CN110637344B - 温度敏感变色电气装置 - Google Patents

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Abstract

一种热致变色电气装置由热致变色塑料材料制成,并且具有预先印有常规印刷品或墨水的视觉指示物,以在热致变色塑料部分从其原始颜色消失以使警告可见时允许烫伤情况的可见警告。电气装置可为例如线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器和线缆护套中的任何一种。

Description

温度敏感变色电气装置
相关申请的交叉引用本申请请求享有于2017年1月4日提交的美国临时申请序列号62/442,139和2017年1月4日提交的PCT国际申请号PCT/CN2017/070111的优先权,其说明书出于所有目的以其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及与电气设备(如电缆或电线)结合使用的装置或构件,并且更具体地,涉及视觉地指示不安全状况的电气装置。
背景技术
监测电气设备(例如电缆或电线)的温度通常是重要的(如果不是必要的话),因为异常温度可能指示例如电过载情况。这种情况可能导致电气设备的故障,并且可能进一步对可能装卸该设备的任何人造成危险。
在一些应用中,常规的热监测机构放置在电气设备附近以监测周围温度。监测机构可为监测环境(例如,房间)的温度计,或监测特定区域(例如,线缆本身或线缆柜)的表面温度分布的红外装置。
电缆和电线通常设有绝缘和便于线缆和线的连接和装卸的构件或装置。这些构件或装置包括将线缆或线组捆在一起的线缆扎带(cable tie),以及使电缆能够连接到另一电缆或另一电气构件的线缆连接器。
普通的线缆扎带或束线带(tie-wrap),也称为软管扎带(hose tie)、扎条带(zapstrap)或拉链带(zip tie),通常由聚合物材料制成,并且具有带齿的带区段,该齿与头部中的棘爪接合以形成棘轮,使得当拉动带区段的自由端时,束线带收紧并且不会松开。另一种形式的束线带允许压下突片以调节张力或移除束线带。线缆扎带锁定机构的另一种流行设计涉及头部槽中的金属倒钩。
线缆连接器通常用于连接电路中的两条线或导体。一种常见类型的连接器是环形端子,其具有可机械地压接到线的端部的铜筒-环构件,以及围绕压接连接并且使压接连接绝缘的塑料套管。塑料套管可由热塑性材料、例如尼龙、pvc、ETFE(Tefzel)等模制而成。端子连接器可针对不同的压接尺寸进行颜色编码,例如,具有红色、蓝色和黄色。
在两种情况下,由于容纳导体的聚合物材料的绝缘特性,导电期间产生的热量可能累积。虽然线缆扎带或线缆连接器的聚合物材料有助于防止电气短路或人身伤害,但聚合物材料限制了散热并增加了导电线缆中不希望的温度升高的可能性。导电线缆中的这种温度升高可导致电阻率增加,这进一步增加了热量的产生,导致线缆过热和潜在的灾难性熔化或其它危险。
热致变色材料的最新发展已经导致生产由在经受温度变化时将改变颜色的材料制成的线缆扎带和线缆连接器。当由这种热致变色材料制成时,这种线缆扎带和线缆连接器提供潜在危险过热状况的自动可见指示。
然而,这些热致变色材料的颜色范围受到限制,使得装置不总是可能改变为期望的警报颜色以识别特定条件。
因此,希望提供一种用于监测电气装置(如线缆扎带和线缆连接器)的温度,并且用于提供已发生不安全状况的视觉指示的装置。还希望以文本和/或图像的形式提供这种视觉指示,以便指定不安全状况。具有温度可视监控的电气装置将为电气装置提供额外的价值。
发明内容
在本发明的一个方面,提供了一种热致变色电气装置。热致变色电气装置由热致变色塑料材料制成,并且具有预先印有常规印刷品或墨水的视觉指示物,以在热致变色塑料部分从其原始颜色消失以使警告可见时允许烫伤情况的可见警告。电气装置可为例如线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器和线缆护套中的任何一种。
电气装置大体包括本体,该本体包括热致变色材料,该热致变色材料具有第一温度下的第一颜色和第二温度下的第二颜色,其中第二颜色不同于第一颜色。视觉指示物由本体支承。视觉指示物具有与热致变色材料的第一颜色基本匹配的颜色,其中当热致变色材料变为第二颜色时,视觉指示物变得可见,以指示电气装置的温度变化。
视觉指示物可包括印刷在本体的外表面上的墨水。视觉指示物可包括文本或图画图像。
电气装置可采用线缆扎带的形式,该线缆扎带包括细长条带、附接到条带的第一端的头部和设置在头部的孔口中的锁定装置。锁定装置构造成允许与头部相对的条带的第二端沿第一方向插入头部孔口,并且还构造成防止条带的第二端从头部孔口沿与第一方向相反的第二方向移动。在这种形式中,视觉指示物由条带或头部中的至少一个支承。
电气装置可采用包括导电构件和电绝缘套管的端子连接器的形式。该构件具有适于与导线压接电连接的第一端和与第一端相对的第二端,并且电绝缘套管至少围绕导电构件的第一端。在这种形式中,视觉指示物由套管支承。
在本发明的一个方面,电气装置由热致变色聚合物成分制成,热致变色聚合物成分包含基础聚合物材料、温度敏感材料,其响应于温度变化而改变热致变色聚合物成分的颜色,以及稳定剂,其增强热致变色聚合物成分的稳定性能。
稳定剂可为任何类型的稳定剂,其可增强热致变色聚合物成分的稳定性能,尤其是温度敏感性材料的稳定性能。然而,在本公开的一个实施例中,稳定剂包含热稳定剂,其可增强热稳定性能。在本公开的另一个实施例中,稳定剂可包含光稳定剂,其可增强室外稳定性能,抵抗UV光。在本公开的另一个实施例中,稳定剂可包含热稳定剂和光稳定剂。
一种用于制备热致变色聚合物成分的过程可包括在机械混合过程中混合基础聚合物材料、温度敏感材料和稳定剂以获得混合材料,在挤出过程中挤出混合材料以形成挤出物,并切割挤出物以获得作为母料的热致变色聚合物成分。
作为本发明的结果,提供了一种提供不安全操作条件的视觉指示物的电气装置。该装置可由新的热致变色配方制成,其响应于温度的变化而经历快速且明显的颜色变化。因此,它可提供异常温度升高的存在的视觉指示。通过这种方式,可在早期阶段警告用户并避免事故。因此,可减少由该热致变色聚合物成分形成的电气装置的维护成本,并且可避免在热表面上的烫伤,并因此电气装置可为客户应用增加吸引人的价值。
从结合附图考虑的以下详细描述,本公开的特征将变得显而易见。然而,应该理解,附图仅设计为图示而不是作为本公开的限制的定义。
附图说明
图1以截面图示出了现有技术的示例性线缆扎带,其具有包含孔口和锁定机构的头部以及延伸条带,其中带插入头部。
图2a示出了根据本发明以正常状态中的线缆扎带的形式形成的电气装置的第一实施例。
图2b示出了处于过热状态中的图2a的线缆扎带。
图3a示出了根据本发明形成的电气装置的第二实施例,其呈正常状态的环形端子的形式。
图3b示出了处于过热状态的图3a的环形端子。
图4示意性地示出了根据本公开的一个实施例用于制备作为母料的热致变色聚合物成分的过程的流程图。
图5示意性地示出了根据本公开的一个实施例用于由作为母料的热致变色聚合物成分形成电气装置的过程的流程图。
具体实施方式
首先参考图1,示出了现有技术的线缆扎带10以供参考。然而,如上所述并且如下面将进一步详细讨论的,本发明不限于线缆扎带,而是可应用于许多不同的电气装置和由基础聚合材料制成的构件。
现有技术的线缆扎带10通常是细长的模制塑料部件,其以上述方式使用以缠绕在一捆制品周围(图1中未示出)。线缆扎带10通常由塑料成分制成,并且包括在其一端处的头部12、在头部的另一端处的尾部16和在其间的大致平面的条带14。在所提供的示范性实施例中,头部12形成为线缆扎带10的整体部分。然而,在某些应用中,线缆扎带10可以以在其处头部12与条带16分开形成的方式构造。
线缆扎带10的头部12包括穿过其中的孔口15(在其中示出成带有条带14),用于可插入地容纳尾部16并且条带14沿第一方向“A”通过其中。线缆扎带10的头部12通常包括由头部12支承并延伸到孔口中的锁定装置18。锁定装置18允许条带14沿第一方向“A”插入,并且在试图从孔口中取出条带14时防止条带14沿与第一方向相反的第二方向“B”的大幅移动。锁定装置可包括金属倒钩,如美国专利第5,513,421号中所示,或整体形成的塑料棘爪,如美国专利第7,017,237号中所示。
本发明涉及一种在大多数方面类似于上述现有技术的线缆扎带的线缆扎带。然而,根据本发明,线缆扎带由热致变色材料制成,并且设有视觉指示物,当热变色材料在经历温度变化时改变颜色时,该视觉指示物变得可见。
图2a和2b示出了根据本发明的第一实施例的电气装置,其以缠绕在线束22周围的线缆扎带20的形式。本发明的线缆扎带20在大多数方面类似于上述现有技术的线缆扎带10。因此,线缆扎带20包括在其一端处的头部22、在头部的另一端处的尾部24和在其间的大致平面的条带26。头部22包括用于沿第一方向插入尾部24的孔口,并且还包括防止条带26取出的锁定装置(图2a和2b中未示出)。
如下面将进一步详细讨论的,线缆扎带20由包括基础材料和热致变色材料的化合物(compound)制成,使得线缆扎带在第一(例如,环境)温度T1下呈现第一颜色,如图2a中所示。线缆扎带20还包括视觉指示物28,其具有与第一温度T1下的线缆扎带的第一颜色匹配的颜色。结果,当线缆扎带20处于第一温度T1时,视觉指示物28不可见。
视觉指示物28可采用各种形式,如文本或图画图像。此外,视觉指示物28可包括设在线缆扎带20的任何方便表面上的常规墨水,例如通过印刷。还可设想,视觉指示物28可由形成线缆扎带20的材料嵌入或以其它方式封装。
在使用中,当线束22达到预定阈值温度T2时,该温度T2由改变线缆扎带20的热致变色材料的颜色所需的温度确定,线缆扎带20的颜色将改变,从而揭示印刷的视觉指示物28,如图2b中所示。
在一个优选的实施例中,一旦达到变化的温度,颜色变化在0.1秒至30分钟内完成。在另一个实施例中,颜色改变动作在1秒至10秒内完成。在又另一个实施例中,颜色改变动作在40秒至200秒内完成。
本发明的其它方面将在以下示例中进一步描述:
示例1
在本发明的一个方面,线缆扎带20由聚丙烯母料浓缩物形成。该浓缩物基于半透明LyondellBasell Pro-Fax SD-242与12wt%“绿色到无色”热致变色颜料(由NewPrismatic Enterprise Co.,Ltd提供)、12wt%Irganox1010抗氧化添加剂(由BASF提供)和12wt%UV-001光稳定剂(Ampacet)复合而成。将母料浓缩物化合物挤出并切成均匀的颗粒材料形式。
通过常规聚丙烯颗粒材料Pro-Fax SD-242的注塑模制制造原型线缆扎带,并且母料浓缩物以11:1的重量比混合。得到的线缆扎带设计成含有1wt%“绿色到无色”热致变色颜料、1wt%Irganox1010抗氧化添加剂和1wt%UV-001光稳定剂。当不使用母料浓缩物时,在不改变工艺参数的情况下进行注塑模制工艺。使用用于以常规聚丙烯材料形成常规线缆扎带的相同工艺将小的不锈钢棒插入原型线缆扎带中。使用VideoJet打印机CIJ.1520,使用绿色涂料V416-D使所得线缆扎带的外条带表面印刷有阅读为“警告”的文本。
所得到的线缆扎带原型符合常规线缆扎带性能标准,并且还在49℃或更高的温度下提供可见警告。针对UL62275测试了常规线缆扎带性能。7英寸长的原型线缆扎带通过针对室内使用的-40℃至85℃的操作温度范围内的40lb拉伸强度的额定值的1类分类测试,这与没有添加剂母料的线缆扎带的额定值相同。
还将线缆扎带放置在烘箱中以在加热环境下测试其热致变色能力。线缆扎带在80℃下老化1000小时。老化后,扎带仍然可改变颜色,在49℃或更高温度下显示警示标志。
除了UL测试之外,为了验证热致变色能力,预期线缆扎带通过标称49℃加3减1的特定温度-颜色转变测试。测试涉及受控加热板(SmartLab HP-202DU,300x 300mm,误差±0.1℃),其可将温度升高或降低1℃,并保持板温1小时或更长时间。加热板在黑盒中,这可防止来自大气的热量紊乱。当热变色线缆扎带平放在黑盒的加热板表面上时,其应该在48℃开始变色并在50℃完成,以在10秒内的变化时间,板温变化。当温度降至49℃以下时,线缆扎带将其颜色变回绿色(可逆),并从而隐藏警告文本,表明表面温度再次变得对于人体皮肤接触安全。
因此形成的线缆扎带预期安装在电线应用中,如公用设施柜、数据中心或其它受控环境,并提供紧固线或线缆的环境达到49℃或以上的温度的视觉指示,这是烫伤危险。
示例2
还可设想,热致变色线缆扎带可由其它有色材料制成。热致变色线缆扎带也可利用其它基础材料制成,例如尼龙6,6、尼龙4,6和ETFE(Tefzel)。
在该示例中,线缆扎带由在环境温度下呈现蓝色的基础材料形成。蓝色线缆扎带部分地变成半透明/乳白色,并在浸入一杯大致低于沸点的热水时显示警告文本。从热水中出来的条带的部分和尾部保持原始的蓝色,在其处警告文本不可见。
示例3
形成具有在48℃或低于48℃不可见的预先印刷的警告文本的绿色线缆扎带。当温度为49℃或更高时,绿色线缆扎带将变为半透明/乳白色。当温度从44℃升至54℃时,这种绿色线缆扎带将其颜色逐渐变为半透明/乳白色,并然后在温度降低时将颜色变回。
示例4
如上所述,本发明不限于线缆扎带。因此,在该示例中,形成以环形端子30的形式的电气装置。如图3a和3b中所示,线缆端子连接器30通常用于连接电路中的两条线或导体。机械压接是确保连接器30和导体之间的连接的典型方法。
如本领域中已知的,环形端子30大体包括由绝缘材料制成的套管32,其封装由导电材料制成的筒-环构件34的一端。构件34的筒端封装在套管32内并且压接在线36的裸导体上。构件34的相对端可具有封闭环的形状,如在环形端子或叉的情况下,如在叉形端子的情况下。在本领域中还已知的是,套管32在其外表面上设置有有色条纹37,以指示压接线连接的尺寸。
典型的筒-环构件34由高纯度铜合金制成,如电解韧铜CDA 110。如本领域中已知的,铜筒也可镀有镍或锡。
然而,根据本发明,塑料套管32由热致变色塑料材料模制而成,其将为端子提供热致变色能力。如上所述,热致变色塑料材料可与基础热塑性材料复合,例如尼龙、pvc、ETFE(Tefzel)等。套管32还包括视觉指示物38,当套管的颜色随温度变化而变化时,该视觉指示物38变得可见。
与上述线缆扎带类似,视觉指示物38可作为印刷在套管32的表面上的合适的墨水或涂料提供。备选地,视觉指示物38可嵌入形成套管32的热致变色塑料材料内。在任一种情况下,形成视觉指示物38的墨水或涂料的颜色在正常环境温度条件下与形成套管32的热致变色塑料材料的颜色相匹配。套管32还包括穿过套管长度的塑料红色条纹37。
当端子连接器30通电时,它主动检测超过90℃的过热。在该极限温度下,热致变色套管32将改变颜色或变得透明。然后,颜色指示物38将不再与套管32的原始颜色匹配,并因此相对于套管32将变得清晰可见。而且,当端子温度回落到正常范围(如25℃)时,套管32的材料不会变回其原始颜色,从而可容易地发现不良的电连接。
预期启用热致变色的端子连接器满足当前在UL486A和UL586B下的性能要求。此外,期望端子在90℃下通过特定的温度-颜色转变测试。该测试涉及受控加热板,其可将温度升高或降低1℃并保持板温1小时或更长时间。加热板在黑盒中,其防止来自大气的热湍流。当热变色端子放置在黑盒中的加热板表面上时,其热致变色材料应在88℃开始变色并在94℃完成,以在10秒内的变化时间,板温变化。
示例5
常规的热致变色材料可与本发明一起使用。这些材料可包括例如墨水、涂料、颗粒或对温度变化敏感的其它物质。然而,这种常规材料经常显示出弱点,如长期不稳定性,以及对环境等的弱抵抗力。因此,在本公开中,提供了一种新的热致变色制剂,其可用于但不限于电气装置。
在本公开的一个实施例中,提供了一种热致变色制剂,其也称为热致变色聚合物材料,可包括基础聚合物材料、温度敏感材料和稳定剂。基础聚合物材料是聚合物基质,其可为适用于目标电气装置的任何类型的聚合物(如线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器、线缆护套等)。温度敏感材料可为热致变色颜料,其可为微胶囊保护类型的颜料并且具有可逆或半可逆的颜色变化性质。稳定剂可包括例如热稳定剂如抗氧化剂稳定剂、光稳定剂或其两者,以增强稳定性能和/或热致变色聚合物成分(composition)。
温度敏感材料与总稳定剂的重量比可为1:0.1至1:10,并且优选地1:1到1:6。
在本公开的一个实施例中,基础聚合物成分可包含聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA,尼龙)、聚四氟乙烯(PTFE,Teflon)、聚(乙烯-共-四氟乙烯)(ETFE,Tefzel)、聚醚醚酮(PEEK)、聚(三氟氯乙烯-乙烯)(ECTFE)、聚乙烯(PE)、乙缩醛、热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物或其组合中的任一种。
温度敏感材料可包括具有不可逆、半可逆或可逆颜色变化的一种或多种温度敏感材料。具有半可逆或可逆颜色变化的一种或多种温度敏感材料可具有范围从约-10℃至约70℃的一个或多个阈值温度。在涉及不可逆颜色变化的实施例中,一种或多种温度敏感材料可具有范围从约-40℃至约300℃的一个或多个阈值温度。对于诸如线缆扎带的电气装置,期望表示具有对人体皮肤接触有烫伤风险的温度升高。根据美国烧伤协会,建议将49℃(120℉)作为可能在短暂接触中导致皮肤烫伤的温度。因此,在此情况下,可将49℃确定为针对热致变色聚合物材料的阈值温度。选择并检查了具有相当阈值温度的一系列微胶囊保护的变色颜料。在本公开的一个示例中,由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料可用作期望的变色颜料。
稳定剂可用作对于温度敏感材料的辅助成分。添加的稳定剂用于保持微胶囊颜料稳定,特别是在注射成型的高温过程期间,并且促进所得到的线缆扎带的颜色变化敏感性。
热稳定剂可包括受阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫代增效剂材料中的任何一种或多种。受阻酚抗氧化剂包括季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯(Irganox1010)、二丁基羟基苯基丙酸硬脂酯(Irganox1076)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(Irganox264)、钙双(单乙基(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)膦酸酯)(Irganoxl425)中的任何一种或多种。亚磷酸酯抗氧化剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168)和双-(2,4-二叔丁基-苯基)-磷酸赤藓糖二亚磷酸酯(Ultranox 626)中的任何一种或多种。硫代增效剂材料包括2,4-双(十二烷基硫代甲基)-6-甲基苯酚(RC1726)、2-甲基-4,6-双((辛硫基)甲基)苯酚(Irganox 1520)。
另一种可能的备选或另外的添加剂是光稳定剂,其可在室外使用聚合物材料时增强稳定性能。光稳定剂可包括紫外光屏蔽剂、紫外线吸收剂、光淬灭剂和自由基清除剂中的任何一种或多种。紫外光屏蔽剂可包括炭黑、氧化锌和二氧化钛中的一种或多种。紫外线吸收剂可包括例如二苯甲酮、苯并三唑和三嗪。光淬灭剂可包括例如镍化合物;其中自由基清除剂包括双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯等中的一种或多种。
对于所得的热致变色聚合物材料,温度敏感材料的总量对于获得所需的颜色变化是重要的。在本公开的一个实施例中,对于作为母料的热致变色聚合物成分,基于热致变色聚合物成分的总重量,温度敏感材料的范围可从约1wt%至约30wt%。在本公开的另一个实施例中,对于作为由母料形成的最终成分的热致变色聚合物成分,基于热致变色聚合物成分的总重量,温度敏感材料的总量可为从约0.01wt%至约20wt%,优选地从约0.1wt%至约10wt%,并且更优选地从约1wt%至约5wt%。
此外,发明人观察到颜色变化性能与稳定剂的含量密切相关。在本公开的一个实施例中,对于作为母料的热致变色聚合物成分,基于热致变色聚合物成分的总重量,稳定剂的总量的范围可为从约1wt%至约30wt%,并且优选地约1wt%至约5wt%。然而,对于作为由母料形成的最终成分的热致变色聚合物成分,基于热致变色聚合物成分的总重量,稳定剂的总量的范围可为从约0.1wt%至约10wt%,并且优选地约1wt%至约5wt%。
另一方面,还提供了一种电气装置,其包含如本文提供的热致变色聚合物成分。电气装置可为例如线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器、线缆护套等中的任何一种。然而,这些示例电气装置仅出于示范性目的而给出,并且本公开不限于此,热致变色聚合物成分可用于形成除列出的那些之外的其它电气装置。
另一方面,还提供了如本文提供的热致变色聚合物成分在电气装置中的用途。电气装置可包括在线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器和线缆护套中的任何一种中的用途。然而,本领域技术人员应理解,这些示例用途仅出于示范性目的而给出,并且本公开不限于此,热致变色聚合物成分还可用于形成除所列出的那些之外的其它电气装置或任何其它装置。
另一方面,提供了一种制备本文提供的热致变色聚合物成分的方法。为了示范的目的,将参考图4来描述制备方法,其中图4示出了制备根据本公开的一个实施例的热致变色聚合物成分的示例过程。
如图4中所示,过程100可从混合子过程101开始,其中基础聚合物材料、温度敏感材料和稳定剂在机械混合过程中混合在一起以获得混合物。然后,在挤出子过程102中,可在挤出过程中进一步挤出混合物以形成挤出物。在切割子过程中,然后可将挤出物切成小颗粒以获得作为母料的热致变色聚合物成分。以此方式,有可能获得母料,其可由基础聚合物材料进一步稀释以形成所需的最终电气产品,如线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器和线缆护套。
在下文中,将参考图5描述由母料形成电气装置的过程,该图5示意性地示出了根据本公开的一个实施例的由作为母料的热致变色聚合物成分形成电气装置的过程的流程图。如图5中所示,过程200可从混合子过程201开始,其中作为母料的热致变色聚合物成分在机械混合过程中与预定量的基础聚合物材料混合。然后,在模制子过程202中,可处理混合成分以获得最终的电气装置。模制子过程202可包括以下中的任何一个:注塑模制、挤出模制、压延模制和热成型模制,其可基于不同情况的要求来选择。在过程200中,电气装置可包括线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器、线缆护套或任何其它电气装置中的任何一种。
在下文中,将描述热致变色聚合物成分的示例以检查其技术效果。通过示例和测试结果比较,本领域技术人员将认识到本公开中提供的热致变色聚合物成分的技术效果。在下文中,对示例电气装置(即,线缆扎带)进行测试以显示热致变色聚合物成分的效果。然而,应注意,所有这些示例是出于示范性目的而给出的,并不旨在以任何方式限制本公开。例如,除了线缆扎带之外,电气装置还可为任何其它电气装置,如线缆连接器、端子连接器、接头连接器或线缆护套。
示例5A PP颗粒(SD-242)和温度敏感填料的混合使用来自Beijing INT PlasticsMachinery General Factory的GH-10DY高速混合器进行。然后,通过使用来自KeyaChemical Industry Complete Equipment Co.,Ltd的SK-26双螺杆挤出机(其螺杆直径为26mm;其螺杆L/D比为44)来制备母料,PP基质中的温度敏感填料的含量为1wt%至30wt%的范围内。挤出温度在180℃-280℃的范围内。
通过纯PP粒料进一步稀释所得母料颗粒(稀释的温度敏感含量为0.01wt%-20wt%的范围内)。然后,通过注塑模制由稀释颗粒生产线缆扎带样品。通过使用来自LKMachinery Co.,Ltd的PT-130注塑机(其螺杆直径为40mm,其螺杆L/D比为22.5)进行注塑。注塑温度在180℃-300℃的范围内。变色测试在尺寸为300×300×10mm的SmartLab HP-303DU热板上进行(温度波动约为±0.1℃)。当加热热板时,将热致变色线缆扎带样品放在热板的中间部分上。将热板放置在黑色照片室中以防止来自大气的热湍流。加热或冷却速率约为0.5℃/min。在加热或冷却过程期间,针对每摄氏度的温度变化拍摄照片以记录变色现象。
通过DSC(差示扫描量热法)测量进行热分析测量,以测量熔融温度(Tm)和结晶温度(Tc)。对于DSC测量,在氮气氛下以50℃/min的扫描速率将样品(约5至10mg)从约40℃加热至约210℃,并在此保持5分钟以消除热历史。然后将样品以10℃/min的扫描速率冷却至40℃以检查其结晶行为。此外,还以10℃/min的扫描速率加热样品以测试其熔化行为。
如这些示例中提供的示例性线缆扎带旨在表示对人体皮肤接触有烫伤风险的温度升高。根据美国烧伤协会,建议将49℃(120℉)作为可能导致短暂接触中皮肤烫伤的温度。因此,在这些示例中,49℃确定为针对热致变色制剂的阈值温度。选择并检查了具有相当阈值温度的一系列微胶囊保护的变色颜料。最终确认由New Prismatic EnterpriseCo.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料作为所需的变色颜料的示例。然而,应当认识到,本公开不仅限于这种颜料,并且还可使用具有任何颜色的任何其它颜料。
示例组1包括11个示例,即示例1至11。在示例组1中,基于线缆扎带的总重量,颜料含量为约1wt%。
在示例1中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、以及具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010的热稳定剂。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约1wt%,并且抗氧化剂Irganox1010为约1wt%。
除了抗氧化剂Irganox1010具有不同的含量之外,示例2至4与示例1类似。在示例2中,抗氧化剂Irganox1010基于线缆扎带的总重量为约3wt%;在示例3中,抗氧化剂Irganox1010基于线缆扎带的总重量为约5wt%;并且在示例4中,抗氧化剂Irganox1010基于线缆扎带的总重量为约10wt%。示例1至4的相应成分的含量在表1中给出。
表1示例1至4的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例1 PP/颜料/1010 1wt% 1wt% -
示例2 PP/颜料/1010 1wt% 3wt% -
示例3 PP/颜料/1010 1wt% 5wt% -
示例4 PP/颜料/1010 1wt% 10wt% -
在示例5中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约1wt%,并且光稳定剂UV-001为约1wt%。
除了光稳定剂UV-001具有不同的含量之外,示例6至8与示例5类似。在示例6中,光稳定剂UV-001基于线缆扎带的总重量为约3wt%;在示例7中,光稳定剂UV-001基于线缆扎带的总重量为约5wt%;并且在示例8中,光稳定剂UV-001基于线缆扎带的总重量为约10wt%。示例5至8的相应成分的含量在表2中给出。
表2示例5至8的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例5 PP/颜料/1010 1wt% - 1wt%
示例6 PP/颜料/1010 1wt% - 3wt%
示例7 PP/颜料/1010 1wt% - 5wt%
示例8 PP/颜料/1010 1wt% - 10wt%
在示例9中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约1wt%,抗氧化剂Irganox1010为约0.5wt%,并且光稳定剂UV-001为约0.5wt%。
除了抗氧化剂Irganox1010和光稳定剂UV-001具有不同的含量之外,示例10至11与示例9类似。在示例10中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约1wt%,并且光稳定剂UV-001为约1wt%;并且在示例11中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约3wt%,并且光稳定剂UV-001为约3wt%。示例9至11的相应成分的含量在表3中给出。
表3示例9至11的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例9 PP/颜料/1010+UV-001 1wt% 0.5wt% 0.5wt%
示例10 PP/颜料/1010+UV-001 1wt% 1wt% 1wt%
示例11 PP/颜料/1010+UV-001 1wt% 3wt% 3wt%
示例组2包括六个示例,即示例12至17。在示例组2中,基于线缆扎带的总重量,颜料含量为约3wt%。
在示例12中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、以及具有受阻酚类分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约3wt%,并且抗氧化剂Irganox1010为约1wt%。
示例13类似于示例12,不同之处在于抗氧化剂Irganox1010具有不同的含量。在示例13中,抗氧化剂Irganox1010基于线缆扎带的总重量为约5wt%。示例12至13的相应成分的含量在表4中给出。
表4示例12至13的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例12 PP/颜料/1010 3wt% 1wt% -
示例13 PP/颜料/1010 3wt% 5wt% -
在示例14中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约3wt%,并且光稳定剂UV-001为约1wt%。
示例15类似于示例14,不同之处在于光稳定剂UV-001具有不同的含量。在示例15中,基于线缆扎带的总重量,光稳定剂UV-001为约5wt%。示例14至15的相应成分的含量在表5中给出。
表5示例14至15的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例14 PP/颜料/1010 3wt% - 1wt%
示例15 PP/颜料/1010 3wt% - 5wt%
在示例16中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约3wt%,抗氧化剂Irganox1010为约0.5wt%,并且光稳定剂UV-001为约0.5wt%。
示例17与示例16类似,不同之处在于抗氧化剂Irganox1010和光稳定剂UV-001具有不同的含量。在示例17中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约3wt%,并且光稳定剂UV-001为约3wt%。示例16至17的相应成分的含量在表6中给出。
表6示例16至17的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例16 PP/颜料/1010+UV-001 3wt% 0.5wt% 0.5wt%
示例17 PP/颜料/1010+UV-001 3wt% 3wt% 3wt%
示例组3包括四个示例,即示例18到21。在示例组3中,基于线缆扎带的总重量,颜料含量为约5wt%。
在示例18中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、以及具有受阻酚类分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约5wt%,并且抗氧化剂Irganox1010为约5wt%。示例18的相应成分的含量在表7中给出。
表7示例18的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例18 PP/颜料/1010 5wt% 5wt% -
在示例19中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约5wt%,并且光稳定剂UV-001为约5wt%。示例19的相应成分的含量在表8中给出。
表8示例19的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例19 PP/颜料/1010 5wt% - 5wt%
在示例20中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约5wt%,抗氧化剂Irganox1010为约2.5wt%,并且光稳定剂UV-001为约2.5wt%。
示例21与示例20类似,不同之处在于抗氧化剂Irganox1010和光稳定剂UV-001具有不同的含量,其中在示例21中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约5wt%,并且光稳定剂UV-001为约5wt%。示例20和21的相应成分的含量在表9中给出。
表9示例20至21的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例20 PP/颜料/1010+UV-001 5wt% 2.5wt% 2.5wt%
示例21 PP/颜料/1010+UV-001 5wt% 5wt% 5wt%
在示例组4中,基于线缆扎带的总重量,颜料含量为约0.1wt%,并且其包括示例22至25。
在示例22中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、以及具有受阻酚类分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约0.1wt%,并且抗氧化剂Irganox1010为约0.1wt%。示例22的相应成分的含量在表10中给出。
表10示例22的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例22 PP/颜料/1010 0.1wt% 0.1wt% -
在示例23中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约0.1wt%,并且光稳定剂UV-001为约0.1wt%。示例23的相应成分的含量在表11中给出。
表11示例23的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例23 PP/颜料/1010 0.1wt% - 0.1wt%
在示例24中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约0.1wt%,抗氧化剂Irganox1010为约0.1wt%,并且光稳定剂UV-001为约0.1wt%。
示例25与示例24类似,不同之处在于抗氧化剂Irganox1010和光稳定剂UV-001具有不同的含量。在示例21中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约0.5wt%,并且光稳定剂UV-001为约0.5wt%。示例24和25的相应成分的含量在表12中给出。
表12示例24至25的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例24 PP/颜料/1010+UV-001 0.1wt% 0.1wt% 0.1wt%
示例25 PP/颜料/1010+UV-001 0.1wt% 0.5wt% 0.5wt%
示例组5包括四个示例,即示例26到29。在示例组5中,基于线缆扎带的总重量,颜料含量为约10wt%。
在示例26中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、以及具有受阻酚类分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约10wt%,并且抗氧化剂Irganox1010为约10wt%。示例26的相应成分的含量在表13中列出。
表13示例26的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例26 PP/颜料/1010 10wt% 10wt% -
在示例27中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约10wt%,并且光稳定剂UV-001为约10wt%。示例27的相应成分的含量在表14中给出。
表14示例27的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例27 10wt% 10wt% - 10wt%
在示例28中,热致变色聚合物成分含有聚丙烯(PP,SD-242)的基础聚合物材料、由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料(作为温度敏感材料)、具有受阻酚分子结构的抗氧化剂Irganox1010(作为热稳定剂)和具有受阻胺分子的光稳定剂UV-001。
在线缆扎带中,基于线缆扎带的总重量,颜料为约10wt%,抗氧化剂Irganox1010为约5wt%,并且光稳定剂UV-001为约5wt%。
示例29与示例28类似,不同之处在于抗氧化剂Irganox1010和光稳定剂UV-001具有不同的含量。在示例29中,基于线缆扎带的总重量,抗氧化剂Irganox1010为约10wt%,并且光稳定剂UV-001为约10wt%。示例28和29的相应成分的含量在表15中给出。
表15示例28至29的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
示例28 PP/颜料/1010+UV-001 10wt% 5wt% 5wt%
示例29 PP/颜料/1010+UV-001 10wt% 10wt% 10wt%
为了显示如本公开中提供的热致变色聚合物成分的示例的效果,制备六个比较案例,其中在案例1至5中,仅将颜料加入PP中,并且在案例6中,该成分是纯PP。在案例1至5中,颜料分别为约1wt%、3wt%、5wt%、0.1wt%和10wt%,基于线缆扎带的总重量,其分别具有与示例组1至5中的那些示例相似的颜料含量。
表16比较案例的相应成分的含量
标号 成分 颜料含量 1010含量 UV-001含量
案例1 PP/颜料1 1wt% - -
案例2 PP/颜料1 3wt% - -
案例3 PP/颜料1 5wt% - -
案例4 PP/颜料1 0.1wt% - -
案例5 PP/颜料1 10wt% - -
案例6 纯PP - - -
在如上所述的测试条件下对上面的示例组1至5和案例1至5进行变色测试。
关于具有1wt%的颜料含量的示例组1和基于线缆扎带的总重量也具有1wt%的颜料含量的案例1,其颜色变色测试结果示于表17中。
表17示例组1和案例1的变色测试结果
Figure BDA0002190891250000171
从上面的变色测试结果可看出,示例1至11中的每一个在接近所需阈值温度49℃的温度下具有快速且明显的颜色变化。相比之下,案例1具有相当长的颜色变化过程,其响应于温度变化相当缓慢。因此,对于案例1而言很难用于指示温度达到预定温度阈值,而示例1至11具有良好的颜色变化性能,这可提供过热状况的视觉指示和危险警告。
关于具有3wt%的颜料含量的示例组2和基于线缆扎带的总重量也具有3wt%的颜料含量的案例2,其颜色变色测试结果示于表18中。
表18示例组2和案例2的变色测试结果
Figure BDA0002190891250000172
Figure BDA0002190891250000181
从上面的变色测试结果可看出,示例12至17中的每一个也在接近所需阈值温度49℃的温度下具有快速且明显的颜色变化。然而,案例3具有相当长的颜色变化过程,其响应于温度变化相当缓慢。
关于具有5wt%的颜料含量的示例组3和基于线缆扎带的总重量也具有5wt%的颜料含量的案例3,其颜色变色测试结果示于表19中。
表19示例组3和案例3的变色测试结果
Figure BDA0002190891250000182
从上面的变色测试结果可看出,示例18至21中的每一个也在接近所需阈值温度49℃的温度下具有快速且明显的颜色变化。然而,案例2具有相当长的颜色变化过程,其响应于温度变化相当缓慢。
关于具有0.1wt%的颜料含量的示例组4和基于线缆扎带的总重量也具有0.1wt%的颜料含量的案例4,其颜色变色测试结果示于表20中。
表20示例组4和案例4的变色测试结果
Figure BDA0002190891250000183
从上面的变色测试结果可看出,即使颜料含量低至0.1wt,示例22至25中的每一个在接近所需阈值温度49℃的温度下也具有快速且明显的颜色变化。然而,案例4具有相当长的颜色变化过程,其响应于温度变化相当缓慢。
关于具有10wt%的颜料含量的示例组5和基于线缆扎带的总重量也具有10wt%的颜料含量的案例5,其颜色变色测试结果示于表21中。
表21示例组5和案例5的变色测试结果
Figure BDA0002190891250000191
从上面的变色测试结果可看出,即使颜料含量低至0.1wt,示例26至29中的每一个在接近所需阈值温度49℃的温度下也具有快速且明显的颜色变化。然而,案例5具有相当长的颜色变化过程,其响应于温度变化相当缓慢。
在如上所述的测试条件下对示例1至29和案例6(纯PP)进行热性能测试。
关于示例组1和案例6,热性能测试结果示于表22中。
表22示例组1和案例6的热性能测试结果
Figure BDA0002190891250000192
Figure BDA0002190891250000201
从上面的热性能测试结果可看出,与案例6(纯PP)相比,示例组1中的示例1至11中的每一个具有相似的熔化温度和略微降低的结晶温度。换句话说,如示例1至11中的每一个中提供的热致变色PP基本上不改变PP的热性能,且因此它们可就像纯PP一样用于电气装置或任何其它装置中。
关于示例组2和案例6,热性能测试结果示于表23中。
表23示例组2和案例6的热性能测试结果
Figure BDA0002190891250000202
上面的热性能测试结果类似于表22中的那些。从上面的热性能测试结果可看出,与案例6(纯PP)相比,示例组2中的示例12至17中的每一个具有相似的熔化温度和略微降低的结晶温度。换句话说,如示例12至17中的每一个中提供的热致变色PP基本上不改变PP的热性能,且因此它们可就像纯PP一样用于电气装置或任何其它装置中。
关于示例组3和案例6,热性能测试结果示于表24中。
表24示例组3和案例6的热性能测试结果
Figure BDA0002190891250000203
上面的热性能测试结果类似于表22和23中的那些。从热性能测试结果可看出,与案例6(纯PP)相比,示例组3中的示例18至21中的每一个具有相似的熔化温度和略微降低的结晶温度。换句话说,如示例18至21中的每一个中提供的热致变色PP基本上不改变PP的热性能,并因此它们可就像纯PP一样用于电气装置或任何其它装置中。
关于示例组4和案例6,热性能测试结果示于表25中。
表25示例组4和案例6的热性能测试结果
Figure BDA0002190891250000211
热性能测试结果类似于表22至24中的那些。从热性能测试结果可看出,与案例6(纯PP)相比,示例组4中的示例22至25中的每一个具有相似的熔化温度和略微降低的结晶温度。换句话说,示例22至25中的每一个中提供的热致变色PP基本上不改变PP的热性能,并因此它们可就像纯PP一样用于电气装置或任何其它装置中。
关于示例组5和案例6,热性能测试结果示于表26中。
表26示例组5和案例6的热性能测试结果
Figure BDA0002190891250000212
热性能测试结果类似于表22至25中的那些。从热性能测试结果可看出,与案例6(纯PP)相比,示例组5中的示例26至29中的每一个具有相似的熔化温度和略微降低的结晶温度。换句话说,如示例26至29中的每一个中提供的热致变色PP基本上不改变PP的热性能,并因此它们可就像纯PP一样也用于电气装置或任何其它装置中。
到目前为止,已经通过特定优选实施例参考附图描述了本发明。然而,应该注意,本发明不限于所示出和提供的特定实施例。例如,用于形成热致变色聚合物成分的基础材料不限于PP,也可使用如上文给出的那些的任何其它合适的材料作为基础聚合物成分。颜料不限于由New Prismatic Enterprise Co.,Ltd提供的“绿色到无色”颜料,并且可使用任何其它合适的颜料,只要可实现期望的颜色变化性质。稳定剂不仅限于热稳定剂、或光稳定剂或它们二者,任何其它稳定剂也是可能的,只要它可增强成分的稳定性并基本上保持其热性能。此外,热稳定剂和光稳定剂也分别不仅限于Irganox1010和光稳定剂UV-001,也可使用任何其它合适类型的稳定剂,只要可增强成分的稳定性并可基本保持其热性能。尽管在本公开的实施例中描述了具体的工艺参数,但是本公开不限于此,并且可使用任何其它参数,只要其可获得具有期望的颜色变化性质和热性能的热致变色聚合物成分。
对于本领域技术人员来说应认识到的是,本文提供的本发明的所述实施例仅是示范性的而非限制性的,已仅借助于示例呈现。如本文所述,除非另有明确说明,否则本说明书中公开的所有特征可由用于相同或类似目的的备选特征代替。因此,设想其修改的许多其它实施例落入如本文及其等同物限定的本发明的范围内。虽然本文中具体说明和/或描述了本发明的各种实施例,但将认识到的是,本领域技术人员可在不脱离本发明的精神和预期范围的情况下实现本发明的修改和变化。
本文提及的所有文献、专利和其它文件均通过引用以其整体并入。
如可在以下权利要求中使用的用语“包括”是开放式过渡用语,其旨在包括权利要求中未具体叙述的其它元件。如可在以下权利要求中使用的用语“基本上由...组成”是部分封闭的过渡短语,并且旨在包括所列举的元件加上不实质上影响权利要求的基本和新颖特征的任何未指定的元件。例如,线缆扎带可压印或印有标记,并且仍包括在“基本上由......组成”的含义中,即使没有具体叙述。如可在以下权利要求中使用的用语“由......组成”旨在表示权利要求限于所述元件。
应当注意,可设想,在本文献中肯定地标识的任何特征、元素或限制也可特别地排除作为本发明的实施例的特征、元素或限制。

Claims (31)

1.一种电气装置,包括:
本体,其包括热致变色材料,所述热致变色材料的成分包括:
基础聚合物材料;
温度敏感材料,其响应所述本体的温度变化自在第一温度下的第一颜色和在第二温度下的第二颜色改变所述热致变色材料的颜色,所述第二颜色与所述第一颜色不同;以及
稳定剂,其中所述稳定剂的重量相对于所述成分的总重量具有重量百分比,该重量百分比有助于所述稳定剂增强所述温度敏感材料在响应温度变化视觉上实现所述第二颜色方面的响应性;以及
由所述本体支承的视觉指示物,所述视觉指示物具有与所述热致变色材料的所述第一颜色匹配的颜色,
其中当所述热致变色材料变为所述第二颜色以指示电气装置的温度变化时,所述视觉指示物变得可见。
2.根据权利要求1所述的电气装置,其中,所述视觉指示物包括印刷在所述本体的外表面上的墨水。
3.根据权利要求1所述的电气装置,其中,所述视觉指示物包括文本或图画图像。
4.根据权利要求1所述的电气装置,其中,一旦所述热致变色材料达到所述第二温度,则所述热致变色材料在1秒至10秒内变为所述第二颜色。
5.根据权利要求1所述的电气装置,其中,所述本体是线缆扎带,其包括:
细长条带;
附接到所述条带的第一端的头部,所述头部具有形成在其中的孔口;以及
设置在所述头部的所述孔口中的锁定装置,所述锁定装置构造成允许所述条带的与所述头部相对的第二端沿第一方向插入穿过所述头部孔口,并且还构造成防止所述条带的所述第二端从所述头部孔口沿与所述第一方向相反的第二方向移动,
其中所述视觉指示物由所述条带或所述头部中的至少一个支承。
6.根据权利要求5所述的电气装置,其中,所述视觉指示物包括印刷在所述条带的外表面上的文本或图画图像。
7.根据权利要求1所述的电气装置,其中,所述本体是端子连接器,其包括:
导电构件,其具有适于与导线压接电连接的第一端和与所述第一端相对的第二端;以及
电绝缘套管,其至少围绕所述导电构件的所述第一端,
其中所述视觉指示物由所述套管支承。
8.根据权利要求7所述的电气装置,其中,所述视觉指示物包括印刷在所述套管的外表面上的文本或图画图像。
9.根据权利要求7所述的电气装置,其中,所述导电构件的所述第二端具有封闭环的形状。
10.根据权利要求7所述的电气装置,其中,所述导电构件的所述第二端具有叉形。
11.根据权利要求7所述的电气装置,其中,所述导电构件的所述第二端具有管状筒形,用于容纳导线。
12.根据权利要求7所述的电气装置,其中,所述套管包括有色条纹,用于指示所述压接连接的尺寸。
13.根据权利要求1所述的电气装置,其中,所述热致变色材料是热致变色聚合物成分,且所述稳定剂增强所述热致变色聚合物成分的稳定性能。
14.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述稳定剂包括热稳定剂和光稳定剂中的一种或多种。
15.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述温度敏感材料与所述稳定剂的重量比为从1:0.1至1:10。
16.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述基础聚合物成分包含聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA,尼龙)、聚四氟乙烯(PTFE,Teflon)、聚(乙烯-共-四氟乙烯)(ETFE,Tefzel)、聚醚醚酮(PEEK)、聚(三氟氯乙烯-乙烯)(ECTFE)、聚乙烯(PE)、乙缩醛、热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、其共聚物或其组合中的任一种。
17.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述温度敏感材料包括具有不可逆、半可逆或可逆颜色变化的一种或多种温度敏感材料。
18.根据权利要求17所述的电气装置,其中,具有半可逆或可逆颜色变化的所述一种或多种温度敏感材料具有范围从-10℃至70℃的一个或多个阈值温度,并且其中具有不可逆颜色变化的所述一种或多种温度敏感材料具有范围从-40℃至300℃的一个或多个阈值温度。
19.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述温度敏感材料包括一种具有49℃的阈值温度的温度敏感材料。
20.根据权利要求14所述的电气装置,其中,所述热稳定剂包括受阻酚抗氧化剂、亚磷酸酯抗氧化剂和硫代增效剂材料中的任何一种或多种。
21.根据权利要求20所述的电气装置,其中,所述受阻酚抗氧化剂包括季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、二丁基羟基苯基丙酸硬脂酯、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、钙双(单乙基(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)膦酸酯)中的任何一种或多种;其中所述亚磷酸酯抗氧化剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和双-(2,4-二叔丁基-苯基)-磷酸赤藓糖醇二亚磷酸酯中的任何一种或多种;或其中所述硫代增效剂材料包括2,4-双(十二烷基硫代甲基)-6-甲基苯酚、2-甲基-4,6-双((辛硫基)甲基)苯酚。
22.根据权利要求14所述的电气装置,其中,所述光稳定剂包括紫外光屏蔽剂、紫外线吸收剂、光淬灭剂和自由基清除剂中的任何一种或多种。
23.根据权利要求22所述的电气装置,其中,所述紫外光屏蔽剂包括炭黑、氧化锌和二氧化钛中的任何一种或多种,其中所述紫外线吸收剂包括二苯甲酮、苯并三唑和三嗪;其中所述光淬灭剂包括镍化合物;其中所述自由基清除剂包括双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯中的任何一种或多种。
24.根据权利要求13所述的电气装置,其中,基于作为母料的所述热致变色聚合物成分的总重量,所述温度敏感材料的总量为从1wt%至30wt%。
25.根据权利要求13所述的电气装置,其中,基于作为由母料形成的成分的所述热致变色聚合物成分的总重量,所述温度敏感材料的总量为从0.01wt%至20%。
26.根据权利要求13所述的电气装置,其中,基于作为母料的所述热致变色聚合物成分的总重量,所述稳定剂的总量为从1wt%至30wt%。
27.根据权利要求13所述的电气装置,其中,基于作为由母料形成的成分的所述热致变色聚合物成分的总重量,所述稳定剂的总量为从0.1wt%至10%。
28.根据权利要求13所述的电气装置,其中,所述电气装置包括线缆扎带、线缆连接器、端子连接器、接头连接器和线缆护套中的任何一种。
29.一种用于制备根据权利要求13所述的热致变色聚合物成分的过程,包括:
在机械混合过程中混合所述基础聚合物材料、所述温度敏感材料和所述稳定剂,以得到混合材料;
在挤出过程中挤出所述混合材料以形成挤出物;以及
切割所述挤出物以获得作为母料的所述热致变色聚合物成分。
30.一种用于形成根据权利要求13所述的电气装置的过程,包括:
在机械混合过程中将所述热致变色聚合物成分作为母料与预定量的基础聚合物材料混合;以及
在模制过程中处理所述混合的成分以获得所述电气装置。
31.根据权利要求30所述的形成电气装置的过程,其中,所述模制过程包括以下中的任何一种:注塑模制、挤出模制、压延模制和热成型模制。
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