一种高分子基PTC伴热带的制备方法与流程

本发明属于高分子基ptc伴热带材料技术领域，具体涉及一种高分子基ptc伴热带的制备方法。

背景技术

ptc(positivetemperaturecoefficient)正温度系数热敏电阻是一种具有温度敏感性的半导体电阻材料，它具有电阻率随温度的升高而增大的特性。近十年，高分子基ptc复合材料得到了广泛的应用，尤其是高分子基ptc复合材料的重要产品-聚乙烯基自限温伴热电缆带，具有众多其它传统加热元件所不具备的优异性能，如具有防止过热、节约电能、使用维修方便和便于自动化等特点，在石油、化工、家电、医疗器材等方面应用广泛，研究和开发具有优良性能的自限温伴热电带具有重要的现实意义，如中国专利申请号201410081081.2公开了一种改性ptc导电复合材料及其制备方法与应用，以结晶性聚烯烃聚合物为基体，导电材料为填料对基体材料进行改性，制备的改性ptc导电复合材料具有低电阻率，强度高和电阻再现性好，且电阻稳定优良的特点，但由于我国生产的自限温伴热带技术比较低，虽然已经投入生产，但是仍存在着寿命短、易燃、力学性能差，发热温度低和启动电流较大等问题。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提一种力学性能和热学性能优良的高分子基ptc伴热带的制备方法，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高分子基ptc伴热带的制备方法，具体步骤如下：

1)增强材料预处理：先将无碱玻璃纤维增强材料置于马弗炉中进行热处理，再放入处理液中进行浸泡，再将浸泡后的无碱玻璃纤维置于偶联剂溶液中进行二次浸泡，最后将浸泡后的无碱玻璃纤维恒温处理后，室温冷却50-70min，得改性玻璃纤维；

2)称取偶联剂，阻熔剂和改性玻璃纤维置于炼塑机中，升温至炼塑机辊筒温度为170-190℃，加入基体hdpe，待熔融包辊后，再加入炭黑，混炼均匀后，挤压成厚度1.5-2.5mm薄片，并裁切成标准薄片；

3)将裁切后的标准薄片先进行预热软化，然后置于自控温伴热电缆试样模具中，安放上两根铜芯后合模，热压成型，再经冷压定型，制得铜芯自控温伴热电缆试样。

优选的，所述热处理的温度为400-450℃，时间1-2min。

优选的，所述处理液为浓度0.9-1.2mol/l的hcl溶液，所述浸泡的时间为1-1.5h。

优选的，所述偶联剂溶液是浓度3.8-4.2％的乙烯基三乙氧基硅烷溶液，所述二次浸泡的时间为1.5-2.5h。

优选的，所述恒温处理的温度为430-480℃，时间3.5-4.5h。

优选的，所述阻熔剂为纯度98％，粒度分布0.6-3.0μm，比表面积4-7m³/g的超微细氢氧化镁,有利于填料在基体中的均匀分布，在提高ptc材料热性能的同时，也具有提高ptc材料的力学性能。

优选的，所述预热软化的温度为200-230℃。

优选的，所述两根铜芯的间距为7-9mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明采用偶联剂对增强材料无碱玻璃纤维进行预处理，预处理的增强材料更有利于在基体中的均匀分布，同时增强与基体材料的附着力，由于增强材料的均匀分布，限制了导电粒子在基体中的移动，增加ptc材料的稳定性和可重复性。

2本发明的采用混炼法制备的伴热带不含氟，且原材料价格低廉制备方法简单，制备出的伴热带不仅具有优良的热学性能并且力学性能也得到提高。

附图说明

1.图1是hdpe为1220g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响；

2.图2是hdpe为1230g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响；

3.图3是hdpe为1240g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响；

4.图4是hdpe为1250g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响；

5.图5是hdpe为1260g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响；

6.图6是hdpe为1270g时玻璃纤维用量对启动电流值的影响。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

本实施例中高分子基ptc伴热带的制备方法，具体步骤如下：

1)增强材料预处理：首先将无碱玻璃纤维置于马弗炉中于410℃热处理2min，再放入质量分数为1.0mol/l的hcl处理液中浸泡1h，称取质量分数为hcl浸泡后的玻璃纤维的1.0％的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，将称取的偶联剂配制成4％的偶联剂溶液，再将玻璃纤维浸润溶液中静置2h，使硅烷偶联剂包覆玻璃纤维，最后将处理后的玻璃纤维放入450℃烘箱中恒温处理4h，取出后室温下冷却1h，得改性玻璃纤维；

2)称取乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，纯度98％，粒度分布3.0μm，比表面积7m³/g的超微细氢氧化镁阻熔剂和改性玻璃纤维置于炼塑机中，升温至炼塑机辊筒温度为190℃，加入基体hdpe，待熔融包辊后，再加入炭黑，炭黑的添加量为基体hdpe质量的3-5％，混炼均匀后，挤压成厚度2mm薄片，并裁切成长50mm，宽10mm标准薄片；

3)将裁切后的标准薄片先置于温度220℃的平板硫化机上进行预热软化，然后将预热软化后的薄片置于自控温伴热电缆试样模具中，安放好两根直径1mm铜芯后合模，控制两根铜芯的平行，且间距为8mm，热压成型，压力10mpa，时间10min，再经冷压定型，压力10mpa，时间10min，制得铜芯温伴电热带试样。

以64重量份偶联剂，224重量份阻熔剂，308重量份玻璃纤维，1265重量份基体材料hdpe-7000f为原料，采用上述方法制备的铜芯温伴电热带试样，经测量30分钟测定其启动电流为0.40a，发热温度为143.5℃。

实施例2

本实施例同实施例1，不同的是本实施例中高分子基ptc伴热带的制备方法中步骤(1)的热处理温度为450℃，时间1min，处理液浓度1.2mol/l的hcl溶液，浸泡的时间为1.5h，步骤(2)阻熔剂为纯度98％，粒度分布0.6μm，比表面积4m³/g的超微细氢氧化镁。

经测量30分钟测定其启动电流为0.31a，发热温度为125℃。

实施例3

本实施例同实施例1，不同的是本实施例中以60重量份偶联剂，323重量份阻熔剂，232重量份玻璃纤维，1255重量份基体材料hdpe-7000f为原料，采用实施例1中的制备方法，制备的铜芯温伴电热带试样，经测量30分钟测定其启动电流为0.37a，发热温度为97℃。

实施例4

本实施例同实施例1，不同的是本实施例中高分子基ptc伴热带的制备方法，步骤(2)中炼塑机辊筒温度为170℃，步骤(3)预热软化的温度为230℃,，降低混炼温度，不利于ptc复合材料的表面粘度的降低，同时会增加混炼过程中的剪切力和阻力，形成的复合材料结构不完美，导致ptc复合材料的力学性能和热学性能变差。

经测量30分钟测定其启动电流为0.39a，发热温度为96℃。

为了探寻改性后的玻璃纤维对高分子基ptc伴热带的启动电流影响，采用了可视化图解方法进行分析，以玻璃纤维用量为横坐标，选择hdpe为不同量时对实验结果数据(此处为启动电流)进行规律分析，可以给出玻璃纤维用量对启动电流的影响，结果如图1-6所示，随着hdpe用量的增大，启动电流值先变小后变大，但都符合启动电流为0.3-0.5a的工业标准。

面结合具体实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。