CN109096584A - 一种均匀布热的ptc高分子发热材料 - Google Patents

一种均匀布热的ptc高分子发热材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种均匀布热的PTC高分子发热材料，包括以下质量份数的组分：高密度聚乙烯100份，氮化铝10～23份，炭黑3～5份，氧化锌0.5～0.8份，硅烷偶联剂2.5～3.5份，4,4'‑硫代双(6‑特丁基间甲酚)1.5～2.0份，四季戊四醇脂0.3～0.5份，葵二酸二辛脂0.8～1.0份。本发明所提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，具有良好的导热性，在长度方向上的导热率为35～78 W/m·K，从而可以使制备的伴热带在长度方向上的温度差异尽可能地减小。

Description

一种均匀布热的PTC高分子发热材料
技术领域
本发明涉及一种伴热电缆发热材料技术领域，特别是一种均匀布热的PTC高分子发热材料。
背景技术
自限温伴热带的结构包括两根导电芯、和分布在两根导电芯之间起加热作用的PTC高分子材料；当电源接通时，随着PTC高分子材料的发热，内部PTC高分子材料受热膨胀使电阻变大，从而减小发热功率，使发热功率与PTC高分子材料的电阻达到一个平衡值，从而实现伴热带的自限温功能。
对于不同应用场合的自限温伴热带，有着不同的性能要求，其中对于供水管道进行防冻伴热的伴热带，对于伴热温度的要求并不高，伴热带表面的最高维持温度只要能达到50℃以上，即可实现防止供水管道冻结的功能；此外对于伴热带的阻燃性能要求也不高，即便伴热带在事故中被引燃或由于故障导致发生自燃，一般不会对供水管道造成破坏，即便对供水管道造成破坏导致水管破裂，供水管道中的水也可以快速地扑灭火焰；但是由于供水管道的长度较长，且大多深埋于地下，因此要求伴热带需要具备较大的长度，而伴热带长度过长，受PTC高分子发热材料整体电阻值的影响，则各位置处的温度就存在较大差异，导致了有的位置伴热温度已经达到上限，而有的位置伴热温度还不足以起到防冻效果。基于上述特性，有必要开发一种均匀布热的PTC高分子发热材料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种均匀布热的PTC高分子发热材料，具有良好的导热性，从而可以使制备的伴热带在长度方向上的温度差异尽可能地减小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种均匀布热的PTC高分子发热材料，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，
氮化铝10～23份，
炭黑3～5份，
氧化锌0.5～0.8份，
硅烷偶联剂2.5～3.5份，
4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 1.5～2.0份，
四季戊四醇脂0.3～0.5份，
葵二酸二辛脂0.8～1.0份。
所述的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，其制备方法包括以下步骤：
步骤一、将高密度聚乙烯母粒、氮化铝、炭黑和氧化锌混合后投入到密炼设备中，以130～150℃的温度密炼20～30分钟，使高密度聚乙烯完全融化且各组分充分混合；
步骤二、将硅烷偶联剂投入到密炼设备中，以110～120℃的温度密炼30～50分钟，使硅烷偶联剂均匀分散且充分反应；
步骤三、将4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、四季戊四醇脂和葵二酸二辛脂混合均匀后投入到密炼设备中，以120～130℃的温度密炼10～20分钟，使组分分散均匀；
步骤四、将步骤三的产物投入到双螺杆熔融挤出设备中，挤出PTC高分子发热材料包裹在两根平行设置的铜芯母线外；
步骤五、挤出的PTC高分子发热材料在25℃～28℃的空气中冷却至低于软化温度后，置于80℃～85℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，然后送入65℃～70℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，再送入45℃～50℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，最后至于空气中冷却至室温。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，具有良好的导热性，在长度方向上的导热率为35～78 W/m·K，从而可以使制备的伴热带在长度方向上的温度差异尽可能地减小。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来进一步详细说明本发明的技术内容。
具体实施例1
本实施例所提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，氮化铝23份，炭黑3份，氧化锌0.6份，硅烷偶联剂3.5份，4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 1.5份，四季戊四醇脂0.4份，葵二酸二辛脂0.8份。
炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米，氮化铝的粒径小于等于1.0微米。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将高密度聚乙烯母粒、氮化铝、炭黑和氧化锌混合后投入到密炼设备中，以130～150℃的温度密炼20～30分钟，使高密度聚乙烯完全融化且各组分充分混合。
步骤二、将硅烷偶联剂投入到密炼设备中，以110～120℃的温度密炼30～50分钟，使硅烷偶联剂均匀分散且充分反应。
步骤三、将4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、四季戊四醇脂和葵二酸二辛脂混合均匀后投入到密炼设备中，以120～130℃的温度密炼10～20分钟，使组分分散均匀。
步骤四、将步骤三的产物投入到双螺杆熔融挤出设备中，挤出PTC高分子发热材料包裹在两根平行设置的铜芯母线外。
步骤五、挤出的PTC高分子发热材料在25℃～28℃的空气中冷却至低于软化温度后，置于80℃～85℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，然后送入65℃～70℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，再送入45℃～50℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，最后至于空气中冷却至室温。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的导热性能为：在长度方向上的导热率为78 W/m·K。
具体实施例2
本实施例所提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，氮化铝10份，炭黑5份，氧化锌0.8份，硅烷偶联剂.5份，4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 1.6份，四季戊四醇脂0.3份，葵二酸二辛脂0.9份。
炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米，氮化铝的粒径小于等于10微米。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的制备方法与具体实施例1相同。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的导热性能为：在长度方向上的导热率为35 W/m·K。
具体实施例3
本实施例所提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，氮化铝20份，炭黑4份，氧化锌0.5份，硅烷偶联剂3.0份，4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 2.0份，四季戊四醇脂0.5份，葵二酸二辛脂1.0份。
炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米，氮化铝的粒径小于等于10微米。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的制备方法与具体实施例1相同。
本实施例提供的一种均匀布热的PTC高分子发热材料的导热性能为：在长度方向上的导热率为63 W/m·K。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种均匀布热的PTC高分子发热材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，
氮化铝10～23份，
炭黑3～5份，
氧化锌0.5～0.8份，
硅烷偶联剂2.5～3.5份，
4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 1.5～2.0份，
四季戊四醇脂0.3～0.5份，
葵二酸二辛脂0.8～1.0份。
2.根据权利要求1所述的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
高密度聚乙烯100份，
氮化铝23份，
炭黑3份，
氧化锌0.6份，
硅烷偶联剂3.5份，
4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚) 1.5份，
四季戊四醇脂0.4份，
葵二酸二辛脂0.8份。
3.根据权利要求1所述的一种均匀布热的PTC高分子发热材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
步骤一、将高密度聚乙烯母粒、氮化铝、炭黑和氧化锌混合后投入到密炼设备中，以130～150℃的温度密炼20～30分钟，使高密度聚乙烯完全融化且各组分充分混合；
步骤二、将硅烷偶联剂投入到密炼设备中，以110～120℃的温度密炼30～50分钟，使硅烷偶联剂均匀分散且充分反应；
步骤三、将4,4'-硫代双(6-特丁基间甲酚)、四季戊四醇脂和葵二酸二辛脂混合均匀后投入到密炼设备中，以120～130℃的温度密炼10～20分钟，使组分分散均匀；
步骤四、将步骤三的产物投入到双螺杆熔融挤出设备中，挤出PTC高分子发热材料包裹在两根平行设置的铜芯母线外；
步骤五、挤出的PTC高分子发热材料在25℃～28℃的空气中冷却至低于软化温度后，置于80℃～85℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，然后送入65℃～70℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，再送入45℃～50℃的水槽中进行冷却并保温1～3分钟，最后至于空气中冷却至室温。
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