CN103554805B - 一种温敏性复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种温敏性复合材料及其制备方法和应用，所述温敏性复合材料由1wt%～2wt%高吸水性树脂载体、5wt%～20wt%可挥发性物质、0wt%～1wt%乳化剂和余量的水混合制成，其中可挥发性物质是氨水、乙醇、冰乙酸、碳酸氢铵中的一种。本发明的复合材料作为一种过热报警材料，应用于大型发电厂及机车配电柜的过热报警系统中，具有常温下性能稳定，温敏特性好，使用量少，对环境友好，报警及时准确等优点。

Description

一种温敏性复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种功能性复合材料，特别是涉及一种可以作为报警介质应用于电器设备过热报警系统中的温敏性复合材料。

背景技术

电器设备在运行过程中发热是一个普遍存在的物理现象，同时也是影响安全生产、设备稳定运行的重大安全隐患。在发电厂、机车等大型供电系统的配电柜中，电缆输出端与总电源的连接处在松动时的局部温度可以达到80℃以上，严重时甚至达到100℃以上，局部温度过高会引起火灾，造成环境污染甚至危及到人员生命。

为杜绝此类安全隐患，目前普遍采取温敏贴来检测电缆输出端的根部温度。现有温敏贴主要有两种，一种温敏点70℃左右，另一种温敏点80℃左右。根据规定，发电厂工作人员或机车乘务人员每隔半小时巡视检查一遍，发现温敏贴变色后及时上报。这种预警方式的缺点是报警不及时，人员工作量很大。另外，温敏贴容易脱落，而且夜间不容易观察到温敏贴颜色的变化。

还有一种方法是在配电柜中安装红外探头及报警器，当配电柜温度超出设置报警温度时开始报警。这种装置测量出的温度是配电柜内的环境温度，不能及时、准确地定位发热点的局部温度，甚至会延误处理问题的最佳时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有温敏特性的复合材料，在达到规定温度时能够及时释放出挥发性气体。

提供所述复合材料的制备方法和应用，是本发明的另一发明目的。

本发明的温敏性复合材料为膏状混合物，由以下重量百分比组成的原料混合制成：

高吸水性树脂载体　　1wt%～2wt%

可挥发性物质　　　　5wt%～20wt%

乳化剂　　　　　　　0wt%～1wt%

水　　　　　　　　　余量。

其中，所述的可挥发性物质是氨水、乙醇、冰乙酸、碳酸氢铵中的一种。

优选地，所述的高吸水性树脂载体为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐或聚乙烯醇等任何一种高吸水性树脂。

本发明复合材料的具体制备方法是将可挥发性物质和乳化剂溶解在水中配成水溶液，加入高吸水性树脂载体，静置0.5小时，形成膏状的复合材料。

本发明将所述复合材料作为过热报警材料应用。

具体地，本发明将所述复合材料作为电器设备过热报警系统中的过热报警材料应用。

本发明还提供了一种使用上述复合材料作为过热报警材料的电器设备过热报警装置，所述装置包括有：

一个由导热材料制作的底座，在所述底座上设置有一细长的通孔，所述通孔内装填有用于封闭通孔的密封石蜡，所述密封石蜡在常温下起到对通孔的密封作用，底座温度上升时密封石蜡会融化导致通孔导通；

一个由耐腐蚀材料制作的容器，所述容器连接在底座上，底座上通孔的一端开口通向容器内，另一端通向容器外，在所述容器内放置有温敏性复合材料；

一个匹配于复合材料中可挥发性物质释放出挥发性气体的气敏报警装置，所述气敏报警装置设置在底座上或单独放置。

优选地，所述容器螺纹连接在底座上。

进而，所述底座的底面为一内弧面，以便于将底座固定在电缆线上。

使用时，将本发明的温敏性复合材料装入电器设备过热报警系统的容器中，安装在底座上，底座固定在配电柜中的电缆线上，与电缆线输出端接触，并在配电柜中安装好气敏报警器。当电缆输出端温度升高时，产生的热量传递至底座，将密封通孔的石蜡融化，容器中的高吸水性树脂携带挥发性气体从底座通孔中喷出，气敏报警器感应到气体后立刻报警，整个过程不超过5分钟。

本发明的温敏性复合材料将常温可溶于水的可挥发性物质吸附在高吸水性树脂载体上制成膏状物质，常温下性能稳定，易储存，当温度达到70℃以上时，其中的可挥发物质可剧烈分解或挥发，只需极少量即可被检测出来，温敏特性好，报警及时准确，且不会对环境带来任何污染，完全符合欧盟ROHS指令要求。适用于作为大型发电厂及机车配电柜过热报警系统中的报警介质使用。

附图说明

图1为应用本发明温敏性复合材料的一种过热报警装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

温敏性复合材料的原料重量百分数组成为：聚丙烯酰胺1.5%，碳酸氢铵8%，十二烷基苯磺酸钠0.5%，水90%。将碳酸氢铵和十二烷基苯磺酸钠溶解在水中配成水溶液，加入聚丙烯酰胺，静置0.5小时，形成膏状的温敏性复合材料。

过热报警装置的结构如图1所示，由三部分组成：以铝合金材料制作的、易导热的底座4；以硬质耐腐蚀塑料制作的、用于盛放复合材料6的容器5；以及气敏报警装置7。

将温敏性复合材料6装入容器5中，通过螺纹3连接组装在底座4上，连接处以密封橡胶圈密封。底座4的底面设置为一内弧面形状，在底座4中设置有一条长度3～5mm、直径0.5～1mm的细长通孔2，通孔2的一端开口位于容器5内，另一端开口通向外界，将容器5内与外界连通。在通孔2内灌装有密封石蜡1，正常使用情况下通孔2处于密封状态。

用塑料卡将底座4固定在电缆线输出端的根部，与电缆线输出端接触。同时在配电柜内安装满足检测间距的用于检测氨气的气敏报警器7，并通过控制系统与中央控制室连接。

当电缆线输出端局部温度升高超过70℃时，产生的热量一方面将通孔2中的密封石蜡融化，通孔2贯通；一方面碳酸氢铵受热分解产生氨气，一旦通孔2贯通，气体就自通孔2中喷出，气敏报警器7检测到氨气后立刻报警。

实施例2

聚乙烯醇2%，氨水15%，水93%。将氨水溶解在水中配成水溶液，加入聚乙烯醇，静置0.5小时，形成膏状的温敏性复合材料。

实施例3

聚丙烯酸铵1%，95%乙醇10%，水89%。将95%乙醇溶解在水中配成水溶液，加入聚丙烯酸胺，静置0.5小时，形成膏状的温敏性复合材料。

实施例4

聚乙烯醇2%，冰乙酸8%，水90%。将冰乙酸溶解在水中配成水溶液，加入聚乙烯醇，静置0.5小时，形成膏状的温敏性复合材料。

Claims (8)

1.一种温敏性复合材料，由以下重量百分比组成的原料混合制成：

高吸水性树脂载体　　1wt%～2wt%

可挥发性物质　　　　5wt%～20wt%

乳化剂　　　　　　　0wt%～1wt%

水　　　　　　　　　余量；

其中，所述的可挥发性物质是氨水、乙醇、冰乙酸、碳酸氢铵中的一种。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征是所述的高吸水性树脂载体为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐或聚乙烯醇。

3.权利要求1复合材料的制备方法，其特征是将可挥发性物质和乳化剂溶解在水中配成水溶液，加入高吸水性树脂载体，静置0.5小时，形成膏状的复合材料。

4.权利要求1复合材料作为过热报警材料的应用。

5.权利要求1复合材料作为电器设备过热报警系统中过热报警材料的应用。

6.使用权利要求1复合材料的电器设备过热报警装置，包括有：

一个由导热材料制作的底座，在所述底座上设置有一细长的通孔，所述通孔内装填有用于封闭通孔的密封石蜡；

一个由耐腐蚀材料制作的容器，所述容器连接在底座上，底座上通孔的一端开口通向容器内，另一端通向容器外，在所述容器内放置有温敏性复合材料；

一个匹配于复合材料中可挥发性物质释放出挥发性气体的气敏报警装置，所述气敏报警装置设置在底座上或单独放置。

7.根据权利要求6所述的电器设备过热报警装置，其特征是所述的容器螺纹连接在底座上。

8.根据权利要求6所述的电器设备过热报警装置，其特征是所述底座的底面为内弧面。