CN102604189B - 一种用于自限温电伴热带的ptc高分子发热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，它是由下述重量百分比的原料制成：茂金属聚乙烯5-9%，高密度聚乙烯65-70%，乙烯共聚物热塑性弹性体6-10%，碳纤维1.5-2.5%，炭黑15-25%，苯并三唑类光稳定剂0.25-0.35%，受阻酚类抗氧剂10-0.20%，十溴二苯乙烷0.10-0.20%，邻苯二甲酸乙辛酯0.10-0.20%，过氧化二异丙苯0.10-0.20%，成核透明zc-3为0.05-0.15%。本发明使PTC材料弹性模量提高、最大值应力和断裂点应力增大，从而提高PTC发热材料的PTC强度、抗拉伸性能。
Description
技术领域
本发明涉及到伴热电缆领域，确切地说是一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料。
背景技术
电伴热带是一种新型高科技产品，其上个世纪70年代进入应用领域以来，自限式电伴热带已经成为当今世界上最通用的电伴热带类型。它们可以广泛地应用于液态物体在管道中输送和罐体的防冻保温、维持工艺温度、加热公路、坡道、人行横道、屋檐及地板等。自限式电伴热带内部，两根导电芯之间分布着起加热作用的PTC高分子材料，其外部由高分子内护层、金属屏蔽网和高分子外护套构成。当电源接通时，内部PTC高分子材料受热膨胀，电阻变大，减小发热功率，使温度降低；当温度降低时，内部PTC高分子材料遇冷收缩，电阻变小，增大发热功率，使温度上升，从而达到自动调节温度的作用。
目前国内中用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料产品其内部核心PTC发热材料由于采用的上个世纪90年代的配方，加上在生产中由于加工条件和环境条件的限制，使产品的抗拉伸强度性能不高，同时产品的结晶行为不稳定、结晶不完善，并且PTC发热材料内部残留热应力，这都会使PTC发热材料的电阻不稳定、温度升降不均匀、PTC特性不稳定、PTC特性重演性下降、减短材料的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现存缺陷，提供一种PTC强度高、抗拉伸性能好的PTC高分子发热材料。
上述目的通过以下方案实现：
一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：
各组分重量百分比之和为百分之百。
所述的一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：
所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：其制备方法为将所有原料按重量百分比用高速搅拌机搅拌均匀，每次搅拌一分钟左右，搅拌2-4次后采用双螺杆造粒方式在双螺杆挤出机进行造粒即得产品。
所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：由其制得的自限温电伴热带，包括两根导线，所述导线外包裹中间挤包PTC发热材料，中间挤包PTC发热材料外依次包裹绝缘内护层、金属编织屏蔽层，绝缘外护套。
在制备所述的自限温电伴热带时，应对自限温电伴热带进行退火处理：在80℃左右的温度条件下退火2小时左右，后在空气中自然冷却即可。
本发明的有益效果为：
1、本发明将PTC发热材料的制作配方进行了改进，用碳纤维取代部分的炭黑，通过改变CB/CF的比例，再添加一定比率的茂金属材料和分散剂处理使PTC发热材料内部导电网络完善，PTC效验明显；同时使其弹性模量提高、最大值应力和断裂点应力增大，从而提高PTC发热材料的PTC强度、抗拉伸性能。
2、在制造PTC发热材料时采用双螺杆造粒方式，降低材料的非正常性损耗，保证了PTC发热材料在造粒过程中的均匀度及性能的稳定。
3、将PTC材料制成的PTC发热芯带(两根镀锡圆铜导电芯1+PTC材料层)
2)经过工艺处理，使得产品的PTC发热材料的内部热应力历史消失，提高其结晶性，从而使得产品的电阻稳定、温度均匀、PTC特性稳定、PTC特性重演性稳定、增加材料的使用寿命。
附图说明
图1为自限温电伴热带的结构示意图。
具体实施方式
一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：
所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其制备方法为将所有原料按重量百分比用高速搅拌机搅拌均匀，每次搅拌一分钟，搅拌3次后采用双螺杆造粒方式在双螺杆挤出机进行造粒即得产品。由其制得的自限温电伴热带，包括两根导线，所述导线外包裹中间挤包PTC发热材料，中间挤包PTC发热材料外依次包裹绝缘内护层、金属编织屏蔽层，绝缘外护套。
如图1所示，高性能自限温电伴热带，包括有两根镀锡圆铜导电芯1，镀锡圆铜导电芯1外依次包覆有PTC材料层2、聚乙烯绝缘内护层3、金属屏蔽层4、聚乙烯绝缘外护套5。
在制备所述的自限温电伴热带时，应对自限温电伴热带进行退火处理：在80℃的温度条件下退火2小时，后在空气中自然冷却即可。
PTC材料的原配方与本发明配方各项性能数据对比分析
1、材料的机械物理性能测试
| 检测项目 | 原配方 | 本发明配方 |
| 弹性模量 N/mm2 | 134.165 | 189.24 |
| 最大值应力N/mm2 | 9.6326 | 15.8314 |
| 断裂点应力N/mm2 | 6.27432 | 10.4745 |
| 能量 J | 0.59908 | 2.33584 |
测试结果：通过用碳纤维取代部分的炭黑，再添加一定比率的茂金属材料和分散剂处理使得PTC发热材料在弹性模量、最大值应力和断裂点应力等性能上有着明显的提高。
2、PTC芯带即自限温电伴热带的机械物理性能测试
测试结果：本发明配方芯带的PTC强度、抗拉伸性能明显提高。
3、PTC芯带电性能测试
| 检查项目 | 原配方芯带 | 本发明配方芯带 |
| 起动电流A/m·10℃ | 0.40 | 0.20 |
| 标称功率W/m·10℃ | 25 | 25 |
| 最高维持温度℃ | 60 | 75 |
| 最高表面温度℃ | 70±5 | 85±5 |
| 最高承受温度℃ | 85±5 | 120±5 |
测试结果：A.通过对比数据可以看出通过用碳纤维取代部分的炭黑，通过改变CB/CF的比例，再添加一定比率的茂金属材料和分散剂处理使PTC发热材料内部导电网络完善，PTC效验明显。
B.通过起动电流测试数据可以看出通过增加对PTC发热材料制成发热芯带过程中及制成后的工艺处理使得产品在相同标称功率下，本发明配方的芯带起动电流远远小于原配方芯带。
4、PTC芯带寿命测试
A.测试条件：15分钟通电一次，15分钟断电一次，30分钟一个循环。通断5000次。
B.测试标准：通断后芯带的功率变化≤未通断前功率90％。功率为标称功率。通断后芯带的温度变化≤未通断前温度90％。
| 检查项目 | 原配方芯带 | 本发明配方芯带 |
| 功率变化率％ | 85 | 94 |
| 温度变化率％ | 90 | 98 |
测试结果：通过对PTC发热材料的制作配方进行改进后以及对PTC发热材料制成发热芯带过程中及制成后的工艺处理后芯带的电阻稳定、温度均匀、PTC特性稳定、PTC特性重演性稳定、增加材料的使用寿命。
Claims (1)
1.一种用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：是由下述重量百分比的原料制成：
茂金属聚乙烯 5-9%
高密度聚乙烯 65-70%
乙烯共聚物热塑性弹性体 6-10%
碳纤维 1.5-2.5%
炭黑 15-25%
苯并三唑类光稳定剂 0.25-0.35%
受阻酚类抗氧剂 0.10-0.20%
十溴二苯乙烷 0.10-0.20%
邻苯二甲酸乙辛酯 0.10-0.20%
过氧化二异丙苯 0.10-0.20%
成核透明剂zc-3 0.05-0.15%
各组分重量百分比之和为百分之百。
2、根据权利要求1所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：其制备方法为将所有原料按重量百分比用高速搅拌机搅拌均匀，每次搅拌一分钟，搅拌2-4次后采用双螺杆造粒方式在双螺杆挤出机进行造粒即得产品。
3、根据权利要求1所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：由其制得的自限温电伴热带，包括两根导线，所述导线外包裹中间挤包PTC发热材料，中间挤包PTC发热材料外依次包裹绝缘内护层、金属编织屏蔽层，绝缘外护套。
4、根据权利要求1所述的用于自限温电伴热带的PTC高分子发热材料，其特征在于：在制备所述的自限温电伴热带时，应对自限温电伴热带进行退火处理：在80℃的温度条件下退火2小时，后在空气中自然冷却即可。
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