一種高導熱防垢功能型阻氧地暖管的制作方法

文檔序號：11098405閱讀：673來源：國知局

本發明屬于地面輻射采暖用地暖管領域，尤其是涉及一種高導熱防垢功能型阻氧地暖管。

背景技術：

在地面輻射采暖系統中，主要用到的管材的材質有PE-X、PERT、PB等，而目前市場上地暖系統所用的普通塑料管材，它們都存在一定程度的透氧性。在采暖系統中，水中的氧氣會嚴重腐蝕采暖系統中的鍋爐，散熱器；同時氧氣進入管道會滋生細菌，最后在管壁形成生物粘泥，大大降低管道的導熱效率。于是，市面上出現了帶有阻氧層的地暖管。

隨著人們對采暖系統的要求不斷提高，各種功能型地暖管便應用而生。其中，石墨烯具有極高導熱系數，單層石墨烯的導熱系數可達5300W/m.K，近年來逐漸被用于散熱等方面，在散熱片中嵌入石墨烯或數層石墨烯可使得其局部熱點溫度大幅下降。同時，石墨烯/聚合物復合材料的高導熱性能的研究也越來越受到科研人員的重視，有研究表明，聚合物中加入5％的石墨烯后，復合材料的導熱系數比聚合物本體高出4倍。同時，石墨烯的加入能夠有效提高聚合物的熱降解溫度，提高聚合物的耐高溫性能，使由石墨烯制備的聚合物復合材料可以在較高溫度下使用。

與此同時，在地暖管的加工過程中，管道的內壁會出現表面粗糙現象而使管內壁不光滑，在實際運行過程中，會降低管道內熱水流動速率，也會使水中的一些微生物附著，最終形成微生物粘泥。

目前，三層或五層阻氧地暖管的功能只有阻氧功能，而沒有高導熱以及防垢功能。市場上的石墨烯管并沒有對石墨烯在管道內的復合進行優化配置，不能在較少的添加量下達到最好的導熱效果。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種高導熱防垢功能型阻氧地暖管，以解決阻氧管導熱效率低下、不耐高溫以及管材內壁表面不光滑的缺點。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種高導熱防垢功能型阻氧地暖管，包括內層、外層、粘接膠層和阻氧層，所述的內層包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：0-1份、含氟聚合物：5-10份、聚合物基體：100份；所述的外層包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：1-10份、聚合物基體：100份；所述的粘接膠層包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：0.5-0.8份、熱熔膠：100份。上述各步需要將改性氧化石墨烯與樹脂基體混合均勻后再經過雙螺桿擠出機造粒。

進一步的，所述改性氧化石墨烯由包括如下步驟制備而得：將氧化石墨烯分散在溶劑中超聲分散1-2h，得到氧化石墨烯膠體，在機械攪拌下在氧化石墨烯中加入表面改性劑，在60-90℃反應4-5h后，然后去離子水洗滌數次，干燥后研磨過篩即得改性氧化石墨烯。

進一步的，所述溶劑為水、丙酮、氯仿、四氫呋喃(THF)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或甲苯。

進一步的，所述表面改性劑為有機胺、硅烷偶聯劑、十六烷基溴化銨、異氰酸酯或二異氰酸酯化合物。

進一步的，所述含氟聚合物為乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙丙共聚物、全氟烷氧基樹脂、聚氯三氟乙烯、乙烯一氯三氟乙烯共聚合物、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯中一種或兩種以上的混合物。

進一步的，所述聚合物基體為耐熱聚乙烯(PERT)、聚丁烯(PB)或交聯聚乙烯(PEX)。

進一步的，所述阻氧層為EVOH阻氧層。

相對于現有技術，本發明所述的高導熱防垢功能型阻氧地暖管具有以下優勢：

本發明所述的高導熱防垢功能型阻氧地暖管內層由含氟聚合物/聚合物基體或改性氧化石墨烯/含氟聚合物/聚合物基體復合材料組成；內層通過第一粘接膠層連接阻氧層，為了適應耐高溫要求，對熱熔膠也進行了氧化石墨烯復合改性處理；阻氧層通過第二粘接膠層連接外層；外層由改性氧化石墨烯/聚合物基體復合材料組成。由于石墨烯以及氧化石墨烯的成本較高，所以在制備石墨烯/聚合物復合材料的過程中，借鑒功能梯度復合材料的理念，即通過控制構成材料的要素，由一側向另一側呈連續梯度變化，使其內部界面消失，從而獲得材料的性質和功能相應于組成和結構的變化而呈現梯度變化的非均質材料。在地暖管的內層、粘接層、外層加入的改性氧化石墨烯含量并不相同，在達到最好導熱性能的同時，其改性氧化石墨烯的用量盡可能的少。

本發明在現有技術中的阻氧管的基礎上，用表面改性后的氧化石墨烯對管道的內層、粘接膠層、外層都進行了復合改性，使管材的導熱系數有了大幅度的提高；同時粘接膠層的熱穩定性也有所提高。在內層加入含氟聚合物可以使管道內壁光滑而不易結垢。

附圖說明

圖1為實施例1-5所述的五層的高導熱防垢功能型阻氧地暖管的結構示意圖。

具體實施方式

除有定義外，以下實施例中所用的技術術語具有與本發明所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。

下面結合實施例及附圖來詳細說明本發明。

如圖1所示，一種五層的高導熱防垢功能型阻氧地暖管，由內向外依次設置的內層1、EVOH阻氧層3、外層5組成，內層1通過第一粘接膠層2與EVOH阻氧層3粘接，EVOH阻氧層3通過第二粘接膠層4與外層5粘接。

實施例1

五層的高導熱防垢功能型阻氧地暖管的內層1、外層5、第一粘接膠層2和第二粘接膠層4中均使用了經過表面改性的氧化石墨烯，該氧化石墨烯由如下步驟制備而得：將氧化石墨烯分散在DMF中超聲分散1h，得到氧化石墨烯膠體，在機械攪拌下在氧化石墨烯中加入有機胺，在90℃反應4個小時后，然后去離子水洗滌2-3次，干燥后研磨過篩即得改性氧化石墨烯。

其中：內層1包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：0.5份、乙烯-四氟乙烯共聚物：5份、PERT：100份；所述的外層5包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：1份、PERT：100份；所述的第一粘接膠層2和第二粘接膠層4包括如下重量份數的組分：改性氧化石墨烯：0.5份、熱熔膠：100份。