高導熱、強耐腐、耐磨聚合物管材可望替代金屬管材用于各種熱交換和能量回收領域,受到國內外學術界和工業界的長期關注。然而,現有導熱聚合物復合材料的導熱率低,不能滿足高效熱交換的使用需求。同時,填充型導熱聚合物復合材料存在導熱性能、力學性能和加工性能的“魔三角”關系。大量導熱填料的填充雖然能夠提高復合材料的導熱率,但會不可避免的導致力學性能和加工性能大幅度下降,通常難以獲得可以工業應用的高導熱復合材料。
杭州師范大學李勇進教授與江蘇新成碳合新材料科技有限公司合作,經過多年堅持不懈的努力,通過材料、設備和工藝的集成創新,實現超高填充熱塑性聚合物復合材料(填充率超過70wt%)的工業制備與應用。開發材料的導熱率高(管材厚度方向導熱超過10W/mK)、力學性能優異(管材耐壓超過3.0MPa)、質輕(密度小于1.9 g/cm3)、耐磨(摩擦系數僅為0.2)且耐化學腐蝕。超高填充導熱聚合物復合材料可熱塑加工,擠出各種規格的導熱管材(圖1)。由該導熱管材制成的導熱熱交換設備(圖2)已進入市場,并得到多家用戶的肯定。

圖1 超高填充聚合物導熱管 圖2 由導熱聚合物管制備的換熱器
日前,江蘇省工業和信息化廳在常州市組織召開了該高導熱強耐腐聚合物復合材料及其管材的新產品鑒定會。鑒定委員會由包括中國科學院院士和中國工程院院士在內的11位材料、傳熱、熱能、能源化工等領域的著名專家組成,鑒定委員會聽取了產品研制工作總結、技術總結等匯報,審閱了查新報告、檢測報告、用戶報告等相關資料,察看了產品和生產現場。鑒定委員會認為,該產品屬國內首創,其制備技術和產品主要性能均處于國際領先水平。這一產品的投產應用將有助于實現我國熱交換器行業的轉型升級,為我國節能和環保產業貢獻力量。同時,鑒定委員會建議加快擴大產品的應用,并持續追蹤評價熱交換器的工程應用性能,為高導熱聚合物管的大規模應用奠定基礎。
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