3(塑料助劑2010年第3期(總第81期)導(dǎo)熱聚烯烴復(fù)合材料及其應(yīng)用研究周大綱1.2許乾慰23(1.中國(guó)華源集團(tuán)(國(guó)際)有限公司，上海, 200070;2.先進(jìn)土木工程材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海, 200092;3.同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海, 200092)商要研究了聚烯烴導(dǎo)熱塑料復(fù)合材料及其應(yīng)用,研究表明,由于填充不同的導(dǎo)熱材料(如銅纖維、鋁纖維、鋁粉、石墨、鱗片石墨),導(dǎo)熱聚丙烯復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.800~8.650 W.m'.K-,達(dá)到普通塑料導(dǎo)熱系數(shù)(約0.2 W.m+'.K-)的4~42.25倍。導(dǎo)熱線型低密度聚乙烯有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱聚烯烴復(fù)合材料已用于采暖、地?zé)崂煤托畋照{(diào)工程。關(guān)鍵詞填充塑料 線型低密度聚乙烯 聚丙烯導(dǎo)熱塑料 采暖空調(diào)Study on Heat Conductive Polyolefine CompositeZhou Da- -gang'2 Xu Qian-wei?(1.China W orldbest Group International Company Limited, Shanghai, 200070;2.Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education , Shanghai，200092;3.School of Materials Science and Engineering,Tongji University, Shanghai, 200092 )Abstract:The research of heat conductive polyolefine (PO) composite and its application wereintroduced. The results show that the heat transfer coefficient of polyproprene (PP) composite is 0.800~8.650W .m+.K+, which is 4~42.25 fold of one when adding different heat conductive materials such as copperfiber, aluminum fiber, aluminum powder, graphite and squama graphite. Heat conductive linear lowere densitypolyethlene (LLDPE) have good mechanic and heat conductive properties. These composites have been used inheating, earth heat wtilization and ice storage type cooler.Keywords :illdl plastics; linear low density polyethylene ; polypropylene; heat conductive plastic;heating; air-condition節(jié)能是一個(gè)世界性的重大課題，利用地?zé)岷蛯?dǎo)熱材料:銅纖維,直徑0.01~0.03 mm,長(zhǎng)度2蓄能是其中最有潛力的領(lǐng)域之一。但是,采用金屬mm,長(zhǎng)徑比67~200,常州無線電材料廠;鋁纖維，材料(銅、鋁、鐵)易發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)垢問題,直徑0.03 mm,長(zhǎng)度0.6~0.8 mm,長(zhǎng)徑比20~27,北本文在研究傳熱元件-翅片管幾何參數(shù)優(yōu)化理論京有色金屬研究總院;鋁粉,細(xì)度225目,長(zhǎng)徑比的基礎(chǔ)_上",開展了聚烯烴導(dǎo)熱塑料復(fù)合材料及其1.5,江蘇江寧上峰金粉廠;石墨,細(xì)度150目(泰應(yīng)用研究的工作。勒標(biāo)準(zhǔn)篩:篩孔0.104 mm),江蘇宜興鑄鋼材料廠;鱗片石墨,細(xì)度200目(泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩:篩孔0.0741實(shí)驗(yàn)部分mm)和鱗片石墨,細(xì)度400目(泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩:篩孔1.1 材料及設(shè)備0.038 mm),有一定寬長(zhǎng)比,青島電子材料廠。聚烯烴樹脂:聚丙烯(PP,均聚物)，F(xiàn)401,揚(yáng)子石油化工公司;線型低密度聚乙烯(LLDPE),LF118,巴西收稿日期:2010-02-2032塑料助劑2010年第3期(總第81期)的界面效應(yīng)以及復(fù)合材料加工工藝對(duì)導(dǎo)熱行為的2.3 CWGI-PED- -01的力學(xué)性能影響等。雖然己有各種導(dǎo)熱理論模型3.4可以描述CWGI-PED- 01的力學(xué)性能見表3所示。從表部分體系的規(guī)律，但是理論研究與實(shí)際結(jié)果偏差3可以看出:導(dǎo)熱聚乙烯復(fù)合材料有優(yōu)良的力學(xué)性較大,缺乏普遍適應(yīng)性,有待于進(jìn)--步研究。能和導(dǎo)熱性能。.2 CWGI-PPD -01的力學(xué)性能CWGI-PPD-01的力學(xué)性能見表2所示。從表表3 CWGI-PED-01的力學(xué)性能可以看出:(1)導(dǎo)熱聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能在Tab.3 Mechnical properties of CWGI-PED -01100 C下拉伸強(qiáng)度變小和斷裂伸長(zhǎng)率變大，在-5 .檢驗(yàn)結(jié)果測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)常溫拉伸強(qiáng)度/MPa12.5GB 1040C和-10 °C下拉伸強(qiáng)度變大。(2)導(dǎo) 熱聚丙烯復(fù)合常溫?cái)嗔焉扉L(zhǎng)率/%3.0材料的長(zhǎng)期使用溫度一般在1009C以下。常溫缺口沖擊強(qiáng)度/(kJ.m) 15.GB 1043導(dǎo)熱系數(shù)1(W.mr'.K")1.69 .由中科院上海硅酸鹽研究所測(cè)試表2 CWGI-PPD-01 的力學(xué)性能*采用護(hù)熱平板法。Tab.2 Mechnical properties of CWGI-PPD-01頁(yè)目3應(yīng)用33.1常溫?cái)嗔焉扉L(zhǎng)率!%3.1聚丙烯導(dǎo)熱塑料散熱器在采暖中的應(yīng)用100 C拉伸強(qiáng)度/MPa1.3采用CWGI- PPD- -01制成三種散熱器:排管.100C斷裂伸長(zhǎng)率/%式導(dǎo)熱塑料散熱器、方翅片導(dǎo)熱塑料散熱器、圓翅-5C拉伸強(qiáng)度/MPa4.4片導(dǎo)熱塑料散熱器。這些散熱器可以用于室內(nèi)采-10 C拉伸強(qiáng)度/MPa暖和干燥室(器)加熱干燥,克服了金屬材料腐蝕常溫缺口沖擊強(qiáng)度/(kJm2)4.9和管內(nèi)結(jié)垢等問題,有廣闊的應(yīng)用前景。表4導(dǎo)熱塑料散熱器熱工性能ab.4 Thermal properties of radiator of conductive heat plastics (PP)項(xiàng)排管式方翅片圓翅片(帶罩)圓翅片(不帶罩)散熱量與計(jì)算溫差關(guān)系式Q=3.946△T1216Q=5.989OT12Q=8.487OT10Q=6.967 OTI7散熱量626889636657材料熱強(qiáng)度/(W+kg-.K-)0.640.721.00傳熱系數(shù)/(W .m2.K+)9.503.284.57注:排管式、方翅片的性能由清華大學(xué)熱能工程系散熱器檢測(cè)室測(cè)定;圓翅片(帶罩) .圓翅片(不帶罩)的性能由陜西省采暖散熱器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站測(cè)定。排管式導(dǎo)熱塑料散熱器、方翅片導(dǎo)熱塑料散已用于中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所國(guó)家科技攻關(guān)熱器、圓翅片導(dǎo)熱塑料散熱器,由清華大學(xué)熱能工子專題“地?zé)岣稍镌O(shè)備研制"項(xiàng)目中,以解決地?zé)岢滔瞪崞鳈z測(cè)室和陜西省采暖散熱器產(chǎn)品質(zhì)量水對(duì)金屬材料的腐蝕及結(jié)垢問題。同時(shí)，利用65監(jiān)督檢驗(yàn)站測(cè)試,其結(jié)果見表4所示。C左右的地?zé)崴ㄟ^熱交換加熱空氣，干燥農(nóng)副從表4可以看出,散熱器具有良好散熱性能,產(chǎn)品(如白菜、香菇等)。干燥裝置總熱效率達(dá)排管式散熱量626 W,方翅片889 W,圓翅片(帶53%,節(jié)約煤102la。取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社罩)636 W,圓翅片(不帶罩)657 W,同時(shí)還有質(zhì)量會(huì)、環(huán)境效益。輕、耐腐蝕、防結(jié)垢等性能。.3聚乙烯導(dǎo)熱塑料蛇形盤管在蓄冰空調(diào)系統(tǒng)3.2聚丙烯導(dǎo)熱塑料翅片管換熱器在地?zé)崂孟抵械膽?yīng)用統(tǒng)中的應(yīng)用采用CWGI-PED-01制成的蛇形盤管,用于國(guó)采用CWGI-PPD-01制成的翅片管換熱器,電機(jī)械設(shè)計(jì)研究院“導(dǎo)熱塑料盤管式蓄冰空調(diào)系第3期周大綱，等.導(dǎo)熱聚烯烴復(fù)合材料及其應(yīng)用研究33統(tǒng)集成技術(shù)”項(xiàng)目中,以解決金屬盤管易腐蝕和普的導(dǎo)熱材料:銅纖維.鋁纖維、鋁粉、石墨、鱗片通塑料導(dǎo)熱性能差問題,并具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、石墨,得到導(dǎo)熱系數(shù)為0.800~8.650 W/(m.K)的結(jié)(融)冰性能好等優(yōu)點(diǎn)5。導(dǎo)熱塑料復(fù)合材料，為普通塑料導(dǎo)熱系數(shù)[約0.2導(dǎo)熱塑料盤管式蓄冰空調(diào)系統(tǒng)集成技術(shù)是一W/(m.K)]的4~42.25倍。項(xiàng)將導(dǎo)熱塑料盤管蓄冰裝置應(yīng)用于中央空調(diào)的系(2)CWGI-PPD-01和CWCI- -PED-01具有優(yōu)統(tǒng)技術(shù),其工作原理是在夜間(電價(jià)低,國(guó)家鼓勵(lì)良的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，其中CWGI-PPD-01用低谷電)利用制冷機(jī)制冷通過盤管制冰(蓄冰盤導(dǎo)熱系數(shù)2.50 W/(m.K)和CWGI-PED- -01導(dǎo)熱系管浸泡在裝滿水的蓄冰槽中，制冷機(jī)制出的低溫?cái)?shù)1.69 W/(m.K)，分別是普通塑料導(dǎo)熱系數(shù)的載冷劑，通常為乙二醇溶液，在蓄冰盤管內(nèi)部流12.5倍和8.45倍。動(dòng)，通常處于湍流狀態(tài)，使盤管外的水降溫、結(jié)(3)用聚烯烴導(dǎo)熱塑料復(fù)合材料制成的散熱.冰),并以冰的形式儲(chǔ)存起來,日間冰融化釋放出器、換熱器以及盤管蓄冰裝置等己應(yīng)用于采暖、地冷量來提供空調(diào)冷源。熱利用和蓄冰空調(diào)工程中，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益杭州華電華源環(huán)境工程有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)熱和社會(huì)、環(huán)保效益,有廣闊的應(yīng)用前景。塑料蛇形盤管與代表國(guó)際先進(jìn)水平的美國(guó)BAC參考文獻(xiàn)公司生產(chǎn)的鋼制蛇形盤管在同一個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行,I1] 楊杰輝,周大綱,馬劍文.新型導(dǎo)熱塑料翅片管的研究進(jìn)行技術(shù)比較。試驗(yàn)證明導(dǎo)熱塑料蓄冰盤管在制[].流體工程,1987,(9):52-56冰后期顯示出強(qiáng)勁的換熱能力，大大超過美國(guó)的[2] 徐益峰,王興安.測(cè)量非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)的瞬態(tài)熱片方法[].動(dòng)力機(jī)械通訊, 1986,(1~2)BAC盤管。融冰期間,盤管換熱能力始終優(yōu)于BAC3] 馮毅,李云翔,梁滿兵.填充型導(dǎo)熱塑料的熱導(dǎo)率分析盤管。導(dǎo)熱塑料蛇形盤管已應(yīng)用于上海同濟(jì)大學(xué)[].塑料工業(yè),2007,35( 16):250~251 ,254教學(xué)科研綜合樓冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)中，日冰蓄4] 楊銓銓,梁基照.高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料非線性導(dǎo)電行冷轉(zhuǎn)移高峰和平峰電共計(jì):4086.2 kW.h，日節(jié)省為及其機(jī)理(I )一導(dǎo)電通道理論[小上海塑料,2009,運(yùn)行費(fèi)用2464.6元，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社(4):1~8 .5] 梁博,董興杰,劉建。冰球與盤管制冰過程的熱阻變化對(duì)會(huì)、環(huán)保效益間。比[].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2008,(1):8~104結(jié)論6] 石翔,華陽(yáng),張力峰,等.上海同濟(jì)大學(xué)教學(xué)科研綜合樓冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)[U]. 制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2007,(1)導(dǎo)熱聚丙烯復(fù)合材料,由于采用填充不同(2):66-67,83(上接第22 i[4] 陸榮榮,張利軍,梁軍,等.不同廠家的CPE對(duì)PVC制品2005,126(2):251~263流變性能的影響[J].聚氯乙烯,2006,(3):23~24[9] Kharitonov AP. 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