作为能量源的聚合超导发热电缆的制作方法

文档序号:12806446阅读:585来源:国知局

本发明涉及一种发热电缆,具体涉及一种作为能量源的聚合超导发热电缆。



背景技术:

目前,国内电地暖采用的发热电缆多为金属导线,热能损耗大,具有轻微电磁辐射等诸多缺陷。而且,传统电缆绝缘层多为PVC,加热后容易软化,化学稳定性随使用温度的升高而降低,在热胀冷缩的物理特性下容易粘连造成安全隐患。现有技术中也有利用碳纤维作为电热导线来制作地暖或电热毯的,但碳纤维的热量衰减严重,无法保证供暖温度,耗费能源。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种作为能量源的聚合超导发热电缆,该发热电缆安全可靠,发热快。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

一种作为能量源的聚合超导发热电缆,包括电缆芯体和保护层,所述电缆芯体由至少两股纳米碳丝组成,每股所述纳米碳丝由3K-10K根纳米碳丝聚集而成,所述保护层由内向外依次包括纤维织布层、纤维丝层和绝缘层,所述纤维织布层为由碳纤维或纳米碳丝编织而成的网状织物层,所述纤维丝层为由1K-5K的纤维丝聚集而成。

优选的,所述纤维丝为玻璃纤维。

优选的,所述电缆芯体由至少两股纳米碳丝螺旋缠绕而成。

优选的,所述绝缘层为硅胶层,所述硅胶层外表面具有标记物。

长期使用后,由于磨损,标记物容易模糊或消失,为了克服这种不便,优选的,所述绝缘层外还套设有透明防磨层。

本发明中,纳米碳丝为含有石墨烯的纤维料,本领域所熟知的材料也能实现发明目的,能达到安全可靠,发热快的效果,但使用以下材料会获得更优异的效果:

一种发热电缆的电缆芯体材料,按重量份数计,由以下组分制备而成:碳100份,石墨烯60份,聚合纤维50-80份,高岭土20-30份,杀菌剂2-15份,负离子粉5-10份,阻燃剂2-10份,环氧树脂5-20份,固化剂1-8份,稀释剂1-5份。优选的,上述石墨烯为纳米级石墨烯粉体,高岭土和负离子粉也均为纳米级的粉末。

优选的,所述聚合纤维为聚丙烯纤维,所述聚丙烯纤维由以下方法制备而成:

将聚丙烯树脂、POE弹性体和助剂加热至熔融状态,挤出机挤出形成预制品,在1000-2000m/min纺丝速度下将预制品纺丝,然后在3000-5000m/min的速度下拉伸,拉伸比为5-8,得聚丙烯纤维。助剂可选用防腐剂等本领域所熟知的添加助剂。

优选的,所述聚丙烯为等规聚丙烯,等规度大于98%,通过GPC 测定的分子量分布Mw/Mn 为3-10。

优选的,所述杀菌剂为银离子粉。

优选的,所述阻燃剂包括三氧化二锑。

本发明的电缆芯体材料可由本领域所熟知的方法制备。如先将碳在4300度高温下拉成束状长丝,然后与其余组分复合,形成复合材料,即纳米碳丝。

此外,本发明中,发热电缆的外径≤ 4mm,保护层平均厚度≥0.45 mm。

本发明所达到的有益效果:

本发明的发热电缆安全、环保,发热快,热能稳定,有较高的机械强度,使用寿命长,能够满足地暖、地板、瑜伽垫、打坐垫、电热背心、护腰、肩带、鞋垫等生活用品的使用;

而使用本发明电缆芯体材料制作的发热电缆性能更优异:经多次实验测得:3-5秒即可达到工作温度,升温迅速;抗拉强度是金属丝的6-10倍,不折断、不起弧、防火性能好;稳定、寿命长:耐腐蚀、不衰减、不易氧化,使用寿命长达12万小时。节能、省电,纳米碳丝电热转换率高达98.2%,比金属丝发热节省30%热能;发热过程无声、无光、无污染,是名副其实的绿色产品。

附图说明

图1是实施例1中发热电缆的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示,一种作为能量源的聚合超导发热电缆,包括电缆芯体1和保护层,电缆芯体1由三股纳米碳丝11螺旋缠绕而成,类似于常见绳索的缠绕螺旋缠绕。每股纳米碳丝11由9K(1K=1000)根纳米碳丝聚集而成,保护层由内向外依次包括纤维织布层2、纤维丝层3和绝缘层4,纤维织布层为由碳纤维或纳米碳丝编织而成的网状织物层,纤维丝层3为由2K的纤维丝聚集而成。纤维织布层2紧紧包裹于电缆芯体1外侧,纤维丝均匀填充于纤维织布层和绝缘层之间的空隙中,形成纤维丝层3。

纤维丝为玻璃纤维。绝缘层4为硅胶层,硅胶层外表面具有标记物。绝缘层外还套设有透明防磨层5。

实施例2

一种发热电缆的电缆芯体材料,按重量份数计,由以下组分制备而成:碳100份,石墨烯60份,聚合纤维50份,高岭土20份,银离子粉3份,负离子粉5份,三氧化二锑5份,环氧树脂10份,固化剂3份,稀释剂3份。

上述聚丙烯纤维由以下方法制备而成:

将聚丙烯树脂、POE弹性体和助剂加热至熔融状态,挤出机挤出形成预制品,在1000-2000m/min纺丝速度下将预制品纺丝,然后在3000m/min的速度下拉伸,拉伸比为5,得聚丙烯纤维。

聚丙烯为等规聚丙烯,等规度大于98%,通过GPC 测定的分子量分布Mw/Mn 为3-10。

实施例3

一种发热电缆的电缆芯体材料,按重量份数计,由以下组分制备而成:碳100份,石墨烯60份,聚合纤维70份,高岭土30份,银离子粉10份,负离子粉6份,三氧化二锑5份,环氧树脂10份,固化剂8份,稀释剂5份。

上述聚丙烯纤维由以下方法制备而成:

将聚丙烯树脂、POE弹性体和助剂加热至熔融状态,挤出机挤出形成预制品,在1000-2000m/min纺丝速度下将预制品纺丝,然后在3000-5000m/min的速度下拉伸,拉伸比为5-8,得聚丙烯纤维。聚丙烯为等规聚丙烯,等规度大于98%,通过GPC 测定的分子量分布Mw/Mn 为3-10。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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