一种耐低温柔韧硅橡胶及硅橡胶电热带和伴热装置的制作方法

本发明涉及伴热装置，尤其涉及一种耐低温柔韧硅橡胶及硅橡胶电热带和伴热装置。

背景技术：

1、电伴热用电热带作为一种有效的管道(储罐)保温及防冻方案近年来得到了广泛的应用，逐渐替代传统的蒸汽伴热与热水伴热，其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。

2、现有的自控电伴热用电热带由导电塑料和二根平行母线加绝缘层、金属屏蔽网、防腐外套构成，其中由塑料加导电碳粒经特殊加工而成的导电塑料是发热核心，当伴热线周围温度较低时，导电塑料产生微分子收缩，碳粒连接形成电路使电流通过，电热带便开始发热；而温度较高时，导电塑料产生微分子膨胀，碳粒逐渐分开，导致电路中断，电阻上升，伴热线自动减少功率输出，发热量便降低，当周围温度变冷时，塑料又恢复到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来形成电路，电热带发热功率又自动上升，电热带安装时不得破坏绝缘层，应紧贴于被加热体以提高热效率，若被伴热体为非金属体，应用黏胶带增大接触传热面积，以尼龙扎带固定，在固定后的电热带外再包裹保温层。

3、螺旋缠绕管道外壁的方式大多适用于直径较小的管道，同时对电热带的利用率较高，伴热过程导热也较为均匀。然而在低温环境下，现有伴热带的缠绕性能不佳，难以与管子紧密接触影响伴热效果，同时低温下容易出现绝缘层开裂的情况。

4、因此，需要开发新的伴热带。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种耐低温柔韧硅橡胶及硅橡胶电热带和伴热装置，解决了现有低温的管路的伴热效果差容易出现电热带保护层裂开的难题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种耐低温柔韧硅橡胶，所述耐低温柔韧硅橡胶按质量份数包括如下组分：甲基乙烯基硅橡胶：30～45份；丁基橡胶：15～25份；天然橡胶：10～25份；乙烯烯基共聚物：30～45份；防老剂：2～4份；增塑剂：5～8份；硅藻土：3～5份；蒙脱石：4～10份；硼酸：10～25份；聚醚：10～25份；长链二元醇：5～10份。

4、本发明通过选用甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和天然橡胶复配得到耐低温能力适中且在低温下具有较优韧性的耐低温柔韧硅橡胶；同时在硅橡胶中加入硼酸、聚醚和长链二元醇，三者相互配合，在制备过程中长链二元醇以及聚醚上的羟基与硼酸形成支链结构，从而显著提高了硅橡胶在低温下的韧性，避免了其在低温下出现裂开的情况。

5、而且本发明中硅藻土和蒙脱石作为无机材料的加入能够保障耐低温柔韧硅橡胶的韧性和抗拉强度，同时优化了其低温性能。

6、其中，甲基乙烯基硅橡胶：30～45份，例如可以是30份、32份、34份、35份、37份、39份、40份、42份、44份或45份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

7、丁基橡胶：15～25份，例如可以是15份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

8、天然橡胶：10～25份，例如可以是10份、12份、14份、15份、17份、19份、20份、22份、24份或25份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

9、乙烯烯基共聚物：30～45份，例如可以是30份、32份、34份、35份、37份、39份、40份、42份、44份或45份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

10、防老剂：2～4份，例如可以是2份、2.3份、2.5份、2.7份、2.9份、3.2份、3.4份、3.6份、3.8份或4份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

11、增塑剂：5～8份，例如可以是5份、5.4份、5.7份、6份、6.4份、6.7份、7份、7.4份、7.7份或8份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

12、硅藻土：3～5份，例如可以是3份、3.3份、3.5份、3.7份、3.9份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份或5份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

13、蒙脱石：4～10份，例如可以是4份、4.7份、5.4份、6份、6.7份、7.4份、8份、8.7份、9.4份或10份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

14、硼酸：10～25份，例如可以是10份、12份、14份、15份、17份、19份、20份、22份、24份或25份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

15、聚醚：10～25份，例如可以是10份、12份、14份、15份、17份、19份、20份、22份、24份或25份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

16、长链二元醇：5～10份，例如可以是5份、5.6份、6.2份、6.7份、7.3份、7.8份、8.4份、8.9份、9.5份或10份等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

17、优选地，所述聚醚的分子量为600～2000，例如可以是600、750、915、1065、1225、1375、1535、1685、1845或2000等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

18、优选地，所述长链二元醇的碳原子数为8～16，例如可以是8、9、10、11、12、13、14、15或16等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

19、本发明优选将长链二元醇的碳原子数控制在上述范围内，更有利于提高支化结构从而显著提高硅橡胶的耐低温性能。

20、优选地，所述蒙脱石的粒径为40～100nm，例如可以是40nm、45nm、55nm、60nm、65nm、75nm、80nm、85nm、95nm或100nm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

21、本发明进一步优选采用纳米级蒙脱石，在提升硅橡胶强度的同时还能更好地保障硅橡胶在低温下的韧性。

22、优选地，所述硼酸、聚醚和长链二元醇的质量比为1.2～1.5:1:0.4～0.8，例如可以是1.2:1:0.4、1.2:1:0.5、1.2:1:0.6、1.2:1:0.7、1.2:1:0.8、1.3:1:0.4、1.4:1:0.4、1.5:1:0.4、1.3:1:0.8或1.4:1:0.5等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

23、值得说明的是，本发明的关键在于如何提高温度低于50℃条件下硅橡胶的韧性，通过研究发现硼酸、聚醚和长链二元醇的加入同时与甲基乙烯基硅橡胶、丁基橡胶和天然橡胶复配能够提高硅橡胶的耐低温性能；然而硼酸、聚醚和长链二元醇的质量比对于其性能的提升十分关键，通过研究发现，当硼酸含量过高时，容易的导致酸过量出现硅橡胶强度下降的情况；当硼酸含量过低时，容易导致与聚醚和长链二元醇的相互协同作用不强，出现硅橡胶耐低温性能低的情况；当长链二元醇的含量过高时，容易导致硅橡胶的抗拉强度和整体的韧性较差，当长链二元春的含量过低时，容易导致与聚醚和硼酸的相互协同作用不强，出现硅橡胶耐低温性能低的情况；因此本发明将硼酸、聚醚和长链二元醇的质量比控制在上述范围内，显著提高了其低温下的断裂伸长率。

24、第二方面，本发明提供一种硅橡胶电热带，所述硅橡胶电热带包括第一方面所述的耐低温柔韧硅橡胶得到的耐低温柔韧硅橡胶层。

25、本发明第二方面提供的硅橡胶电热带由于具有第一方面所述的耐低温柔韧硅橡胶，使其在低温下的韧性高，不会出现裂开等情况，且柔韧性好能够与不同形状的管路进行良好地贴合，提高了伴热效果。

26、优选地，所述硅橡胶电热带还包括电热丝；所述耐低温柔韧硅橡胶层包裹住所述电热丝的外侧；所述硅橡胶电热带自所述耐低温柔韧硅橡胶层向外还依次包括橡胶纤维层和硅橡胶保护层。

27、优选地，所述硅橡胶保护层的材质与所述耐低温柔韧硅橡胶层的材质相当。

28、优选地，所述电热丝的直径为0.3～1.5mm，例如可以是0.3mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

29、优选地，所述电热丝为至少两根，所述至少两根电热丝在耐低温柔韧硅橡胶层中排布成扁带状。

30、优选地，所述电热丝的材质包括镍铬合金丝。

31、优选地，所述镍铬合金丝中镍含量为60～85wt％，例如可以是60wt％、63wt％、66wt％、69wt％、72wt％、74wt％、77wt％、80wt％、83wt％或85wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

32、优选地，所述镍铬合金丝中铬含量为15～40wt％，例如可以是15wt％、18wt％、21wt％、24wt％、27wt％、29wt％、32wt％、35wt％、38wt％或40wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

33、本发明优选采用镍铬合金丝，其具有更优的电热性能。

34、优选地，所述橡胶纤维层的厚度为2～5mm，例如可以是2mm、2.4mm、2.7mm、3mm、3.4mm、3.7mm、4mm、4.4mm、4.7mm或5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

35、优选地，所述橡胶纤维层的材质包括耐低温柔韧硅橡胶层的组分和石英纤维。

36、优选地，所述橡胶纤维层中石英纤维的占比为5～15wt％，例如可以是5wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

37、本发明采用橡胶纤维层取代原有的玻璃纤维层，进一步提升了整体材料的韧性，在低温下能够更好地与所需伴热的管道服帖接触。

38、优选地，所述耐低温柔韧硅橡胶层的厚度为1～3mm，例如可以是1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、1.9mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

39、优选地，所述硅橡胶保护层的厚度为1～4mm，例如可以是1mm、1.4mm、1.7mm、2mm、2.4mm、2.7mm、3mm、3.4mm、3.7mm或4mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

40、第三方面，本发明提供一种先导压力调压式管路的伴热装置，所述伴热装置包括第二方面所述的硅橡胶电热带。

41、本发明第三方面提供的先导压力调压式管路的伴热装置由于包括第二方面所述的硅橡胶电热带，其具有与管路贴合度高，伴热效果佳且硅橡胶电热带能够耐低温，使用寿命长和可重复弯卷次数多的优势。

42、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

43、(1)本发明提供的耐低温柔韧硅橡胶通过各组分之间相互配合，显著提高了硅橡胶的耐低温性能，在优选条件下，本发明提供的硅橡胶在-50℃条件下的断裂伸长率能够达到530％以上；

44、(2)本发明提供的硅橡胶电热带在低温下具有优异的弯折性能，与不同管路的贴幅度高，且在-50℃条件下能够重复绕卷100次以上；

45、(3)本发明提供的先导压力调压式管路的伴热装置具有优良的伴热效果，应用前景广阔。