CN105979615B - 一种加热管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热管，由最内层的加热体、中间复合层和最外层的散热层组成，所述中间复合层内部包裹有加热体，所述中间复合层外部包覆有散热层，所述散热层，采用50#机油作为溶剂，组份和质量份数如下，三元乙丙胶100份，醋酸甲羟孕酮12～14份，硫磺0.4～0.6份，过氧化二异丙苯5～7.5份，硬脂酸1～2份，石墨23～27份，碳黑4～6份，凡士林4～6份，抗老化剂1～2份，促进剂M 1～2份，氧化锌4～6份，聚苯硫醚9～11份，三氧化二锑4～6份。本发明的加热管拉伸强度大于12.5Mpa，拉断伸长率大于150%，使加热管不易破裂，充分保证安装及使用时的安全性，并且本发明的加热管具备良好的散热效率，导热系数为65W/m.K。

Description

一种加热管
技术领域
本发明涉及一种加热元件，具体说是一种加热管。
背景技术
目前，在室内采暖方面电加热的采暖设备因其操作简便智能、环保污染小、成本低等优点，越来越受到人们的青睐，传统电加热采暖设备的加热方式主要有液体加热和导体类加热管加热两种方式。
液体加热采用循环泵体作为动力，使超导热不断流经暖气片，超导液流动的同时不断的被加热，实现超导液的循环散热，采用液体加热的缺点是，泵体的噪音较大，特别在夜间，容易影响人们的睡眠，超导液循环一段时间后需要再次添加，以补充蒸发的部分超导液，这样不仅费时费力，同时不利于节约成本，特别是泵体的增加，进一步提高了取暖设备的成本，液体加热的取暖设备用作地暖时，一旦运送超导液的管道发生破裂，就需要进行破拆维修，维修成本较高。
导体类加热管加热主要采用可加热的导电金属丝，近几年随着碳纤维的发展，出现了采用碳纤维作为导体的加热管，碳纤维加热管的直径一般为4cm，铺设10m2的地暖则需要100m左右的碳纤维加热管才能达到采暖的效果，因此碳纤维加热管使用较多，同样不利于成本的降低，而且包覆碳纤维的外皮容易破裂导致漏电，存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种加热管，通过在发热体外部增加散热层，提高发热管整体的散热效率，而且散热层不易撕裂，充分保证使用的安全性，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种加热管，由最内层的加热体、中间复合层和最外层的散热层组成，所述中间复合层内部包裹有加热体，所述中间复合层外部包覆有散热层，所述散热层，采用50#机油作为溶剂，组份和质量份数如下：三元乙丙胶100份，醋酸甲羟孕酮12～14份，硫磺0.4～0.6份，过氧化二异丙苯5～7.5份，硬脂酸1～2份，石墨23～27份，碳黑4～6份，凡士林4～6份，抗老化剂1～2份，促进剂M 1～2份，氧化锌4～6份，聚苯硫醚9～11份，三氧化二锑4～6份。
作为进一步的技术方案，所述中间复合层由1～4层套管复合组成。
作为进一步的技术方案，所述中间复合层由包覆在加热体上的起绝缘作用的绝缘层，和包覆在绝缘层上起连接作用的加固层组成，所述加热体为碳纤维。
作为进一步的技术方案，所述加热体的半径为0.5～1cm，散热层厚度为1～4cm，绝缘层的厚度为1～3mm，加固层厚度为1～2cm。
作为进一步的技术方案，所述绝缘层的原料采用的是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中四氟乙烯含量占75％，六氟丙烯含量占15％；所述加固层组成由以下重量份的原料制成：乙烯树脂60份，硬脂酸5份，聚乙二醇PEG40000.4份，轻质碳酸钙28份，石蜡油10份，绢云母22份。
上述加热管，制备方法为：
步骤一、采用挤出法包覆绝缘层，首先选好模具，根据树脂的流变性能，控制好螺杆挤出机温度与速度，使绝缘层原料达到熔融温度300～350℃；
步骤二、将碳纤维交叉拧成导电线芯预热至300～350℃使之与绝缘层内外温度一致，将导电线芯在绝缘层生产线上挤出一层绝缘层，要求绝缘层表面光滑、无裂缝，包覆厚度均匀无起泡现象；
步骤三、加固层原材料按重量份配比加入到混料机内热混，充分混合至温度150℃后放入冷混机内混至40℃时放出，加至加固层生产线备用；
步骤四、将包覆了绝缘层的导线芯在加固层生产线上，挤制一层加固层；
步骤五，将三元乙丙胶、醋酸甲羟孕酮、硫磺、硬脂酸、凡士林、促进剂M、三氧化二锑、聚苯硫醚、氧化锌和过氧化二异丙苯按比例混合并加入50#机油内，经过160℃×60′混炼使混合物达到均匀制成散热层初料，再进行密炼，在混炼的基础上添加石墨和碳黑，通过180℃密炼成散热层半成品料；
步骤六，最后将包覆绝缘层和加固层的导线芯在散热层硫化生产线上挤制一层散热层，定型后得到加热管。
本发明通过中间复合层将加热体和最外层的散热层结合到一起制成了加热管，得到的加热管拉伸强度大于12.5Mpa，拉断伸长率大于150％，使加热管不易破裂，充分保证安装及使用时的安全性，并且本发明的加热管具备良好的散热效率，导热系数为65W/m.K，大于钢(0.5％C 54W/m.K)的导热系数，可以充分满足暖气散热的需求，散热层在制作过程中添加石墨和碳粉，使其形成了半导体状态，不仅使散热效果成倍增加，散热层不易撕裂，充分保证使用的安全性，而且能更好地抑制和屏蔽电磁辐射。
传统的直径为4cm的碳纤维加热管，铺设10m2的地暖则需要100m左右的碳纤维加热管才能达到采暖的效果，而采用本发明的加热管当直径为12cm时，散热效果仍然优于直径较小的传统碳纤维加热管，在这情况下，本发明铺设同样的10m2的地暖则需要30m左右的碳加热管即可，有利于减少发热体的使用，促进成本的降低。
附图说明
图1是本发明实施例加热管的结构示意图；
图中1、碳纤维，2、绝缘层，3、加固层，4、散热层。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步地说明。
一种加热管，由最内层的加热体、中间复合层和最外层的散热层4组成，中间复合层内部包裹有加热体，中间复合层外部包覆有散热层4，中间复合层由包覆在加热体上的起绝缘作用的绝缘层2，和包覆在绝缘层2上起连接作用的加固层3组成，加热体为碳纤维1，且绝缘层2、加固层3的截面均为圆形；加热体的半径为0.8cm，散热层4的横截面为正方形，且最小的厚度为3.5cm，绝缘层2的厚度为2mm，加固层3厚度为1.5cm；
所述散热层4由以下重量份的原料制成：50#机油80份，三元乙丙胶100份，醋酸甲羟孕酮13份，硫磺0.5份，过氧化二异丙苯6.5份，硬脂酸1.5份，石墨25份，碳黑5份，凡士林5份，抗老化剂1.5份，促进剂M 1.5份，氧化锌5份，聚苯硫醚10份，三氧化二锑5份；
所述绝缘层的原料采用的是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中四氟乙烯含量占75％，六氟丙烯含量占15％；所述加固层组成由以下重量份的原料制成：乙烯树脂60份，硬脂酸5份，聚乙二醇PEG40000.4份，轻质碳酸钙28份，石蜡油10份，绢云母22份。
上述加热管，制备方法为：
步骤一、采用挤出法包覆绝缘层，首先选好模具，根据树脂的流变性能，控制好螺杆挤出机温度与速度，使绝缘层原料达到熔融温度300～350℃；
步骤二、将碳纤维交叉拧成导电线芯预热至300～350℃使之与绝缘层内外温度一致，将导电线芯在绝缘层生产线上挤出一层绝缘层，要求绝缘层表面光滑、无裂缝，包覆厚度均匀无起泡现象；
步骤三、加固层原材料按重量份配比加入到混料机内热混，充分混合至温度150℃后放入冷混机内混至40℃时放出，加至加固层生产线备用；
步骤四、将包覆了绝缘层的导线芯在加固层生产线上，挤制一层加固层；
步骤五，将三元乙丙胶、醋酸甲羟孕酮、硫磺、硬脂酸、凡士林、促进剂M、三氧化二锑、聚苯硫醚、氧化锌和过氧化二异丙苯按比例混合并加入50#机油内，经过160℃×60′混炼使混合物达到均匀制成散热层初料，再进行密炼，在混炼的基础上添加石墨和碳黑，通过180℃密炼成散热层半成品料；
步骤六，最后将包覆绝缘层和加固层的导线芯在散热层硫化生产线上挤制一层散热层，定型后得到加热管。
本发明的绝缘层主要作用是绝缘、耐温，其熔点在250度～300度之间，200度时可长期使用，其绝缘性能从深冷到最高工作温度都能涵盖，从50Hz到1010Hz超高频的通电范围内几乎不变，介质损耗角正切随频率的变化则有些变化，但随温度变化不大；绝缘层电阻率很高，一般大于1015MΩ/m，且随温度变化甚微，也不受水和潮气的影响，耐电弧大于165s；绝缘层的击穿场随厚度的减少而提高，当厚度大于1mm时，击穿场强在30kV/mm以上，但不随温度的变化而变化。
本发明加热管作为地暖采暖的实验对比
实验条件：
闭式小室的要求
小室内部的净尺寸应为：
地面(4士0.2m)X(4士0.2m)高度2.8土0.2m
1、小室在任何情况下应为气密的。
2、室的内表面应涂不含金属涂料的油漆。
3、小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境。
4、小室的四壁、门、窗(若采用)、屋顶和地面的热阻偏差应在20％以内。
5、小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须气密，并宜具有和夹层墙相同的热阻。夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应大于或等于1.73m'·K/W。
实验组为本发明的加热管，对照组为发明专利(专利号2012103208943)的加热管，两实验组的加热装置功率相同。
试验方法：用加热装置分别连接两组的加热管，两组的输出功率相同，以对照组作为基准组，当对照组的加热管75℃恒温后，立即检测实验组加热管的温度，此时实验组加热管的温度为85℃，由此可得出本发明的加热管达到的热效率更高。
本发明的加热管的散热层的截面还可以为圆形、菱形、其他多边形等，且本发明的加热管不仅仅用于取暖，还可以用于热水器、保温箱、孵化器等设备的加热装置。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种加热管，其特征在于，由最内层的加热体、中间复合层和最外层的散热层组成，所述中间复合层内部包裹有加热体，所述中间复合层外部包覆有散热层，所述散热层，采用50#机油作为溶剂，组份和质量份数如下：三元乙丙胶100份，醋酸甲羟孕酮12～14份，硫磺0.4～0.6份，过氧化二异丙苯5～7.5份，硬脂酸1～2份，石墨23～27份，碳黑4～6份，凡士林4～6份，抗老化剂1～2份，促进剂M 1～2份，氧化锌4～6份，聚苯硫醚9～11份，三氧化二锑4～6份；所述中间复合层由1～4层套管复合组成；所述中间复合层由包覆在加热体上的起绝缘作用的绝缘层，和包覆在绝缘层上起连接作用的加固层组成，所述加热体为碳纤维；所述加热体的半径为0.5～1cm，散热层厚度为1～4cm，绝缘层的厚度为1～3mm，加固层厚度为1～2cm；所述绝缘层的原料采用的是四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物，其中四氟乙烯含量占75％，六氟丙烯含量占15％；
所述加固层组成由以下重量份的原料制成：乙烯树脂60份，硬脂酸5份，聚乙二醇PEG40000.4份，轻质碳酸钙28份，石蜡油10份，绢云母22份。
2.如权利要求1所述的一种加热管，其特征在于：所述散热层由以下重量份的原料制成：50#机油80份，三元乙丙胶100份，醋酸甲羟孕酮13份，硫磺0.5份，过氧化二异丙苯6.5份，硬脂酸1.5份，石墨25份，碳黑5份，凡士林5份，抗老化剂1.5份，促进剂M 1.5份，氧化锌5份，聚苯硫醚10份，三氧化二锑5份。
3.如权利要求1所述的一种加热管，其特征在于，
制备方法为：
步骤一、采用挤出法包覆绝缘层，首先选好模具，根据树脂的流变性能，控制好螺杆挤出机温度与速度，使绝缘层原料达到熔融温度300～350℃；
步骤二、将碳纤维交叉拧成导电线芯预热至300～350℃使之与绝缘层内外温度一致，将导电线芯在绝缘层生产线上挤出一层绝缘层，要求绝缘层表面光滑、无裂缝，包覆厚度均匀无起泡现象；
步骤三、加固层原材料按重量份配比加入到混料机内热混，充分混合至温度150℃后放入冷混机内混至40℃时放出，加至加固层生产线备用；
步骤四、将包覆了绝缘层的导线芯在加固层生产线上，挤制一层加固层；
步骤五，将三元乙丙胶、醋酸甲羟孕酮、硫磺、硬脂酸、凡士林、促进剂M、三氧化二锑、聚苯硫醚、氧化锌和过氧化二异丙苯按比例混合并加入50#机油内，经过160℃×60′混炼使混合物达到均匀制成散热层初料，再进行密炼，在混炼的基础上添加石墨和碳黑，通过180℃密炼成散热层半成品料；
步骤六，最后将包覆绝缘层和加固层的导线芯在散热层硫化生产线上挤制一层散热层，定型后得到加热管。
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