箱體及其制備方法和包括該箱體的太陽能熱水器的制造方法

文檔序號：2445330閱讀：257來源：國知局

箱體及其制備方法和包括該箱體的太陽能熱水器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種箱體及其制備方法，該箱體包括至少一個支撐層和至少一個保溫層，其特征在于，所述支撐層和所述保溫層各自為聚烯烴材料，且任意一個支撐層的導熱系數(shù)和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。本發(fā)明還涉及包括所述箱體的太陽能熱水器。根據(jù)本發(fā)明的所述箱體同時具有較高的機械強度和較好的保溫性能，適合用作太陽能熱水器的水箱。
【專利說明】箱體及其制備方法和包括該箱體的太陽能熱水器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種箱體，該箱體的制備方法，以及包括該箱體的太陽能熱水器。

【背景技術】
[0002] 能源是現(xiàn)代社會存在和發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，能源消費也相應的持續(xù)增長，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供應日趨緊張的背景下，大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生能源已成為未來各國能源戰(zhàn)略中的重要組成部分。
[0003] 在諸如風能、水利能、潮汐能、太陽能等各種新型清潔能源中，有很多專家學者都對太陽能青眼有加。首先，太陽能具有普遍性：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且勿須開采和運輸；其次，太陽能有無害性，開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的；再者，太陽能總量十分巨大，每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，而據(jù)世界能源會議統(tǒng)計，世界已探明可采煤炭儲量共計 15980億噸，預計還可開采200年，全世界可開采的化石能源總量相當于33730億噸原煤，所以可以說太陽能其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源；另外，太陽能還有最重要的長久性：根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。因此，太陽能的大規(guī)模開發(fā)利用是面向未來，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
[0004] 目前，我國利用太陽能的方式大多都是太陽能光熱轉換和光電轉換兩大種類，例如，太陽熱水器、太陽灶、太陽房、太陽能干燥、太陽能溫室、太陽能制冷與空調(diào)、太陽能發(fā)電及光伏發(fā)電系統(tǒng)等，其中，太陽能熱水器是最普遍的太陽能利用方式。
[0005] 傳統(tǒng)的太陽能熱水器的水箱主要由內(nèi)膽、保溫層和不銹鋼外殼組成，現(xiàn)有專利文獻中進行了相應的報道。
[0006] 例如，CN1421657A提出了采用滾塑成型工藝制備的塑料內(nèi)膽替代金屬內(nèi)膽，整體無任何焊縫，避免了腐蝕滲漏現(xiàn)象，延長了內(nèi)膽使用壽命。但該塑料內(nèi)膽很難解決熱水箱的耐高溫、耐低溫及保溫問題，如果采用另外的處理工藝，可能增加工藝的復雜性，不易于操作。
[0007] CN101254635A提出了采用滾塑成型工藝制備的交聯(lián)聚乙烯內(nèi)膽代替金屬內(nèi)膽，這樣不僅能避免腐蝕滲漏現(xiàn)象，還能很好解決熱水箱的耐高溫和耐低溫問題，但作為熱水箱內(nèi)膽，與金屬的粘結性和保溫性沒有很好的解決。
[0008] CN221237342Y公開了一種白金內(nèi)膽式熱水器，包括外殼，外殼的腔體內(nèi)設置保溫內(nèi)膽，其中所述內(nèi)膽由內(nèi)層材料附著在外層材料上構成，內(nèi)層材料為食用級交聯(lián)聚乙烯，夕卜層材料為鋼板。雖然該專利申請中強調(diào)了在交聯(lián)聚乙烯內(nèi)膽與外殼之間有很強的粘著力，但并未提供明確的粘著方式，而且水箱的保溫問題沒有得到很好的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的太陽能熱水器的水箱存在的層與層之間粘著力不強、保溫性能不佳等缺陷，提供一種新的箱體及其制備方法和包括該箱體的太陽能熱水器。
[0010] 本發(fā)明提供了一種箱體，該箱體包括至少一個支撐層和至少一個保溫層，其中，所述支撐層和所述保溫層各自為聚烯烴材料，且任意一個支撐層的導熱系數(shù)和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種制備箱體的方法，該方法包括：將第一聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個支撐層的步驟，以及將第二聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個保溫層的步驟，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的導熱系數(shù) 和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種太陽能熱水器，所述太陽能熱水器包括水箱，其中，所述水箱為根據(jù)本發(fā)明的所述箱體或根據(jù)本發(fā)明的方法制備的箱體。
[0013] 在本發(fā)明提供的所述箱體中，支撐層和保溫層均由聚烯烴材料制成，二者之間可以產(chǎn)生很強的粘結力；再者，通過使支撐層的導熱系數(shù)和/或密度大于保溫層的導熱系數(shù) 和/或密度，可以使所述箱體的保溫層具有較好的保溫性能，同時使所述箱體的支撐層具有較高的機械強度，使得根據(jù)本發(fā)明的所述箱體同時具有較高的機械強度和較好的保溫性能。
[0014] 本發(fā)明提供的所述箱體可以直接用作太陽能熱水器水箱，與傳統(tǒng)的由內(nèi)膽、保溫層和不銹鋼外殼組成的太陽能熱水器水箱相比，大大減輕的了重量；進一步地，本發(fā)明提供的所述箱體可以通過一體化成型的方式制備，與傳統(tǒng)的太陽能熱水器水箱的制備工藝相 t匕，大大減少了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的箱體中支撐層和保溫層均為單層的實施方式；
[0017] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的箱體中支撐層和保溫層各自為多層的實施方式。

【具體實施方式】
[0018] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 本發(fā)明提供了一種箱體，該箱體包括至少一個支撐層和至少一個保溫層，其中，所述支撐層和所述保溫層各自為聚烯烴材料，且任意一個支撐層的導熱系數(shù)和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
[0020] 在本發(fā)明中，導熱系數(shù)根據(jù)ASTM-D3575V的方法測得，密度根據(jù)ASTM-D357D的方法檢測。
[0021] 綜合考慮所述箱體的生產(chǎn)成本以及綜合性能，優(yōu)選地，任意一個支撐層的導熱系數(shù)比任意一個保溫層的導熱系數(shù)大0. 1?0. 4W/m · °C，更優(yōu)選0. 12?0. 35W/m · °C ;任意一個支撐層的密度比任意一個保溫層的密度大〇. 4?0. 95g/cm3,更優(yōu)選0. 6?0. 85g/cm3，進一步優(yōu)選0· 6?0· 8g/cm3。
[0022] 在優(yōu)選情況下，所述支撐層的密度不小于0. 85g/cm3,所述保溫層的導熱系數(shù)不大于0. 15W/m · °C。進一步優(yōu)選地，所述支撐層的密度為0. 85?0. 963g/cm3,所述保溫層的導熱系數(shù)為〇. 01?〇. 15W/m · °C。
[0023] 在本發(fā)明的所述箱體中，與所述保溫層的聚烯烴材料相比，所述支撐層的聚烯烴材料具有相對較高的交聯(lián)度。所述支撐層的聚烯烴材料的交聯(lián)度可以為35?90%，優(yōu)選為 45?85% ;所述保溫層的聚烯烴材料的交聯(lián)度可以為0?20%，優(yōu)選為0?10%。本發(fā)明中，交聯(lián)度根據(jù)ASTM D2765的方法檢測。
[0024] 在本發(fā)明的所述箱體中，與所述保溫層相比，所述支撐層具有相對較高的抗沖擊強度，但整體的抗沖擊強度為50-110kJ/m 2,優(yōu)選為65-110kJ/m2。本發(fā)明中，抗沖擊強度根據(jù)ISO 180的方法檢測。
[0025] 在本發(fā)明提供的所述箱體中，導熱系數(shù)和密度相對較小的側具有相對較好的保溫性能，但整體的導熱系數(shù)應小于0. 12W/m · °C，優(yōu)選小于0. 10W/m · °C，更優(yōu)選小于0. 08W/ m ·。。。
[0026] 在本發(fā)明的所述箱體中，所述支撐層和所述保溫層各自可以為一層或多層。在一種實施方式中，所述支撐層1和所述保溫層2均為單層，優(yōu)選地，如圖1所示，所述支撐層1 在外部，所述保溫層2在內(nèi)部。
[0027] 在另一種實施方式中，支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)為多個，例如可以為 2?10個。當支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)為多個時，一方面，如圖2所示，多個支撐層1之間和/或多個保溫層2之間可以相互疊置在一起，也就是說，支撐層1和保溫層2 可以分別分布于箱體的不同側(如內(nèi)側或外側);另一方面，支撐層1與保溫層2可以交替疊置，在這種情況下，相鄰的保溫層之間可以有一個或多個支撐層1，或者相鄰的支撐層1之間可以有一個或多個保溫層2。在本發(fā)明中，貼合在一起的兩個支撐層或保溫層之間的密度和/或導熱系數(shù)不同，間隔設置的兩個支撐層或保溫層之間的密度和/或導熱系數(shù)可以相同或不同。在較優(yōu)選的實施方式中，所述支撐層與所述保溫層交替疊置。
[0028] 在本發(fā)明的所述箱體中，所述支撐層的厚度可以根據(jù)需要而設定，當箱體需要的支撐強度較大時，可以使支撐層的厚度較大一些，當箱體需要的支撐強度較小時，可以使支撐層的厚度較小一些。優(yōu)選情況下，為了確保所述箱體具有較高的機械強度，密度不小于 0. 85g/cm3的支撐層的厚度不小于2_。所述支撐層的厚度可以是單層的厚度，也可以是多個支撐層的厚度之和。
[0029] 在本發(fā)明的所述箱體中，所述保溫層的厚度也可以根據(jù)需要而設定。優(yōu)選情況下，為了確保所述箱體具有較好的保溫性能，保溫系數(shù)不大于〇. lW/m · °C的保溫層的厚度不小于2_。所述保溫層的厚度可以是單層的厚度，也可以是多個保溫層的厚度之和。
[0030] 在本發(fā)明的所述箱體中，所述支撐層的聚烯烴材料可以是通過將第一聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應而制備的，所述第一聚烯烴樹脂組合物可以含有1〇〇重量份的聚烯烴樹脂、〇. 1?5重量份的交聯(lián)劑和0?0. 1重量份的發(fā)泡劑。優(yōu)選情況下，所述第一聚烯烴樹脂組合物含有100重量份的聚烯烴樹脂、〇. 3?4重量份的交聯(lián)劑和0?0. 05重量份的發(fā)泡劑。
[0031] 在本發(fā)明的所述箱體中，所述保溫層的聚烯烴材料可以是通過將第二聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應而制備的，所述第二聚烯烴樹脂組合物可以含有100重量份的聚烯烴樹脂、0. 1?3重量份的發(fā)泡劑和0?3重量份的交聯(lián)劑。優(yōu)選情況下，所述第二聚烯烴樹脂組合物可以含有100重量份的聚烯烴樹脂、〇. 5?2重量份的發(fā)泡劑和0?2重量份的交聯(lián)劑。
[0032] 所述第一聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂與所述第二聚烯烴樹脂組合物可以相同或不同。優(yōu)選情況下，所述第一聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂與所述第二聚烯烴樹脂組合物相同。在該優(yōu)選情況下，所述支撐層與所述保溫層之間可以產(chǎn)生很強的粘結力，從而能夠很好地粘結在一起。
[0033] 所述聚烯烴樹脂可以為本領域常規(guī)使用的聚烯烴樹脂，例如，可以選自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、聚丙烯、聚丁烯和乙烯_C4_8烯烴共聚物中的一種或多種。優(yōu)選情況下，所述聚烯烴樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-c 4_8烯烴共聚物中的一種或多種。進一步優(yōu)選地，所述聚烯烴樹脂為重均分子量為 60, 000-110, 000的聚乙烯。所述低密度聚乙烯和所述高密度聚乙烯為本領域常規(guī)意義上的低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，通常，所述低密度聚乙烯的密度可以為0.91-0. 945g/cm3 ; 所述高密度聚乙烯的密度可以為〇. 946-0. 967g/cm3。
[0034] 所述發(fā)泡劑沒有特別的要求，可以為本領域常規(guī)使用的化學發(fā)泡劑。優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為分解溫度大于130°C的發(fā)泡劑，進一步優(yōu)選為偶氮二甲酰胺(分解溫度為 200-210°C)、4,4-氧代雙苯磺酰肼(分解溫度為155-160°C)和N，N' -二亞硝基戊撐四胺（DNPA，分解溫度為200-205°C)中的至少一種，最優(yōu)選為偶氮二甲酰胺(分解溫度為 200-210。〇。
[0035] 所述交聯(lián)劑沒有特別的要求，可以為本領域常規(guī)使用的聚烯烴交聯(lián)劑。優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為過氧化物交聯(lián)劑。所述過氧化物交聯(lián)劑的種類沒有特別的限定，只要該過氧化物交聯(lián)劑的交聯(lián)溫度大于聚烯烴樹脂的熔融加工溫度即可。優(yōu)選地，所述過氧化物交聯(lián)劑為烷基過氧化物，如叔丁基過氧化氫、過氧化二異丙基和過氧化二叔丁基；芳基過氧化物，如過氧化二枯基和枯基過氧化氫；?；^氧化物，如過氧化二月桂酰；酮過氧化物，如過氧化甲乙酮和過氧化環(huán)己酮。
[0036] 在所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物中，為了在必要時提高加工性能和交聯(lián)度，聚烯烴樹脂組合物還可以含有交聯(lián)促進劑。所述交聯(lián)促進劑用于提高制品的交聯(lián)度，適用于本發(fā)明的交聯(lián)促進劑例如可以為選自1，2-聚丁二烯、三烯丙基氰酸酯（TAC)和三烯丙基異氰酸酯（TAIC)中的至少一種。在聚烯烴樹脂組合物中，相對于100 重量份的聚烯烴樹脂，交聯(lián)促進劑的含量可以為〇?5重量份，優(yōu)選為0. 2?4重量份，更優(yōu)選為0. 35?3重量份。
[0037] 為了確保阻燃性，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物各自還可以含有阻燃劑。所述阻燃劑可以為本領域常規(guī)使用的阻燃劑，例如可以為選自十溴二苯醚、八溴二苯醚、五溴二苯醚、2, 2-雙（3, 5-二溴-4-羥基苯酚）丙烷和雙（五溴苯氧基）四溴苯中的至少一種。在聚烯烴樹脂組合物中，相對于100重量份的聚烯烴樹脂，阻燃劑的含量可以為〇?2重量份，優(yōu)選為0. 05?1. 5重量份，更優(yōu)選為0. 08?1重量份。
[0038] 所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物還可以含有本領域常規(guī)使用的其他添加劑以進一步改善所述箱體的性能。其他添加劑例如可以為抗氧化劑、UV 添加劑、顏料、加工助劑等。所述抗氧化劑可以用于提高箱體的穩(wěn)定性和長期耐老化性能，本發(fā)明中可使用的抗氧化劑可以為市售的抗氧劑產(chǎn)品，如Irganoxl010，Irganoxl68等。所述UV添加劑可以用于提高箱體的耐老化性能，本發(fā)明中可使用的UV添加劑可以為市售的 UV添加劑，如UV934, UV531等。所述顏料可以用于改善制品的外觀，適用于本發(fā)明的顏料可以為市售的耐高溫抗氧化顏料產(chǎn)品。所述加工助劑可以用于改善加工性能，例如可以為常規(guī)的脫模劑、潤滑劑、爽滑劑等。在聚烯烴樹脂組合物中，相對于100重量份的聚烯烴樹月旨，其他添加劑的含量可以為〇?10重量份，優(yōu)選為〇. 01?5重量份。
[0039] 在將第一聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應以制備支撐層以及將第二聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應以制備保溫層的過程中，加熱反應的條件各自可以包括：溫度為 190?320°C，優(yōu)選為250?300°C ;時間為5?50分鐘，優(yōu)選為10?30分鐘。
[0040] 本發(fā)明還提供了一種制備箱體的方法，該方法包括：將第一聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個支撐層的步驟，以及將第二聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個保溫層的步驟，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的導熱系數(shù) 和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
[0041] 優(yōu)選地，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的導熱系數(shù)比任意一個保溫層的導熱系數(shù)大0. 1?0. 4W/m · °C，更優(yōu)選0. 12? 0. 35W/m · °C ;任意一個支撐層的密度比任意一個保溫層的密度大0. 40?0. 95g/cm3,更優(yōu) 選 0· 6 ?0· 85g/cm3,進一步優(yōu)選 0· 6 ?0· 8g/cm3。
[0042] 優(yōu)選地，所述第一聚烯烴樹脂組合物使得所述支撐層的密度不小于0. 85g/cm3,更優(yōu)選為0. 85?0. 963g/cm3 ;所述第二聚烯烴樹脂組合物使得所述保溫層的導熱系數(shù)不大于 0· 15W/m · °C，更優(yōu)選為 0· 01 ?0· 15W/m · °C。
[0043] 優(yōu)選地，所述第一聚烯烴樹脂組合物的用量使得密度不小于0. 85g/cm3的支撐層的厚度不小于2mm。
[0044] 優(yōu)選地，所述第二聚烯烴樹脂組合物的用量使得保溫系數(shù)不大于0. lW/m · °C的保溫層的厚度不小于2mm。
[0045] 在本發(fā)明的所述箱體中，支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)可以為多個，例如可以為2-10個。當支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)為多個時，優(yōu)選所述支撐層與所述保溫層交替疊置。
[0046] 所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物與上文描述的相同。
[0047] 在一種較優(yōu)選的實施方式中，所述箱體的制備方法包括以下步驟：
[0048] (1)提供用于制備箱體的模具。所述模具的內(nèi)腔的形狀和尺寸與待制備的箱體的形狀和尺寸相同。當所述箱體用作太陽能熱水器的水箱時，模具的設計除了需要考慮安裝位置之外，還需要考慮進水口、出水口、漏氣口、必要的安裝嵌件等關鍵部位。模具的材質(zhì) 沒有特別的限定，可以為鋁、不銹鋼或其他金屬合金等材料，具體可以參考《Rototational Molding Technology〉〉。
[0049] (2)加熱滾塑：將聚烯烴樹脂組合物加入模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，力口熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘之內(nèi)升溫至250?300°C，保持恒溫10?30分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方向同時旋轉，軸向旋轉速度可以為1?20轉/分，徑向轉速可以為5?40轉/分，每隔5分鐘轉動方向變換一次，最終使塑料熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。由于待制備的箱體包括至少一個支撐層和至少一個保溫層，因此，所述加熱滾塑的過程需要進行多次喂料。多次喂料的加熱滾塑過程是，在加入第一批料之后升溫至250?300°C，并保持恒溫10?15分鐘，然后加入第二批料，并在250?30(TC下保持恒溫15?20分鐘。如果需要加入第三批料、第四批料等，則依次進行操作，只需保證每次加料后在250?300°C下保持恒溫10?30分鐘即可。
[0050] (3)成型并脫模：在加熱滾塑之后，停止加熱，將模具移出烘箱，并在空氣中或用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直至冷卻至室溫，然后打開模具，去除箱體產(chǎn)品。
[0051] 本發(fā)明還提供了一種太陽能熱水器，所述太陽能熱水器包括水箱，其中，所述水箱為本發(fā)明的所述箱體。
[0052] 所述太陽能熱水器可以為本領域各種常規(guī)的太陽能熱水器。而且，在所述太陽能熱水器中，除水箱之外的部件均與常規(guī)的太陽能熱水器相同。
[0053] 以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0054] 在以下實施例和對比例中，交聯(lián)度的測試方法：根據(jù)ASTM D2765的方法檢測，具體地，從產(chǎn)品上切取一塊質(zhì)量為A (約為0. 400±0. 015g)的塑料塊，將其切碎并放入一個 100ml的不銹鋼網(wǎng)袋中（網(wǎng)袋的規(guī)格參照ASTMD2765的要求)。樣品在170°C下在二甲苯溶液中抽提20小時后，將樣品取出并在90°C的真空干燥箱內(nèi)烘6小時后，稱其質(zhì)量為W 2，并根據(jù)以下公式計算交聯(lián)度：交聯(lián)度=(WVWJ X 100% ;
[0055] 導熱系數(shù)根據(jù)ASTM-D3575V描述的方法檢測；
[0056] 無縫抗壓試驗的檢測方法為：充入0. 025MPa的壓縮空氣，保持5分鐘，如果箱體沒有明顯的變形開縫或漏氣則為合格，反之則不合格；
[0057] 耐高低溫試驗的檢測方法為：從：TC到100°C的溫度內(nèi)循環(huán)5000次，箱體無明顯變化則為合格，反之則不合格；
[0058] 耐環(huán)境應力開裂試驗的檢測方法為：按照ASTM-D1693的方法，在50°C下選用濃度為10重量％的Ig印al X10作為刻蝕劑測定F 5Q>1000小時；
[0059] 耐酸堿腐蝕試驗的檢測方法：將箱體內(nèi)注入50%的堿溶液或35%的鹽酸溶液，停放 30天后，觀察熱水箱的顏色變化情況；
[0060] 耐水煮性的檢測方法：根據(jù)GB/T1733-79的方法測試24小時，水質(zhì)無變化則為合格；
[0061] 熱水箱壽命測試：在60L、3mm厚的箱體內(nèi)裝滿硬水，在70-100°C的測試條件下連續(xù)使用2000小時以上，如果無明顯變化則為合格，反之則不合格。
[0062] 實施例1
[0063] 本實施例用于說明本發(fā)明的所述箱體及其制備方法。
[0064] ( 1)制備第一聚烯烴樹脂組合物
[0065] 將5000克HDPE樹脂顆粒(購自神華包頭煤化工有限責任公司，型號為DGDA8007，重均分子量為88, 000)、75.0克2, 5-二甲基-2, 5-二（叔-丁基過氧）己炔-3 (DTBH)過氧化物交聯(lián)劑和25. 0克三烯丙基異氰酸酯（TAIC)交聯(lián)促進劑加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成35目的粉料，得到第一聚乙烯組合物Al，其熔點為129. 6°C，密度為0. 963g/cm3。
[0066] (2)制備第二聚烯烴樹脂組合物
[0067] 將5000克HDPE樹脂顆粒(購自神華包頭煤化工有限責任公司，型號為DGDA8007，重均分子量為88,000)、15.0克2, 5-二甲基-2, 5-二（叔-丁基過氧）己炔-3 (DTBH) 過氧化物交聯(lián)劑和25. 0克偶氮二甲酰胺（AZ)發(fā)泡劑加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為 15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成35目的粉料，得到第二聚乙烯組合物B1，其熔點為 129. 4°C，密度為 0· 963g/cm3。
[0068] (3)制備箱體
[0069] 將2500g第一聚乙烯組合物A1加入到模具中，并將2500g第二聚乙烯組合物B1 加入二次喂料腔，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至250°C，保持恒溫15分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉 /分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆；然后打開二次喂料腔將第二聚乙烯組合物B1加入模具內(nèi)，加熱室的溫度升高至280°C，并保持恒溫20分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為 20轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0070] 對比例1
[0071] 根據(jù)實施例1中步驟（1)的方法制備第一聚乙烯組合物A1，接著將5000g第一聚乙烯組合物A1加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至250°C，保持恒溫35分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其結構如圖1所示，其性能如表1所示。
[0072] 對比例2
[0073] 根據(jù)實施例1中步驟（2)的方法制備第二聚乙烯組合物B1，接著將5000g第二聚乙烯組合物B1加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至280°C，保持恒溫35分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0074] 實施例2
[0075] 本實施例用于說明本發(fā)明的所述箱體及其制備方法。
[0076] ( 1)制備第一聚烯烴樹脂組合物
[0077] 將5000克LLDPE樹脂顆粒(購自克森美孚，型號為6101XR)、100. 0克2, 5-二甲基-2, 5-二（叔-丁基過氧）己炔-3 (DTBH)過氧化物交聯(lián)劑和25. 0克三烯丙基異氰酸酯（TAIC)加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成35 目的粉料，得到第一聚乙烯組合物A2,其熔點為123. 6°C，密度為0. 924g/cm3。
[0078] (2)制備第二聚烯烴樹脂組合物
[0079] 將5000克LLDPE樹脂顆粒(購自克森美孚，型號為6101XR)、25. 0克2, 5-二甲基-2, 5-二（叔-丁基過氧）己炔-3 (DTBH)過氧化物交聯(lián)劑和125. 0克偶氮二甲酰胺 (AZ)發(fā)泡劑加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成 35目的粉料，得到第二聚乙烯組合物B2,其熔點為123. 4°C，密度為0. 923g/cm3。
[0080] (3)制備箱體
[0081] 將2500g第一聚乙烯組合物A2加入到模具中，并將2500g第二聚乙烯組合物B2 加入二次喂料腔，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至230°C，保持恒溫15分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉 /分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆；然后打開二次喂料腔將第二聚乙烯組合物B2加入模具內(nèi)，加熱室的溫度升高至250°C，并保持恒溫20分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為 20轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其結構如圖1所示，其性能如表1所示。
[0082] 對比例3
[0083] 根據(jù)實施例1中步驟（1)的方法制備第一聚乙烯組合物A2,接著將5000g第一聚乙烯組合物A2加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至230°C，保持恒溫35分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0084] 對比例4
[0085] 根據(jù)實施例1中步驟（2)的方法制備第二聚乙烯組合物B2,接著將5000g第二聚乙烯組合物B2加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至250°C，保持恒溫35分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0086] 實施例3
[0087] 本實施例用于說明本發(fā)明的所述箱體及其制備方法。
[0088] ( 1)制備第一聚烯烴樹脂組合物
[0089] 將5000克HDPE樹脂顆粒(購自神華包頭煤化工有限責任公司，型號為DGDA8007，重均分子量為88,000)、75.0克2,5-二甲基-2,5-二（叔-丁基過氧）己炔-3(0了8!〇過氧化物交聯(lián)劑和25. 0克三烯丙基異氰酸酯（TAIC)加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為 15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成35目的粉料，得到第一聚乙烯組合物A3,其熔點為 129. 6°C，密度為 0· 963g/cm3。
[0090] (2)制備第二聚烯烴樹脂組合物
[0091] 將5000克HDPE樹脂顆粒(購自神華包頭煤化工有限責任公司，型號為DGDA8007，重均分子量為88,000)、15.0克2, 5-二甲基-2, 5-二（叔-丁基過氧）己炔-3 (DTBH) 過氧化物交聯(lián)劑和25. 0克偶氮二甲酰胺（AZ)發(fā)泡劑加入口模直徑為16mm、螺桿直徑為 15. 6mm、長徑比為25:1的HAAKE雙螺桿擠出機中。在雙螺桿擠出機中，在140°C、轉動速率為80rpm下熔融混合，并將制得的物料磨成35目的粉料，得到第二聚乙烯組合物B3,其熔點為 129. 4°C，密度為 0· 963g/cm3。
[0092] (3)制備箱體
[0093] 將1250g第一聚乙烯組合物A3加入到模具中，并將1250g第二聚乙烯組合物B3 加入二次喂料腔，將1250g第一聚乙烯組合物A3加入三次喂料腔，將1250g第二聚乙烯組合物B3加入四次喂料腔，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至250°C，保持恒溫15分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為 30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆；然后打開二次喂料腔將第二聚乙烯組合物B3加入模具內(nèi)，加熱室的溫度升高至260°C，并保持恒溫15分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為20轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆；接著打開三次喂料腔將第一聚乙烯組合物A3加入模具內(nèi)，加熱室的溫度升高至270°C，并保持恒溫15 分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為20轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆；然后打開四次喂料腔將第二聚乙烯組合物B3加入模具內(nèi)，加熱室的溫度升高至280°C，并保持恒溫15分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5 轉/分，徑向轉速為20轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其結構如圖2所示，其性能如表1所示。
[0094] 對比例5
[0095] 根據(jù)實施例1中步驟（1)的方法制備第一聚乙烯組合物A3,接著將5000g第一聚乙烯組合物A3加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至260°C，保持恒溫60分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0096] 對比例6
[0097] 根據(jù)實施例1中步驟（2)的方法制備第二聚乙烯組合物B3,接著將5000g第二聚乙烯組合物B3加入到模具中，然后放入烘箱，邊旋轉邊加熱，加熱溫區(qū)的溫度設置到塑料熔化、均勻流動的溫度，一般要求烘箱內(nèi)溫度在10分鐘內(nèi)升溫至270°C，保持恒溫60分鐘，同時保持模具在烘箱內(nèi)按軸向和徑向兩個方位同時旋轉，軸向旋轉速度為5轉/分，徑向轉速為30轉/分，每隔3分鐘轉動方向變換一次，使熔體在模具內(nèi)表面均勻涂覆。然后停止加熱，將模具移出烘箱，并用水噴淋冷卻，同時保持模具繼續(xù)旋轉，直到冷卻至室溫，打開模具，取出成型的箱體產(chǎn)品，其性能如表1所示。
[0098] 表 1
[0099] |實施丨村比|對比丨實_丨對比丨對〖七丨實施|對比|對比 ___例1 ft I m 2 飼2 飼3 例4 例3 例5 例6 (mm) 3.0 - - 3.0 - - 3.0 - - 支密度（g/cm'') 0.958 - - 0.918 - - 0,958 - - If: ^導熱系數(shù) 028 - - (Ο? - - 028 - ^ M (W/m，C)__________ _ 交聯(lián)度（％)- 76 - - - - H3 - - 財-- - 厚度（mm) 13.8 - - 16.2 - - 14.6 - - 保密度（g/cm;廠 0.256 - - 0.120 - - " 0.246 - -' 溫分熱系數(shù) 0,07 - - 0,05 - - 0.06 - - y (W/m.°C)__________ 交聯(lián)度（％) 〇： " ?ο " " 0 " " 密度（g/cm:') - - 0.9M- 0256 - - 0.919- 0.120 - - 0.958 0.246 密度異（s/cm3)0.702 :~ 0.798 :0.712 : 執(zhí)系 ftψ\ 0.21 - - 0,26 - - 0.22 - - (W，m. (:)__________ 交聯(lián)吱（?.) - 76 0 - 84 12 - 86 5^ 夠體異執(zhí)#+S -Λ,. I 0.087 0.28 0.078 0.06? 0.29 0.05 0.076 0.28 0.06 (\V/m- C )__________ 抗沖擊強度（kl，m2> - 55 67 - 23 - 75 98 28 73 78 21 無繼抗壓試驗合洛合格 ^ 合格合格合格合格合格 H 耐高溫試驗合格合格 If 合格合格合格合格 ^ ft環(huán)境心:力開裂試 > > <1〇 > > <% > >|〇〇〇 <|〇驗（h)__1000 HXK)___1000 1000___1000 .__- ^ ^ ΙΡΙ?1?|flpj.......... 耐酸喊腐蝕《驗 ?變顯變敁變顯變姑變《變玆變姑變 it it it .化 it 化 It .又1 C .化 ...........................................................耐水麗.............................................................................介..i-一福-一合1-一☆.格-一合..格-一.福-一福-一.福-一?FIF 熱農(nóng)筘夯命試驗合格合格合格合格合格合格
[0100]
[0101] 由表1的數(shù)據(jù)可以看出，根據(jù)本發(fā)明的所述箱體具有較好的保溫性能(具有較低的整體導熱系數(shù)）和較高的機械強度。而且，本發(fā)明的所述箱體的無縫抗壓性能、耐高低溫性能、耐環(huán)境應力開裂性能、耐酸堿腐蝕性、耐水煮性和熱水箱壽命均滿足太陽能熱水器的水箱的要求，因而本發(fā)明的所述箱體可以用作太陽能熱水器的水箱。
【權利要求】
1. 一種箱體，該箱體包括至少一個支撐層和至少一個保溫層，其特征在于，所述支撐層和所述保溫層各自為聚烯烴材料，且任意一個支撐層的導熱系數(shù)和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
2. 根據(jù)權利要求1所述的箱體，其中，任意一個支撐層的導熱系數(shù)比任意一個保溫層的導熱系數(shù)大〇· 1?〇· 4W/m · °C，優(yōu)選0· 12?(λ 35W/m · °C。
3. 根據(jù)權利要求1所述的箱體，其中，任意一個支撐層的密度比任意一個保溫層的密度大 0· 4 ?0· 95g/cm3,優(yōu)選 0· 6 ?0· 85g/cm3,更優(yōu)選 0· 6 ?0· 8g/cm3。
4. 根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的箱體，其中，所述支撐層的密度不小于0. 85g/ cm3,優(yōu)選為0. 85?0. 963g/cm3,所述保溫層的導熱系數(shù)不大于0. 15W/m · °C，優(yōu)選為0. 01? 0· 15W/m ·。。。
5. 根據(jù)權利要求1所述的箱體，其中，支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)為多個。
6. 根據(jù)權利要求5所述的箱體，其中，所述支撐層與所述保溫層交替疊置。
7. 根據(jù)權利要求1-3和5-6中任意一項所述的箱體，其中，所述支撐層的聚烯烴材料是通過將第一聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應而制備的，所述第一聚烯烴樹脂組合物含有 100重量份的聚烯烴樹脂、0. 1?5重量份的交聯(lián)劑和0?0. 1重量份的發(fā)泡劑；所述保溫層是通過將第二聚烯烴樹脂組合物進行加熱反應而制備的，所述第二聚烯烴樹脂組合物含有100重量份的聚烯烴樹脂、〇. 1?3重量份的發(fā)泡劑和0?3重量份的交聯(lián) 劑。
8. 根據(jù)權利要求7所述的箱體，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂與所述第二聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂相同。
9. 根據(jù)權利要求7所述的箱體，其中，所述聚烯烴樹脂選自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C 4_8烯烴共聚物中的一種或多種。
10. -種制備箱體的方法，該方法包括：將第一聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個支撐層的步驟，以及將第二聚烯烴樹脂組合物加入用于制備箱體的模具中通過滾塑成型形成至少一個保溫層的步驟，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的導熱系數(shù)和/或密度比任意一個保溫層的導熱系數(shù)和/或密度大。
11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的導熱系數(shù)比任意一個保溫層的導熱系數(shù)大0. 1? 0· 4W/m · °C，，優(yōu)選 0· 12 ?0· 35W/m · °C。
12. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物和所述第二聚烯烴樹脂組合物使得任意一個支撐層的密度比任意一個保溫層的密度大〇. 4?0. 95g/cm3,優(yōu) 選 0· 6 ?0· 85g/cm3,更優(yōu)選 0· 6 ?0· 8g/cm3。
13. 根據(jù)權利要求10-12中任意一項所述的方法，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物使得所述支撐層的密度不小于〇. 85g/cm3,優(yōu)選為0. 85?0. 963g/cm3,所述第二聚烯烴樹脂組合物使得所述保溫層的導熱系數(shù)不大于〇. 15W/m · °C，優(yōu)選為0. 01?0. 15W/m · °C。
14. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，支撐層和保溫層中的至少一者的層數(shù)為多個。
15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述支撐層與所述保溫層交替疊置。
16. 根據(jù)權利要求10-12和14-15中任意一項所述的方法，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物含有100重量份的聚烯烴樹脂、0. 1?5重量份的交聯(lián)劑和0?0. 1重量份的發(fā)泡齊? ;所述第二聚烯烴樹脂組合物含有100重量份的聚烯烴樹脂、〇. 1?3重量份的發(fā)泡劑和 0?3重量份的交聯(lián)劑。
17. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述第一聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂與所述第二聚烯烴樹脂組合物中的聚烯烴樹脂相同。
18. 根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述聚烯烴樹脂選自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C 4_8烯烴共聚物中的一種或多種。
19. 一種太陽能熱水器，所述太陽能熱水器包括水箱，其特征在于，所述水箱為權利要求1-9中任意一項所述的箱體或者根據(jù)權利要求10-18中任意一項所述的方法制備的箱體。
【文檔編號】B32B7/04GK104118146SQ201310150553
【公開日】2014年10月29日申請日期:2013年4月26日優(yōu)先權日:2013年4月26日
【發(fā)明者】陳學連, 梁文斌, 賴世耀申請人:神華集團有限責任公司, 北京低碳清潔能源研究所

完整全部詳細技術資料下載