一种低电阻型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，尤其涉及一种低电阻型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低温电阻率较高、PTC强度较低等缺陷。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种低电阻型高分子自限温伴热电缆，实现了对伴热电缆的性能优化，其结构简单，低温电阻率低，PTC强度高。
[0005]本发明提出的一种低电阻型高分子自限温伴热电缆，包括PTC芯带，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，在PTC芯带外依次包覆绝缘层、金属屏蔽层和耐磨护套层；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、碳黑、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物、碳纤维、四季戊四醇脂、氧化锌、过氧化二异丙苯、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮制成，其中，高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物共同组成高分子材料基体，且三者的重量百分比为5:2:1-4:2:1，碳黑在高分子材料基体中的添加量为14-17%wt，碳纤维在高分子材料基体中的添加量为6-12%wt，氧化锌在高分子材料基体中的添加量为0.3-0.6%wt，四季戊四醇脂在高分子材料基体中的添加量为0.06-0.08%wt,过氧化二异丙苯在高分子材料基体中的添加量为0.005-0.01%wt,2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮与碳黑的重量比为0.05-0.2。
[0006]优选地，高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物的重量百分比为9:4:2。
[0007]优选地，碳黑在高分子材料基体中的添加量为17%wt。
[0008]优选地，碳纤维在高分子材料基体中的添加量为12%wt。
[0009]优选地，氧化锌在高分子材料基体中的添加量为0.5%wt0
[0010]优选地，四季戊四醇脂在高分子材料基体中的添加量为0.06%wt，过氧化二异丙苯0.01%wto
[0011]优选地，2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮与碳黑的重量比为0.1。
[0012]一种制备低电阻型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:
[0013]SI按重量百分比称取高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物；参照上述三者的称取量，按添加量称取碳黑、碳纤维、氧化锌，并将上述六者在混合机中进行混合16-20分钟；
[0014]S2参照步骤SI中高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物的称取量，按添加量称取四季戊四醇脂、过氧化二异丙苯，参照步骤Si中碳黑的称取量，按重量百分比称取2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮；
[0015]S3将步骤SI中混合完成的混合物与步骤S2中称取的各组分放入混炼机中进行混炼，混炼温度为160-168°C，混炼时间为16-20min，混炼后冷却，切粒。
[0016]本发明中，采用添加碳黑和碳纤维形成双导电填料，碳纤维在基体中形成导电网络，提供远程导电能力，碳黑粒子提供近程导电能力并能为相邻碳纤维的搭接起到桥接作用，实现了双导电填料之间的互动配合，同时，大大提高了基体中导电填料的添加阈值，极大地提升伴热电缆在低温环境下的导电能力；当温度逐渐升高时，碳黑粒子之间的距离增大，近程导电受到破坏时，由于碳纤维的长径比较大，使得碳纤维的远程导电能力依旧维持，从而对由碳黑粒子距离增大引起的导电性下降进行补偿，使得在PTC转变温度前，伴热电缆的导电率变化平缓，提升伴热电缆的性能稳定性；而达到PTC转变温度时，由于高分子基体的体积膨胀，碳纤维与碳黑粒子产生的远程导电和近程导电均受到破坏，从而产生巨大的PTC效应，并能窄化PTC转变区域，提高了伴热电缆的PTC强度；过氧化二异丙苯作为高分子基体材料交联剂的添加以及2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮作为碳黑接枝物的添加，提高了高分子基体材料的胶凝性和碳黑粒子在高分子基体材料中的分散性，从而进一步提升伴热电缆的PTC强度。
【附图说明】
[0017]图1为本发明提出的一种低电阻型高分子自限温伴热电缆的结构示意图；
[0018]图2为本发明提出的一种制备低电阻型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】
[0019]如图1所示，图1为本发明提出的一种低电阻型高分子自限温伴热电缆的结构示意图。
[0020]参照图1，本发明提出的一种低电阻型高分子自限温伴热电缆，包括扁平带状的PTC芯带，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，在PTC芯带外依次包覆绝缘层3、金属屏蔽层4和耐磨护套层5 ;所述PTC材料采用高分子基PTC复合材料。
[0021]在一种实施例中，高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、碳黑、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物、碳纤维、四季戊四醇脂、氧化锌、过氧化二异丙苯、2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮制成，其中，高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物共同组成高分子材料基体，且三者的重量百分比为9:4:2，碳黑在高分子材料基体中的添加量为17%wt，碳纤维在高分子材料基体中的添加量为12%wt，氧化锌在高分子材料基体中的添加量为0.5%wt,四季戊四醇脂在高分子材料基体中的添加量为0.06%wt，过氧化二异丙苯在高分子材料基体中的添加量为0.01%wt,2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮与碳黑的重量比为0.1。
[0022]在另一种实施例中，高分子基PTC复合材料由高密度聚乙烯、碳黑、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物、碳纤维、四季戊四醇脂、氧化锌、过氧化二异丙苯、2-甲基-1- (4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮制成，其中，高密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸脂离聚物、聚酯丙烯酸齐聚物共同组成高分子材料基体，且三者的重量百分比为5:2:1，碳黑在高分子材料基体中的添加量为14%wt，碳纤维在高分子材料基体中的添加量为10%wt，氧化锌在高分子材料基体中的添加量为0.3%wt,四季戊四醇脂在高分子材料基体中的添加量为0.06%wt，过氧化二异丙苯在高分子材料基体中的添加量为0.005%wt,2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮