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一種導熱塑料合金、基于該合金的散熱器及其制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510453919.0

申請日:

2015.07.29

公開號:

CN105175907A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):C08L 23/20申請公布日:20151223|||實質審查的生效IPC(主分類):C08L 23/20申請日:20150729|||公開
IPC分類號: C08L23/20; C08L23/06; C08K13/04; C08K7/06; C08K5/09; C08K3/22; C08K3/04; F28F21/06 主分類號: C08L23/20
申請人: 徐繼煌
發明人: 徐繼煌; 徐志帥
地址: 310023 浙江省杭州市西湖區留下街道和家園翰園5-1-802室
優先權:
專利代理機構: 杭州求是專利事務所有限公司 33200 代理人: 韓介梅
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510453919.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.03.27|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種用于散熱器的導熱塑料合金、散熱器及其制備方法,該導熱塑料合金,其包括聚丁烯或聚異丁烯、聚乙烯、石墨粉、碳纖維、導熱炭黑、導熱增強劑、鈦酸酯偶聯劑和硬酯酸。將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片,最后將散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。本發明的導熱塑料合金及散熱器環保性好、散熱性能優異、穩定且經久耐用,具有不結垢、不生銹、不腐蝕、不開裂、不污染、不型變、不異響、不老化的突出特點。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于散熱器的導熱塑料合金,其特征在于,以重量份計,包括聚丁烯70~110份、聚乙烯3~5份,粒度為7μm和/或18μm的石墨粉70~100份,碳纖維8~10份,導熱炭黑10~15份,導熱增強劑3~5份,鈦酸酯偶聯劑2~5份,硬酯酸0.5~1份。

2.  一種用于散熱器的導熱塑料合金,其特征在于,以重量份計,包括聚異丁烯70~100份,聚乙烯3~5份,粒度為7μm和/或18μm的石墨粉70~90份,碳纖維8~9份,導熱炭黑8~12份,導熱增強劑2~4份,鈦酸酯偶聯劑2~3份,硬酯酸0.5~1份。

3.  根據權利要求1或2所述的導熱塑料合金,其特征在于:所述的石墨粉采用導熱石墨片。

4.  根據權利要求1或2所述的導熱塑料合金,其特征在于,所述的導熱炭黑采用型號為F900A型或F900B型的超導熱炭黑。

5.  根據權利要求1或2所述的導熱塑料合金,其特征在于,所述的鈦酸酯偶聯劑采用鈦酸酯偶聯劑101型號。

6.  根據權利要求1或2所述的導熱塑料合金,其特征在于,所述的導熱增強劑采用氧化鋁,其粒徑為納米級。

7.  一種散熱器,其內層水道采用如權利要求1或2所述的導熱塑料合金材料制成。

8.  如權利要求7所述的散熱器的制備方法,其特征在于,步驟如下:將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片,最后將散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。

說明書

說明書一種導熱塑料合金、基于該合金的散熱器及其制備方法
技術領域
本發明涉及一種導熱合金材料和一種散熱器,尤其涉及一種導熱塑料合金和基于該種合金的塑鋁復合散熱器及其制備方法。
背景技術
我國夏熱冬冷地區面廣,居住面積達30多億平方米,尤其是南方冬季潮濕陰冷,隨著我國國民經濟的快速發展,采暖用的塑鋁復合散熱器市場越來越大,對材料的要求越來越高,據現推用的塑鋁復合散熱器,出處為專利號ZL201010001190的最近產品.該產品在銅鋁復合散熱器的基礎上有一個飛躍發展,不但降低了生產成本和物流成本,而且在節能降耗,不結垢,不生銹,不腐蝕方面有很好的表現。可是,還存在諸多的缺陷和不足:1、其使用的導熱材料石墨的導熱方向是縱軸向的(由其分子結構造成的與散熱方向垂直);2、內層水道的主要成份為無規共聚聚丙烯或非交聯聚乙烯塑料,本身導熱率是0.2W/(m2·k),并不理想;3、散熱器的內水道是單水道的,散熱面積有限,導致散熱較慢、散熱量不夠大;4、采用的導熱塑料合金材料中的無規共聚聚丙烯或非交聯聚乙烯與石墨主要靠偶聯劑復合交聯,根據現有塑料復合技術還沒有很理想的偶聯劑,又依抗氧劑防老化的現有情況,從而影響產品的使用壽命,急需改善或提高。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足,提供一種散熱性能優異、穩定且經久耐用的導熱塑料合金、基于該種合金的散熱器及其制備方法,這種散熱器具有更好地不結垢、不生銹、不腐蝕、不開裂、不污染、不型變、不異響、不老化的特點。
本發明的導熱塑料合金可采用以下兩種方案實現。
方案一
用于散熱器的導熱塑料合金,以重量份計,包括聚丁烯70~110份、聚乙烯3~5份,粒度為7μm和/或18μm的石墨粉70~100份,碳纖維8~10份,導熱炭黑10~15份,導熱增強劑3~5份,鈦酸酯偶聯劑2~5份,硬酯酸0.5~1份。
方案二
用于散熱器的導熱塑料合金,其特征在于,以重量份計,包括聚異丁烯70~100份,聚乙烯3~5份,粒度為7μm和/或18μm的石墨粉70~90份,碳纖維8~9份,導熱炭黑8~12份,導熱增強劑2~4份,鈦酸酯偶聯劑2~3份,硬酯酸0.5~1份。
上述兩種技術方案中:
聚丁烯(PolybutenePB)和聚異丁烯(Polyisobutylene,PIB,與聚丁烯性質相似)均是高分子惰性聚合物,因其優異的物理化學性能被譽為“塑料中的黃金”,最早出現于70代初。具有優良的機械性,耐環境應力開裂性,耐蠕變性,耐熱性,耐化學腐蝕性,無味、無臭、無毒,是目前世界上最尖端的化學材料之一。
石墨(graphite)質軟,呈黑灰色;有油膩感,可污染紙張。硬度為1~2,沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3~5。比重為1.9~2.3。在隔絕氧氣條件下,其熔點在3000℃以上,是最耐溫的礦物之一,本發明中優選鱗片石墨品種或型號,這種石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優越;因此它的工業價值最大。更優選地,所述的石墨粉可采用導熱石墨片(Thermalconductivityofgraphitepiece),它是一種全新的導熱材料,沿縱、橫軸兩個方向均勻導熱。導熱石墨片也稱石墨散熱片,導熱石墨片平面內具有300-1500W/(m2·K)范圍內的超高導熱性能,導熱石墨材料的化學成分主要是單一的碳元素,是一種自然元素礦物。因為碳元素是非金屬元素,但是卻有金屬材料的導電、導熱性能,還具有像有機塑料一樣的可塑性,并且還有特殊的熱性能,化學穩定。
所述的導熱炭黑,可以更好地增強材料沿縱、橫軸兩個方向均勻導熱,優選采用超導熱炭黑,本發明采用的超導熱炭黑選用天津億博瑞化工有限公司生產的F900A或F900B型。
碳纖維(carbonfiber,CF)具有元素碳的各種優良性能,如比重小、耐熱性極好、熱膨脹系數小、導熱系數大、耐腐蝕性和導電性良好等。同時,它又具有纖維般的柔曲性,可進行編織加工和纏繞成型。碳纖維最優良的性能是比強度和比模量超過一般的增強纖維,它和樹脂形成的復合材料的比強度和比模量比鋼和鋁合金還高3倍左右。
所述的導熱增強劑可采用氧化鋁(Aluminaoxide),尤其是納米氧化鋁,其粒徑在納米級,導熱率是32.31W/(m2·K)。
所述的鈦酸酯偶聯劑(titanatecouplingagent)是70年代后期由美國肯利奇石油化學公司開發的一種偶聯劑。對于熱塑型聚合物和干燥的填料,有良好的偶聯效果;本發明中選用質優的鈦酸酯偶聯劑101型號。
本發明還涉及一種散熱器,其內層水道采用上述兩種方案中任一種導熱塑料合金材料制成。
散熱器的制備方法步驟如下:將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片;然后,散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。
本發明具有的有益效果是:
(1)經久耐用,環保性好,本發明的材料由于其分子量很高,分子結構穩定,抗凍耐熱性好,在零下20℃的溫度條件下,具有較好的低溫抗沖擊性能,管材不會凍裂。解凍后,管材能恢復原樣;在82℃的情況下,各方面的性能仍保持得很好。
經測試發現本發明的散熱器①5000周次冷熱水循環測試。遠超滿足5000周次冷熱水循環測試技術要求:在試驗壓力1.0MPa下,95℃和20℃間每30分鐘交替一次,持續5000個周期,樣品無破裂、無滲漏。②10000小時熱穩定測試:散熱器外空氣溫度和散熱器內水汽溫度恒定于110℃,散熱器內加1.0MPa恒定水壓,持續10000小時,產品無滲漏。
(2)熱工性能好,經清華大學檢測,本發明產品中,型號為SLZS0.1/06-78-08-75/0600-1單片標準散熱量143.7W,材料熱強度達2.8W(kg·k),屬于輕型、節材、節能產品。
(3)本發明獲得的內層水道內壁更光滑,不結垢,水阻力小。構成水道更大,同一般鋁塑管比較,可增加水流量15%,供水循環穩定,節能,熱惰性好,間歇性停暖時,散熱器延續供暖時間長。
(4)復合緊密,散熱穩定。塑料合金水道的膨脹系數比鋁散熱片的膨脹系數大,保證了其復合緊密結合度,從而使散熱性能長期穩定,不易衰減,不脫骨、無異響。
(5)安裝方便,重量輕。本發明中塑料合金PB管道重量為鍍鋅鋼管的1/20,易于搬運;散熱器整體可以懸掛式設計安裝到墻壁,方便美觀。
附圖說明
圖1是散熱器的制備流程圖。
圖2是本發明制得的散熱器的型號含義說明。
具體實施方式
實施例1
用于散熱器的導熱塑料合金,以重量份計,包括聚異丁烯70份,聚乙烯5份,粒度為7μm和18μm的石墨粉共70份,碳纖維9份,導熱炭黑12份,導熱增強劑納米級氧化鋁2份,鈦酸酯偶聯劑101型號2份,硬酯酸0.5份。
所述的石墨粉為導熱石墨片。
散熱器的制備流程是:將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片;然后,散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。
如圖1所示,具體過程為:第一,在密封式煉膠機中將配方的原料加熱密煉;第二,將密煉的原料放入雙螺桿造粒機中造粒制成;第三,用顆粒料分別進行拉管(專用拉管機)和注塑(多臺注塑機)分別生產散熱器的水道圓管和水道連接管件;第四,將管道脹入定制的鋁翼管(鋁合金型材定制的)內孔中制成散熱器的柱(片)材,第五,將柱(片)材與連接件通過熱熔焊接成單片,再將單片熱熔焊接成組,熱熔焊接可使材料高分子鏈重新組合,結合堅固、安全可靠;第六,再給以上半成品實施噴涂、包裝,獲得散熱器,入庫。
實施例2
用于散熱器的導熱塑料合金,以重量份計,包括聚丁烯110份、聚乙烯3份,粒度為7μm的石墨粉100份,碳纖維8份,F900A型導熱炭黑15份,導熱增強劑納米級氧化鋁3份,鈦酸酯偶聯劑5份,硬酯酸0.5份。
所述的石墨粉為導熱石墨片。
將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片;然后,散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。
實施例3
用于散熱器的導熱塑料合金,其特征在于,以重量份計,包括聚異丁烯100份,聚乙烯3份,粒度為7μm的石墨粉90份,碳纖維8份,F900B型導熱炭黑8份,導熱增強劑納米級氧化鋁4份,鈦酸酯偶聯劑3份,硬酯酸1份。
所述的石墨粉為導熱石墨片。
將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片;然后,散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。
實施例4
用于散熱器的導熱塑料合金,以重量份計,包括聚丁烯70份、聚乙烯5份,粒度為18μm的石墨粉70份,碳纖維10份,導熱炭黑10份,導熱增強劑納米級氧化鋁5份,鈦酸酯偶聯劑101型號2份,硬酯酸1份。
所述的石墨粉為導熱石墨片。
將導熱塑料合金經造粒后實施拉管及注塑制成散熱器的內層水道管和連接件,先將內層水道管脹入散熱器鋁翼管的內孔中獲得散熱器柱材或片材,再將柱材或片材與連接件熱熔焊接成散熱器單片;然后,散熱器單片間熱熔焊接組成散熱器。
本發明制得的散熱器產品,不同型號的散熱性能如表1、表2和表3所示,其中型號含義如圖2所示。


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一種 導熱 塑料 合金 基于 散熱器 及其 制備 方法
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