CN105072721A

CN105072721A - 一种新型ptc发热塑胶管及其制备方法

Info

Publication number: CN105072721A
Application number: CN201510474953.6A
Authority: CN
Inventors: 袁建波
Original assignee: ZHEJIANG DAMING NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG DAMING NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明涉及一种新型PTC发热塑胶管及其制备方法。一种新型PTC发热塑胶管，包括加热管和外护套，所述的外护套包覆于加热管之外，所述的加热管包括塑胶管、PTC发热材料和电极导体，所述塑胶管外部包覆有间隔夹角为180°且平行设置的两股螺旋型电极导体，所述的电极导体包括电极导体A和电极导体B，所述电极导体外包裹有PTC发热层。该种新型PTC发热塑胶管结构简单且制备工艺简单，生产出的PTC发热塑胶管受热均匀，热传导性能好，外形尺寸小巧轻便，节能降耗，适合在室外露天进行安装的，有巨大的社会效益。

Description

一种新型PTC发热塑胶管及其制备方法

技术领域

本发明涉及电加热装置技术领域，尤其涉及一种新型PTC发热塑胶管及其制备方法。

背景技术

环保连续监测工业气体排放，一般由采样头收集后，经采样管输送到分析仪器进行监测，而从采样头到分析仪器之间有一段的距离，如火电厂烟气排放监测从采样头到分析仪器之间一般约有100米左右的距离。特别是寒冷的冬季，气体常常在未到达目的地时，就已经冻结堵塞，使连续监测无法进行或结露影响气体监测分析的精度。因此，为了预防管道内气体液化或者流体结冻堵塞，需要对管道进行加热融冰。为了解决管道加热问题，传统方法是采用恒功率电热元件。但其能耗大，且必须采用温控器件控制温度，温控器件一旦失灵，温度就急剧上升，直至电热丝烧断，失去加热作用，破坏控温条件。公开日为2002年11月06日，公开号为1378072的中国发明专利公开了一种耐腐伴热采样复合管，它采用多根采样管、电源线、仪表补偿电缆线外包覆有屏蔽热反射膜，在屏蔽热反射膜外设有保温层，保温层外设有较厚塑料外套，该种气体采样管旁伴上一条PTC加热带。该种复合管虽然可以防止气体在管道内发生冷凝结露现象，且在-80℃～200℃状态下耐各种酸碱气体腐蚀，减少热量的辐射损失20%，降低能耗。但是该种加热装置结构复杂，体积庞大，原材料耗费大，其制造成本高，使用极其不便，热传导效率也不高。

此外，公开日为2014年6月18日，公开号是103874250A的中国发明专利公开了一种新型的自限温加热电缆，对现有的加热伴热元件做了进一步地改进，该加热电缆的横截面为加热芯带围成管状结构，加热芯带的内部设有三个导电导体，导电导体连接到供电电源上，加热芯带优选为PTC发热材料，所谓的PTC发热材料，就是具有PTC（positivetemperaturecoefficient“正温度系数”）电阻特性的高分子发热材料。也就是说，在一定的温度范围内，这种发热材料自身的电阻率会随温度的升高而增大。但是该种结构并不能完整地无缝贴合，且贴合得不够紧密，仍然存在着缝隙，易导致直导线型伴热带其导线与导热管脱开分离。

综上所述，现有技术中对管道的加热方式多为在管道外贴住管表面敷设一条伴热带或发热电缆，由伴热带或发热电缆提供热源加热管道。由于被加热管道为圆形，而发热电缆则近似长方形，彼此接触为仅线状接触，接触面积小，热传导面积就小，因而热阻大，传热效果差；为提高热传导效果或提升被加热管内的温度，还必须增加加热功率，以及用较厚的保温层包裹起来进行保温，并包覆足够厚度的外护套。这样既增加电能消耗，又会使整个管道部件外形尺寸（直径）较大，管道部件本身盘绕困难，质量较重，在室外露天安装施工十分不便。此外，在某些管道内要求高温的场合，由于达不到所要求温度，限制了这种管道部件的应用范围。因此，我们亟待开发一种结构简单、热传导良好，导热均匀，无需太大加热功率，同时无需厚重的保温层，外形尺寸小巧轻，节能降耗，适合在室外露天安装的PTC发热塑胶管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单，使被加热管道受热均匀，热传导性能好，外形尺寸小巧轻便，节能降耗，适合在室外露天进行安装的PTC发热塑胶管及其制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新型PTC发热塑胶管，包括加热管和外护套，所述的外护套包覆于管体之外，所述的加热管体包括塑胶管、PTC发热层和电极导体，所述塑胶管外部包覆有夹角为180°且平行设置的两股螺旋型电极导体，所述的电极导体包括电极导体A和电极导体B，所述电极导体外包裹有PTC发热材料。

进一步地，所述的电极导体由多股铜芯线缠绕而成。

进一步地，所述的塑胶管优选为聚四氟乙烯。

一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.制备电极导体；

b.制备PTC发热材料，所述的PTC发热材料各组分的百分比为：结晶性或半结晶性高分子20%-40%、导电材料30%-65%、可聚合的极性单体1%-9%、无机填料10%-25%、加工助剂0.05~5%，将各组分投入转矩流变仪、密炼机、开炼机，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合，再通过粉碎机粉碎或切割机造粒，制得有一定电阻的PTC发热材料；

c.将步骤b中的制得的PTC材料连同导体，通过模具热挤塑机包覆于塑胶管道上，两根导线送进时采用双头螺旋，两导线之间相隔180℃，同一个方向进行旋转缠绕包覆制得带电极导体的PTC发热层；

d.将步骤c制得的带包覆PTC发热材料连同导线的塑胶管外层包覆一层绝缘外套；

进一步地，所述的结晶性或者半结晶性高分子为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物的一种或者多种。

进一步地，所述的步骤b中的导电材料为粒径为1μm~10μm的炉法炭黑。

进一步地，所述步骤b中的可聚合的极性单体为酸酐、（甲基）丙烯酸（脂）、丙烯腈、酰胺、肽胺和不饱和胺中的一种或多种。

进一步地，所述步骤b中的无机填料为增强炭黑、层状纳米蒙脱土、纳米或微米碳酸钙、氧化镁、氧化铝和氧化锌中的一种或多种。

进一步地，所述步骤b中的加工助剂为引发剂、抗氧剂、润滑剂、金属抑制剂和阻燃剂的一种或多种。

本发明的有益效果：

（1）、塑胶管全部包裹在发热材料中，使塑胶管受热均匀，是在塑胶管整个周长上在发热，且能够靠电阻限制自己的温度，避免直线型的局部加热的，导致受热不均匀，发生局部自然或者断裂的现象；

（2）、本发明采用螺旋型导线，使发热材料与导线之间结合地更加紧密，有效降低直导线型伴热带其导线与材料间易脱开分离的几率；

（3）、由于直接将塑胶管（可用于采样）包裹其中，使得成品管径尺寸大为减小，减少了材料的消耗，相应地大大降低了生产成本；

（4）、管径尺寸变小，盘绕半径变小，整体质量更轻，柔韧性能更好，便于采样管在室外的安装以及施工。

（5)、该种新型PTC发热塑胶管的制备工艺非常的简单、生产出的产品质量优异，生产效率高。

附图说明

图1为本发明一种新型PTC发热塑胶管有外护套截面图；

图2为本发明一种新型PTC发热塑胶管有外护套平面图；

图3为本发明一种新型PTC发热塑胶管无外乎套截面图；

图4为本发明一种新型PTC发热塑胶管无外护套平面图；

图1中1、塑胶管；2、电极导体A；3、PTC发热材料；4、电极导体B；5、外护套。

具体实施方式

结合附图，下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例一

一种新型PTC发热塑胶管，包括加热管和外护套5，聚四氟乙烯外护套包覆于加管体之外，加热管包括塑胶管1、PTC发热材料3和电极导体，塑胶管外部包覆有夹角为180°且平行设置的两股螺旋型电极导体，电极导体包括电极导体A2和电极导体B4，，电极导体外包裹有PTC发热材料，电极导体由多股铜芯线缠绕而成。其制备过程包括a、制备电极导体；b、制备PTC层的PTC发热材料，c、PTC发热材料各组分的百分比为：聚乙烯高分子35%、5μm炭黑47%、丙烯腈5%、纳米蒙脱土10%、加工助剂3%，将各组分投入转矩流变仪、密炼机、开炼机，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合，再通过粉碎机粉碎或切割机造粒，制得有一定电阻的PTC发热材料；d、将步骤b中的制得的PTC材料连同导体，通过模具热挤塑机包覆于塑胶管道上，两根导线送进时采用双头螺旋，两导线之间夹角为180℃，同一个方向进行旋转缠绕包覆；将步骤c制得的带包覆PTC发热材料连同导线的塑胶管外层包覆一层绝缘外护套5。

实施例二

一种新型PTC发热塑胶管，包括加热管和外护套，聚四氟乙烯外护套包覆于管体之外，加热管体包括塑胶管、PTC发热材料和电极导体，塑胶管外部包覆有夹角为180°且平行设置的两股螺旋型电极导体，电极导体包括电极导体A和电极导体B，，电极导体外包裹有PTC发热材料，电极导体由多股铜芯线缠绕而成。其制备过程包括a、制备电极导体；b、制备PTC发热材料，c、PTC发热材料各组分的百分比为：聚丙烯高分子28%、7μm炭黑50%、酰胺6%、纳米蒙脱土15%、加工助剂1%，将各组分投入转矩流变仪、密炼机、开炼机，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合，再通过粉碎机粉碎或切割机造粒，制得有一定电阻的PTC发热材料；d、将步骤b中的制得的PTC材料连同导体，通过模具热挤塑机包覆于塑胶管道上，两根导线送进时采用双头螺旋，两导线之间夹角为180℃，同一个方向进行旋转缠绕包覆；将步骤c制得的带包覆PTC发热材料连同导线的塑胶管外层包覆一层绝缘外护套。

本发明结构简单，将传统的线状传热改为为全长上的圆柱面传热，热传导效率获得极大改善，被加热的塑胶管道受热均匀，避免管道局部高温发生燃烧的现象；管道外形尺寸面积和体积大为减小，以同样被加热管道直径相比，本发明结构外形尺寸仅相当于原结构尺寸的1/5～1/3；该种管道的质量更为轻便，有利于室外露天安装；减少材料消耗，大大降低了生产成本。

以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型PTC发热塑胶管，包括加热管和外护套，所述的外护套包覆于加热管之外，所述的加热管包括塑胶管、PTC发热层和电极导体，其特征在于，所述塑胶管外部包覆有夹角为180°且平行设置的两股螺旋型电极导体，所述的电极导体包括电极导体A和电极导体B，所述电极导体外包裹有PTC层。

2.如权利要求1所述的一种新型PTC发热塑胶管，其特征在于，所述的电极导体由多股铜芯线缠绕而成。

3.如权利要求1所述的一种新型PTC发热塑胶管，其特征在于，所述的塑胶管优选为聚四氟乙烯。

4.如权利要求1所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、制备电极导体；

b、制备所述PTC发热层的PTC发热材料，所述的PTC发热材料各组分的百分比为：结晶性或半结晶性高分子20%-40%、导电材料30%-65%、可聚合的极性单体1%-9%、无机填料10%-25%、加工助剂0.05~5%，将各组分投入转矩流变仪、密炼机、开炼机，单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合，再通过粉碎机粉碎或切割机造粒，制得有一定电阻的PTC发热材料；

c、将步骤b中的制得的PTC材料连同导体，通过模具热挤塑机包覆于塑胶管道上，两根导线送进时采用双头螺旋，两导线之间夹角为180℃，同一个方向进行旋转缠绕包覆，制得带有导线的PTC发热层；

d、将步骤c制得的带有导线的PTC发热层外包覆一层绝缘外套。

5.如权利要求4所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，所述的结晶性或者半结晶性高分子为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物的一种或者多种。

6.如权利要求4所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中的导电材料为粒径为1μm~10μm的炉法炭黑。

7.如权利要求4所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的可聚合的极性单体为酸酐、（甲基）丙烯酸（脂）、丙烯腈、酰胺、肽胺和不饱和胺中的一种或多种。

8.如权利要求4所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于，所述步骤b中的无机填料为增强炭黑、层状纳米蒙脱土、纳米或微米碳酸钙、氧化镁、氧化铝和氧化锌中的一种或多种。

9.如权利要求4所述的一种新型PTC发热塑胶管的制备方法，其特征在于：所述步骤b中的加工助剂为引发剂、抗氧剂、润滑剂、金属抑制剂和阻燃剂的一种或多种。