一种高分子自限温伴热电缆的制作方法

文档序号:8267535来源:国知局
一种高分子自限温伴热电缆的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及伴热电缆技术领域,尤其涉及一种高分子自限温伴热电缆。
【背景技术】
[0002]伴热电缆广泛应用于许多领域,如在工业方面主要利用在石油、化工、热电厂等需要防止管道或罐内的液体物质凝固/流动速度慢的场所,在公共设施方面主要用于消防管道的伴热,在民用方面可用于室内取暖以及冬季室外管道防冻方面。伴热电缆的核心在于其结构和制作其电热原件的PTC (Positive Temperature Coefficient)材料。PTC材料是指材料的电阻值随温度的升高而上升的一种热敏材料,即材料的电阻或电阻率在某一特定的温度范围内时基本保持不变或仅有微小量的变化,而当温度达到材料的某个特定的转变点温度附近时,材料的电阻率会在几度或十几度的狭窄的温度范围内发生突变,电阻率迅速增大13-1O9数量级。
[0003]PTC材料主要分为陶瓷基PTC材料和高分子基PTC材料两种类型。其中,高分子基PTC材料由于具有易加工、制造成本较低、导电范围大、室温电阻率低等优点而显示出巨大的应用价值。但是,现有技术中,高分子基PTC材料及高分子伴热电缆还存在PTC强度和电阻率不易协调的缺陷。

【发明内容】

[0004]为了解决【背景技术】中存在的技术问题,本发明提出了一种高分子自限温伴热电缆,实现了高分子伴热电缆的高PTC强度和低电阻率的匹配,其结构简单,综合性能优异。
[0005]本发明提出的一种高分子自限温伴热电缆,包括PTC芯带,依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层、金属屏蔽层和耐磨护套层,PTC芯带由两根平行布置的发热导线和包覆在其外的PTC材料层构成;所述PTC材料采用高分子基PTC复合材料,所述高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、三元乙丙胶、V2O3粉末、热裂碳黑制成,其中,所述V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量为48-55Wt%,所述热裂碳黑在所述高密度聚乙烯中加入量为6-15wt%,所述高密度聚乙烯与所述三元乙丙胶的质量比为2.3-2.7。
[0006]优选地,所述热裂碳黑的粒径为350_450nm。
[0007]优选地,所述V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量为51Wt%。
[0008]优选地,所述热裂碳黑在所述高密度聚乙烯中加入量为12wt%。
[0009]优选地,所述高密度聚乙烯与所述三元乙丙胶的质量比为2.4。
[0010]一种制备高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法,包括以下步骤:
[0011]SI按质量比称取高密度聚乙烯与三元乙丙胶并放入混炼机中混炼15-20分钟;
[0012]S2参照步骤SI中称取的高密度聚乙烯量,按加入量称取V2O3粉末、热裂碳黑并放入搅拌机中进行搅拌混合8-10分钟;
[0013]S3将步骤SI中混炼好的高密度聚乙烯与三元乙丙胶与步骤S2中混合好的V2O3粉末、热裂碳黑,放入混炼机混炼10-15分钟,冷却,切粒。
[0014]本发明中,在高密度聚乙烯中加入V2O3,由于V2O3的室温电阻率低至2*10_3Ω -cm,同时,V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量达到48-55Wt%,V2O3在高密度聚乙烯中呈连续相分布,V2O3颗粒之间相互接触,形成了大量的导电通道,表现出低温状态下的低电阻率,当温度达到高密度聚乙烯熔点附近,高密度聚乙烯体积大幅度膨胀,V2O3颗粒之间断开,切断了 V2O3颗粒组成的导电通道,从而使电阻率急剧上升,体现出高PTC强度;在高密度聚乙烯中加入热裂碳黑,可以消除和防止静电积聚,提高PTC强度,同时,通过加大热裂碳黑的粒径,从而减小热裂碳黑表面积,进一步提升PTC强度。
【附图说明】
[0015]图1为本发明提出的一种高分子自限温伴热电缆的结构示意图;
[0016]图2为本发明提出的一种制备高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示,图1为本发明提出的一种高分子自限温伴热电缆的结构示意图。
[0018]参照图1,本发明提出的一种高分子自限温伴热电缆,包括PTC芯带,依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层3、金属屏蔽层4和耐磨护套层5,PTC芯带由两根平行布置的发热导线I和包覆在其外的PTC材料层2构成;PTC材料采用高分子基PTC复合材料,高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、三元乙丙胶、V2O3粉末、热裂碳黑制成。
[0019]在一种具体实施例中,V2O3粉末在高密度聚乙烯中加入量为51Wt%,热裂碳黑在高密度聚乙烯中加入量为12wt%,高密度聚乙烯与三元乙丙胶的质量比为2.4,热裂碳黑的粒径为 350-450nm。
[0020]在另一种具体的实施例中,V2O3粉末在高密度聚乙烯中加入量为48Wt%,热裂碳黑在高密度聚乙烯中加入量为7wt%,高密度聚乙烯与三元乙丙胶的质量比为2.3,热裂碳黑的粒径为350-450nm。
[0021]在又一种具体实施例中,V2O3粉末在高密度聚乙烯中加入量为55Wt%,热裂碳黑在高密度聚乙烯中加入量为15wt%,高密度聚乙烯与三元乙丙胶的质量比为2.7,热裂碳黑的粒径为 350-450nm。
[0022]在本发明中,在高密度聚乙烯中加入V2O3,由于V2O3的室温电阻率低至2*10_3Ω -cm,同时,V2O3粉末在高密度聚乙烯中加入量达到48-55Wt%,V203在高密度聚乙烯中呈连续相分布,V2O3颗粒之间相互接触,形成了大量的导电通道,表现出低温状态下的低电阻率,当温度达到高密度聚乙烯熔点附近,高密度聚乙烯体积大幅度膨胀,V2O3颗粒之间断开,切断了 V2O3颗粒组成的导电通道,从而使电阻率急剧上升,体现出高PTC强度;在高密度聚乙烯中加入热裂碳黑,可以消除和防止静电积聚,提高PTC强度,同时,通过加大热裂碳黑的粒径,从而减小热裂碳黑表面积,进一步提升PTC强度。
[0023]如图2所示,图2为本发明提出的一种制备高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法的流程示意图。
[0024]参照图2,本发明还提出了一种制备高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法,包括以下步骤:
[0025]S1、按质量比称取高密度聚乙烯与三元乙丙胶并放入混炼机中混炼20分钟;
[0026]S2、参照步骤SI中称取的高密度聚乙烯量,按加入量称取V2O3粉末、热裂碳黑并放入搅拌机中进行搅拌混合10分钟;
[0027]S3、将步骤SI中混炼好的高密度聚乙烯与三元乙丙胶与步骤S2中混合好的V2O3粉末、热裂碳黑,放入混炼机混炼15分钟,冷却,切粒。
[0028]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高分子自限温伴热电缆,包括PTC芯带,依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层、金属屏蔽层和耐磨护套层,PTC芯带由两根平行布置的发热导线和包覆在其外的PTC材料层构成;其特征在于,所述PTC材料采用高分子基PTC复合材料,所述高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、三元乙丙胶、V2O3粉末、热裂碳黑制成,其中,所述V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量为48-55Wt%,所述热裂碳黑在所述高密度聚乙烯中加入量为6-15wt%,所述高密度聚乙烯与所述三元乙丙胶的质量比为2.3-2.7。
2.根据权利要求1所述高分子自限温伴热电缆,其特征在于,所述热裂碳黑的粒径为350_450nm。
3.根据权利要求1所述高分子自限温伴热电缆,其特征在于,所述V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量为51wt%。
4.根据权利要求1或2所述高分子自限温伴热电缆,其特征在于,所述热裂碳黑在所述高密度聚乙烯中加入量为12wt%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高分子自限温伴热电缆,其特征在于,所述高密度聚乙烯与所述三元乙丙胶的质量比为2.4。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法,其特征在于,包括以下步骤: .51、按质量比称取高密度聚乙烯与三元乙丙胶并放入混炼机中混炼15-20分钟; . 52、参照步骤SI中称取的高密度聚乙烯量,按加入量称取V2O3粉末、热裂碳黑并放入搅拌机中进行搅拌混合8-10分钟; .53、将步骤SI中混炼好的高密度聚乙烯与三元乙丙胶与步骤S2中混合好的V2O3粉末、热裂碳黑,放入混炼机混炼10-15分钟,冷却,切粒。
【专利摘要】本发明公开了一种高分子自限温伴热电缆,包括PTC芯带,依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层、金属屏蔽层和耐磨护套层,PTC芯带由两根平行布置的发热导线和包覆在其外的PTC材料层构成;所述PTC材料采用高分子基PTC复合材料,所述高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、三元乙丙胶、V2O3粉末、热裂碳黑制成,其中,所述V2O3粉末在所述高密度聚乙烯中加入量为48-55wt%,所述热裂碳黑在所述高密度聚乙烯中加入量为6-15wt%,所述高密度聚乙烯与所述三元乙丙胶的质量比为2.3-2.7。本发明中,所述高分子自限温伴热电缆,实现了高分子伴热电缆的高PTC强度和低电阻率的匹配,其结构简单,综合性能优异。
【IPC分类】H05B3-56, H05B3-10
【公开号】CN104582033
【申请号】CN201310484587
【发明人】李贻连
【申请人】安邦电气集团有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月15日
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