骤一、配置改性树脂的原材料；
8.步骤二、将所述改性树脂原材料进行共混预处理，形成共混改性材料；
9.步骤三、将所述共混改性材料加入到挤出机中与金属骨架复合成型，制备复合塑料管。
10.优选的，所述步骤一中的所述改性树脂的原材料包括作为基体的耐热聚乙烯塑料、碳基填料、助剂。
11.优选的，所述基体占所述改性树脂70份～85份。
12.优选的，所述碳基填料占所述改性树脂10份～30份。
13.优选的，所述助剂占所述改性树脂0.1份～10份。
14.优选的，所述碳基填料分为主导填料与辅助填料，所述主导填料与所述辅助填料配比为3～10:1。
15.优选的，所述步骤二中的所述共混预处理包括如下操作：
16.a、将所述碳基填料加入高速混合机中进行干燥处理，加热至100℃～110℃，保持10mi n-15mi n；
17.b、继续向所述高速混合机中加入所述助剂，形成第一混合物料，加热时间为2mi n-3mi n；
18.c、待所述第一混合物料冷却至常温，将所述第一混合物料与所述基体在所述高速混合机中均匀混合处理，得到所述共混改性材料。
19.优选的，所述步骤三中，将所述共混改性材料造粒后加入单螺杆式的所述挤出机内。
20.优选的，所述步骤三中，将所述共混改性材料直接加入双螺杆式的所述挤出机内。
21.优选的，还包括：
22.步骤四、对所述复合塑料管进行性能检测。
23.本发明提供的技术方案中，能够制得具有承压高的耐热性的导热复合塑料管，采用管道级耐热塑性树脂经改性制成适用范围更广的新型的复合塑料管管材，则使用温度、使用寿命，传热效率，节能效果都明显提高。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本发明复合塑料管的剖视示意图；
26.图2是本发明复合塑料管的工艺流程图。
27.图中1-复合塑料管；2-金属骨架；3-防腐层。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
29.参考图1-2，本发明的实施例提供了高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，包括如下步骤：
30.步骤一、配置改性树脂的原材料；
31.步骤二、将改性树脂原材料进行共混预处理，形成共混改性材料；
32.步骤三、将共混改性材料加入到挤出机中与金属骨架2复合成型，制备复合塑料管1。
33.复合塑料管1包括金属骨架2与防腐层3，承压层为金属骨架2，内、外防腐层形成防腐层3。
34.本发明能够制得承压高的耐热性的导热复合塑料管，采用管道级耐热塑性树脂经改性制成适用范围更广的新型的复合塑料管管材，则使用温度、使用寿命，传热效率，节能效果都明显提高。
35.进一步优化方案，步骤一中的改性树脂的原材料包括作为基体的耐热聚乙烯塑料
(pe-rt)、碳基填料、助剂；基体可以按使用管材温度70℃为分界线，管材工况在70℃以下时，选择pe80级以上的管材树脂为基体，当管材工况在70℃以上时，选择耐热聚乙烯级管材树脂(pe-rtⅰ或pe-rtⅱ型)为基体。
36.其中由于碳基填料表面能大，碳基填料容易发生团聚现象很难完好分散在聚合物基体中，故难以大程度地提高材料的导热性能，为提高聚乙烯pe/碳基导热复合材料的性能，改善在碳基填料复合材料中的分散性，提高碳基填料与pe的界面相容性，对碳基材料分散性选择一种硅烷偶联剂(如氨基丙基三乙氧基硅烷)进行处理，并添加表面处理剂的马来酸酐接枝(如poe－g－mah作为界面相容剂改性，以改善pe与碳基填料的界面结合性，从而提高复合材料的综合性；得到力学性能优异的高分子导热复合材料管材。
37.进一步优化方案，基体占改性树脂70份～85份。
38.进一步优化方案，碳基填料包括单体碳基填料与复合碳基填料，单体碳基填料或复合碳基填料占改性树脂10份～30份。
39.进一步优化方案，助剂占改性树脂0.1份～10份；助剂包括偶联剂、粘接树脂、表面处理剂、分散剂、润滑剂、增溶剂。
40.进一步优化方案，复合碳基填料分为主导填料与辅助填料，单体碳基填料包括主导填料，主导填料与辅助填料配比为3～10:1；主导填料包括膨胀石墨或石墨；辅助填料包括碳纤维、石墨烯、碳纳米。
41.进一步优化方案，步骤二中的共混预处理包括如下操作：
42.a、将碳基填料加入高速混合机中进行干燥祛湿细化处理，加热至100℃～110℃，保持10mi n-15mi n；
43.b、继续向高速混合机中先加入氨基丙基三乙氧基硅烷的偶联剂助剂，混合2mi n-3mi n后；再次投入马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah混合均匀后形成第一混合物料。
44.c、待第一混合物料冷却至常温，将第一混合物料与基体在高速混合机中均匀混合处理，得到共混改性材料。
45.进一步优化方案，步骤三中，将共混改性材料造粒后加入单螺杆式的挤出机内。
46.进一步优化方案，步骤三中，将共混改性材料直接加入双螺杆式的挤出机内。
47.进一步优化方案，还包括：
48.步骤四、对复合塑料管1进行性能检测。
49.针对不同改性树脂的原材料的重量份数占比，分为以下配比情况，并得出结论：
50.配比1、当选用占比为85份的pe-rtⅰ型基体，单体碳基填料占比为10份，助剂中的硅烷偶联剂和马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah占比为单体碳基填料2.5wt％和3.5wt％，而经过性能检测后，该管型导热系数为0.71，使用温度≤90℃。
51.配比2、当选用占比为85份的pe-rtⅱ型基体，单体碳基填料占比为10份，助剂中的硅烷偶联剂和马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah占比为单体碳基填料2.5wt％和3.5wt％，经过性能检测后，该管型导热系数为0.75，使用温度≤95℃。
52.配比3、当选用占比为70份的pe-rtⅰ型基体，单体碳基填料占比为30份，助剂中的硅烷偶联剂和马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah占比为单体碳基填料2.5wt％和3.5wt％，，经过性能检测后，该管型导热系数为1.45，使用温度≤90℃。
53.配比4、当选用占比为70份的pe-rtⅱ型基体，单体碳基填料占比为30份，助剂中的
硅烷偶联剂和马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah占比为单体碳基填料2.5wt％和3.5wt％，，经过性能检测后，该管型导热系数为1.52，使用温度≤100℃。
54.配比5、当选用占比为70份的pe-rtⅱ型基体，碳基主辅搭配填料占比为30份，助剂中的硅烷偶联剂和马来酸酐能表面处理剂poe－g－mah占比为单体碳基填料2.5wt％和3.5wt％，经过性能检测后，该管型导热系数为1.85，使用温度≤100℃。
55.配比6、当选用占比为100份的pe-rtⅱ型基体，经过性能检测后，pe-rtⅱ管型导热系数为0.48，使用温度≤90℃。
56.配比7、当选用占比为100份的hdpe材料的基体，经过性能检测后，hdpe管型导热系数为0.46，使用温度≤70℃。
57.从配方设计角度来看，选择相容性好的导热填料和树脂基体，增大导热填料的添加量，改善其在基体中的分散剂堆积方式，改善两相界面强度等均有利制备较高导热系数聚合物。
58.传统普通hdpe复合管材的导热系数为0.46，其使用条件温度不超过70
°
，压力不超过1mpa，限制了其在高温、高压换热领域上应用受到限制。pe-rt具有优异的长期高温静液压强度性能，同时碳基材料粒子填充聚合物可有效提高基体的热变形温，因此将耐热型聚乙烯作为原料与不同添加剂(碳基材料、助剂)用来生产复合管，使得复合管运行条件在1mpa、100℃优势上增加耐高温性能的导热管。如配比5与4都选用pe-rtⅱ型和碳基材料含量30份，提高了管材的使用温度条件≤100℃。
59.碳基材料均匀分散于hdpe基体中，碳基材料用量为10wt％以上时，hdpe/碳基材料导热复合材料形成导热网链，复合材料的导热性迅速提高。从上述配比表格数据来看，当基体中碳基材料含量增加10wt％时，比无添加碳基材料的基体导热系数从0.46到0.71，配比1、2与6、7复合材料的导热系数提高了35％以上。
60.复合材料的导热性能可通过同时掺入一定比例不同类型的导热填料来协同强化填料协同强化，因此在相同填充量下，碳基填料具有更高的导热增强效率，并且制备出的热界面材料稳定性更好，质量也更轻。从上述配比表格，配比3、4与5数据来看下，基体填充碳基主辅搭配填料的导热系数明显高于相同碳基材料含量30份填充量，复合材料的导热系数提高了22％以上。
61.上述配比见表格：
[0062][0063]
综上所述，可以看出本发明的高导热孔网钢带复合塑料管，改性材料采用碳基导热功能粒子填充耐热聚乙烯树脂，使得复合管具有良好的导热性，其导热系数从0.46提高到1.85w/m
·
k，使用温度从70℃升值100℃，从而增强其导热效果，提高了管材的散热效率。因此新型耐热性的导热复合塑料管具备使用温度高、使用寿命长，传热效率高，节能效果都明显等特点。
[0064]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、配置改性树脂的原材料；步骤二、将所述改性树脂原材料进行共混预处理，形成共混改性材料；步骤三、将所述共混改性材料加入到挤出机中与金属骨架(2)复合成型，制备复合塑料管(1)。2.根据权利要求1所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述步骤一中的所述改性树脂的原材料包括作为基体的耐热聚乙烯塑料、碳基填料、助剂。3.根据权利要求2所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述基体占所述改性树脂70份～85份。4.根据权利要求2所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述碳基填料占所述改性树脂10份～30份。5.根据权利要求2所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述助剂占所述改性树脂0.1份～10份。6.根据权利要求4所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述碳基填料分为主导填料与辅助填料，所述主导填料与所述辅助填料配比为3～10:1。7.根据权利要求2所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述步骤二中的所述共混预处理包括如下操作：a、将所述碳基填料加入高速混合机中进行干燥处理，加热至100℃～110℃，保持10min-15min；b、继续向所述高速混合机中加入所述助剂，形成第一混合物料，加热时间为2min-3min；c、待所述第一混合物料冷却至常温，将所述第一混合物料与所述基体在所述高速混合机中均匀混合处理，得到所述共混改性材料。8.根据权利要求1所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，将所述共混改性材料造粒后加入单螺杆式的所述挤出机内。9.根据权利要求1所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，将所述共混改性材料直接加入双螺杆式的所述挤出机内。10.根据权利要求8或9所述的高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，其特征在于，还包括：步骤四、对所述复合塑料管(1)进行性能检测。

技术总结
本发明提供了高导热孔网钢带复合塑料管的制造方法，涉及复合塑料管制造技术领域。本申请包括如下步骤：步骤一、配置改性树脂的原材料；步骤二、将所述改性树脂原材料进行共混预处理，形成共混改性材料；步骤三、将所述共混改性材料加入到挤出机中与金属骨架复合成型，制备复合塑料管。本申请能够制得具有承压高的耐热性的导热复合塑料管，采用管道级耐热塑性树脂经改性制成适用范围更广的新型的复合塑料管管材，则使用温度、使用寿命，传热效率，节能效果都明显提高。能效果都明显提高。能效果都明显提高。


技术研发人员：杨珍 杨成良 孟建军
受保护的技术使用者：新疆进疆高科塑胶管业有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/7