CN104582030A - 一种抗老化高分子自限温伴热电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗老化高分子自限温伴热电缆，PTC材料采用高分子基PTC复合材料,其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.5-2.5，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中15-20%wt，过氧化二异丙苯的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.8-1.6%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.2-0.4%wt。本发明提出了一种抗老化高分子自限温伴热电缆，实现了对伴热电缆的性能提升，其结构简单、稳定性好、不易老化且PTC强度高。
Description
技术领域
本发明涉及伴热电缆技术领域，尤其涉及一种抗老化高分子自限温伴热电缆。
背景技术
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（PositiveTemperature 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103-109数量级。
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、室温电阻率低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稳定性差、易老化、PTC强度不足等缺陷。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种抗老化高分子自限温伴热电缆，实现了对伴热电缆的性能提升，其结构简单、稳定性好、不易老化且PTC强度高。
本发明提出的一种抗老化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复合材料由线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑、过氧化二异丙苯、碳黑接枝物、抗氧剂1010制成，其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.5-2.5，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中15-20%wt，过氧化二异丙苯的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.8-1.6%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.2-0.4%wt。
优选地，油炉法碳黑的粒径为80-120nm。
优选地，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.7。
优选地，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中16%wt。
优选地，过氧化二异丙苯的加入量为所述高分子基PTC复合材料的1.2%wt。
一种制备抗老化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：
S1按质量比称取线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，按加入量称取油炉法碳黑，并将三者放入混料机中进行混合10-15分钟；
S2参照步骤S1中线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的称取量，按加入量称取过氧化二异丙苯、抗氧剂1010，按体积比称取碳黑接枝物；
S3将步骤S1中混合好的线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的混合物和步骤S2中称取的过氧化二异丙苯、抗氧剂1010、碳黑接枝物，共同放入混炼机中进行混炼，混炼温度为170-180℃，混炼时间为10-15min，混炼后冷却，切粒。
本发明中，高分子基PTC复合材料采用线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑为基本组分构建三元复合材料，通过油炉法碳黑赋予材料导电性并获得高PTC强度；通过添加过氧化二异丙苯作为交联剂，引发乙烯-醋酸乙烯共聚物中的聚乙烯主链和乙酯基接枝反应，从而提高三元复合材料的凝胶含量，从而抑制碳黑粒子在三元复合材料中的分散性，克服了三元复合材料热收缩稳定性差的缺陷，提高了PCT性能的稳定性，并可提高PTC转变温度，同时，过氧化二异丙苯价格低廉；添加了抗氧剂1010，可以防止过氧化二异丙苯发生热分解；通过添加碳黑接枝物，破坏了碳黑原来的链状结构，使碳黑粒子保持在三元复合材料中的分散稳定性，使得碳黑粒子不易恢复凝聚状态，从而使得伴热电缆抗老化性好。
附图说明
图1为本发明提出的一种抗老化高分子自限温伴热电缆的结构示意图；
图2为本发明提出的一种制备抗老化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
如图1所示，图1为本发明提出的一种抗老化高分子自限温伴热电缆的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种抗老化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1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；PTC材料采用高分子基PTC复合材料。
在一种实施例中，高分子基PTC复合材料由线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑、过氧化二异丙苯、碳黑接枝物、抗氧剂1010制成，其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.7，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中16%wt，过氧化二异丙苯的加入量为高分子基PTC复合材料的1.2%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为高分子基PTC复合材料的0.2%wt，油炉法碳黑的粒径为80-120nm。
在另一种实施例中，高分子基PTC复合材料由线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑、过氧化二异丙苯、碳黑接枝物、抗氧剂1010制成，其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.5，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中20%wt，过氧化二异丙苯的加入量为高分子基PTC复合材料的1.6%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为高分子基PTC复合材料的0.4%wt，油炉法碳黑的粒径为80-120nm。
在又一种实施例中，高分子基PTC复合材料由线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑、过氧化二异丙苯、碳黑接枝物、抗氧剂1010制成，其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为2.5，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中15%wt，过氧化二异丙苯的加入量为高分子基PTC复合材料的0.8%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为高分子基PTC复合材料的0.3%wt，油炉法碳黑的粒径为80-120nm。
在本发明中，高分子基PTC复合材料采用线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑为基本组分构建三元复合材料，通过油炉法碳黑赋予材料导电性并获得高PTC强度；通过添加过氧化二异丙苯作为交联剂，引发乙烯-醋酸乙烯共聚物中的聚乙烯主链和乙酯基接枝反应，从而提高三元复合材料的凝胶含量，从而抑制碳黑粒子在三元复合材料中的分散性，克服了三元复合材料热收缩稳定性差的缺陷，提高了PCT性能的稳定性，并可提高PTC转变温度，同时，过氧化二异丙苯价格低廉；添加了抗氧剂1010，可以防止过氧化二异丙苯发生热分解；通过添加碳黑接枝物，破坏了碳黑原来的链状结构，使碳黑粒子保持在三元复合材料中的分散稳定性，使得碳黑粒子不易恢复凝聚状态，从而使得伴热电缆抗老化性好。
如图2所示，图2为本发明提出的一种制备抗老化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。
参照图2，本发明还提出了一种制备抗老化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：
S1、按质量比称取线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，按加入量称取油炉法碳黑，并将三者放入混料机中进行混合12分钟；
S2、参照步骤S1中线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的称取量，按加入量称取过氧化二异丙苯、抗氧剂1010，按体积比称取碳黑接枝物；
S3、将步骤S1中混合好的线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的混合物和步骤S2中称取的过氧化二异丙苯、抗氧剂1010、碳黑接枝物，共同放入混炼机中进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为14min，混炼后冷却，切粒。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种抗老化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；其特征在于，所述PTC材料采用高分子基PTC复合材料,所述高分子基PTC复合材料由线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑、过氧化二异丙苯、碳黑接枝物、抗氧剂1010制成，其中，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.5-2.5，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中15-20％wt，过氧化二异丙苯的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.8-1.6%wt，碳黑接枝物与油炉法碳黑的体积比为4%，抗氧剂1010的加入量为所述高分子基PTC复合材料的0.2-0.4%wt。
2.根据权利要求1所述的抗老化高分子自限温伴热电缆，其特征在于，油炉法碳黑的粒径为80-120nm。
3.根据权利要求1所述的抗老化高分子自限温伴热电缆，其特征在于，线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的质量比为1.7。
4.根据权利要求1所述的抗老化高分子自限温伴热电缆，其特征在于，油炉法碳黑加入量为在线性低密度聚乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的混炼物中16%wt。
5.根据权利要求1所述的抗老化高分子自限温伴热电缆，其特征在于，过氧化二异丙苯的加入量为所述高分子基PTC复合材料的1.2%wt。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的抗老化高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量比称取线性低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，按加入量称取油炉法碳黑，并将三者放入混料机中进行混合10-15分钟；
S2、参照步骤S1中线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的称取量，按加入量称取过氧化二异丙苯、抗氧剂1010，按体积比称取碳黑接枝物；
S3、将步骤S1中混合好的线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、油炉法碳黑的混合物和步骤S2中称取的过氧化二异丙苯、抗氧剂1010、碳黑接枝物，共同放入混炼机中进行混炼，混炼温度为170-180℃，混炼时间为10-15min，混炼后冷却，切粒。
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