CN114854094B - 感温变色材料及其制备方法和在电缆中的应用 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种具有良好耐高温性、相容性和力学性能的感温变色材料，其包括囊芯和包裹在囊芯外层的改性包覆层，囊芯由颜料混合物、乙烯、四氟乙烯、引发剂和链转移剂制备得到；颜料混合物包括非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，非感温变色颜料和可逆感温变色颜料的重量比为1:(1‑3)；乙烯和四氟乙烯物质的量比为1:(2‑4)；引发剂和链转移剂物质的量比为1:(0.3‑3)；改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，改性包覆层中四氟乙烯和乙烯物质的量比为1:(0.85‑1.25)。本申请还提供感温变色材料的制备方法及其在制备电线电缆材料、预警电线电缆中的应用，以及其感温变色材料在制备感温变色胶料、预警插座、插排、开关中的应用。

Description

感温变色材料及其制备方法和在电缆中的应用
技术领域
本申请涉及电线电缆新材料制备和应用领域，具体而言，本申请涉及一种感温变色材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会发展和人民生活水平提高，日常生活中的用电设备需求越来越多，排插使人们能够同时享受多设备运行，但同时也由此带来不少安全隐患。特别是由于局部电流过载带来的危害，大部分普通人士在日常使用电器时，并无法计算电线的负载量。尤其在使用排插时，人们往往只关注插孔数，而对用电设备的功率常有忽视，所以非常容易出现电线电流过载的问题，轻则导致排插报废，重则引起线缆温度过高导致燃烧、短路等，进而引发火灾，对人民的生命财产造成严重危害。
目前家用移动软电线一般采用黑色护套，特殊行业会采用彩色护套来标识电缆的重要性，提高人们对此位置的电缆进行保护。白色家电行业一般采用灰白色护套的电缆，而各种其他家用电器如电水壶、微波炉、烤箱等采用PVC材质的黑色外皮作为护套层。这一类产品在长期使用过程中如果维护不善或长期闲置，容易受潮引起部分原件接触不良，从而漏电导致电线发热损坏。在此类情况下，现有的电缆暂时无法实现自检或给用户提供警示信号，如此在短时间内就可能发生电线过热短路并最终导致燃烧起火的危险。
传统的变色线缆所用的感温变色粉不耐高温，也不耐辐射，远不能满足现有市面上大多电缆70℃、90℃、105℃、125℃、150℃等工作温度的长期工作需求，限制了其应用。现有的一些感温变色粉由于不耐高温，容易导致可逆感温变色功能失效和在加工过程中失效的问题。例如，有的线缆在导体温度达到70℃后，可逆感温变色功能失效，只能靠不可逆色粉实现颜色变化，变化单一。此外，一般的树脂加工温度大于150℃，而常规感温变色粉的使用温度不超过80℃和不可逆感温变色粉使用温度不超过120℃，因此，许多感温变色粉在加工过程中就已经失去效果，无法在线缆工作时发挥正常的感温变色功能。
因此，有必要开发一种耐高温的感温变色新材料，使得能够应用在制备具有警示功能的线缆上，从而在过载引起导体发热时，线缆颜色能够根据电缆负载发热温度的不同而随之变化，例如，发热温度的不同对应不同的危险等级，并相应地通过变黄、变橙、变红等不同颜色呈现不同的危险等级，从而实现线缆的及时预警变色，直观地提示用户线缆超载，进而帮助用户及时消除火宅安全隐患。
申请内容
本申请的目的旨在提供一种具有良好耐高温性、相容性和力学性能的感温变色材料，及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：
一种感温变色材料，包括囊芯和包裹在所述囊芯外层的改性包覆层，所述囊芯由颜料混合物、乙烯、四氟乙烯、引发剂和链转移剂制备得到；
所述囊芯中，所述颜料混合物包括非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，所述非感温变色颜料和所述可逆感温变色颜料的重量比为1:(1-3)；所述乙烯和所述四氟乙烯物质的量比为1:(2-4)；所述引发剂和所述链转移剂物质的量比为1:(0.3-3)；所述改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:(0.85-1.25)。
优选地，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:1。
优选地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种，所述链转移剂选自脂肪族硫醇、十二烷基硫醇、亚硫酸氢钠、巯基乙醇和巯基乙酸中的一种或多种。
优选地，所述感温变色材料为感温变色微粒。
本申请还提供所述感温变色材料的制备方法，包括如下步骤：
加入反应介质，升温至50-70℃，搅拌速度为200-500r/min；
加入所述颜料混合物、通入所述乙烯和四氟乙烯、充入所述引发剂和链转移剂，制得所述囊芯；
连续通入所述四氟乙烯和乙烯，维持反应压力为2-4.5MPa，反应时间为1-2h，制得包裹在所述囊芯外层的改性包覆层；
过滤干燥，得到由ETFE包覆的感温变色材料。
优选地，所述制备方法在聚合釜中进行，反应进行前，通入氮气排尽氧气。
优选地，所述反应介质为全氟烷烃或水。
本申请还提供所述的感温变色材料在制备电线电缆材料中的应用。
本申请还提供所述的感温变色材料在制备预警电线电缆中的应用。
本申请还提供所述的感温变色材料在制备感温变色胶料中的应用。
本申请还提供所述的感温变色材料在制备预警插座、插排、开关中的应用。
相比现有技术，本申请的方案具有以下优点：
1.本申请感温变色材料采用了具有耐高温性能的乙烯-四氟乙烯作为囊材，而且囊芯和改性包覆层均经过乙烯和四氟乙烯处理，使得感温变色材料具有良好的耐高温性能，其长期工作温度可达220℃，当感温变色材料进一步加工时可以适应绝大部分高分子材料的反应环境。
2.本申请感温变色材料采用乙烯-四氟乙烯包裹囊芯制备改性包覆层，实现了囊芯的有机化处理，使得感温变色材料能够与PVC、PE等基材更好地相容，从而避免感温变色材料对电缆料力学性能的影响。
3.本申请感温变色材料采用乙烯-四氟乙烯作为囊材，由于乙烯-四氟乙烯具有可交联机构，特别适用于线缆行业，可以进行辐照交联，因此感温变色材料在进一步加工为电缆料等材料时，不仅能够保持良好的力学性能，而且辐照后，断裂伸长率可达到180％。
4.本申请感温变色材料的囊芯采用非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，使得分散能够更均匀，保证材料的性质稳定，使得其实现感温变色时功能呈现更稳定。同时，可逆感温变色颜料与非感温变色颜料互相配合，还可以根据紧急情况的不同进行多段调色，从而实现不同场景的预报，例如，预警、警告、报废，可依次采用黄色、橙色、红色进行警示。
5.本申请感温变色材料的使用，在产品性能上对原产品并无不利影响，同时成本十分低廉，但在制备电线电缆、插座、插排、开关等电料时添加感温变色材料，却能实现多段温度感应变色，可视化显示温度变化，能直观判断电线电缆、插座、插排、开关等的工作情况，十分便利，真正实现低成本高效益。进一步而言，能够通过电线电缆、插座、插排、开关的外观直观判断其工作情况，并实现变色预警对于用电安全保障起到至关重要的作用。作为普通用户，用电时很难得知插座板等是否满载、超载或严重过载，只能在用电设备使用时通过触摸电缆、插座、插排、开关表面从而判断是否有发热异常，这对老年人来说尤其存在较大的安全隐患。本申请的感温变色材料的应用，如果能全面推行，将能防患于未然，极大提高用电安全，很大程度上能避免因用电超载带来的火灾隐患。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1为本申请的感温变色材料在制备电线电缆材料、预警电线电缆中的应用的一个典型实施例的产品示意图；
图2为本申请的感温变色材料在制备电线电缆材料、预警电线电缆中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图3为本申请的感温变色材料在制备电线电缆材料、预警电线电缆中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图4为本申请的感温变色材料在制备电线电缆材料、预警电线电缆中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图5为本申请感温变色材料在制备预警电线电缆中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图6为本申请感温变色材料在制备预警电线电缆中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图7为本申请感温变色材料在制备感温变色胶料、预警插座、插排中的应用的一个典型实施例的产品示意图；
图8为本申请感温变色材料在制备感温变色胶料、预警插座、插排中的应用的另一个典型实施例的产品示意图；
图9为本申请感温变色材料在制备感温变色胶料、预警开关中的应用的一个典型实施例的产品示意图；
图10为本申请感温变色材料在制备感温变色胶料、预警开关中的应用的另一个典型实施例的产品示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本申请的特征是不必要的，则将其省略。
本申请提供一种感温变色材料，包括囊芯和包裹在所述囊芯外层的改性包覆层，所述囊芯由颜料混合物、乙烯、四氟乙烯、引发剂和链转移剂制备得到；
所述囊芯中，所述颜料混合物包括非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，所述非感温变色颜料和所述可逆感温变色颜料的重量比为1:(1-3)；所述乙烯和所述四氟乙烯物质的量比为1:(2-4)；所述引发剂和所述链转移剂物质的量比为1:(0.3-3)；所述改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:(0.85-1.25)。
优选地，所述改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:1。
本申请感温变色材料采用了具有耐高温性能的乙烯-四氟乙烯作为囊材，而且囊芯和改性包覆层均经过乙烯和四氟乙烯处理，使得感温变色材料具有良好的耐高温性能，耐温能达到220℃以上，当感温变色材料进一步加工时可以适应绝大部分高分子材料的反应环境。
本申请感温变色材料的感温变色功能由隐色染料、温度调节剂和显色剂构成的统一体系配合完成。其中隐色染料提供电子，温度调节剂指当温度升高后，相变材料吸热，使得相态从固态到液态，从而使隐色染料和显色剂混合均匀，而显色剂则通过接受隐色染料提供的电子，实现感温变色。本申请感温变色材料的改性包覆层，即微胶囊，以乙烯-四氟乙烯作为囊材，改性包覆层类似一种超细容器，能够保证隐色染料、温度调节剂和显色剂均匀分散在一起，从而实现感温变色。而市面感温变色粉的囊材为三聚氰胺甲醛，当加工温度大于150℃后，常规的微胶囊失去效果，使得隐色染料、温度调节剂和显色剂无法在统一体系里相互配合实现感温变色。而本申请感温变色材料采用乙烯-四氟乙烯作为囊材，其耐温能达到220℃以上，可以满足绝大部分的材料加工。
而且采用乙烯-四氟乙烯包裹囊芯制备改性包覆层，实现了囊芯的有机化处理，使得感温变色材料能够与PVC、PE等基材更好地相容，从而避免感温变色材料对电缆料力学性能的影响。此外，本申请感温变色材料同时采用非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，使得材料中色粉的分散更均匀，保证材料的性质稳定，使得其实现感温变色时功能呈现更稳定。可逆感温变色颜料与非感温变色颜料互相配合，还可以根据紧急情况的不同进行多段调色，从而实现不同场景的预报，例如，预警、警告、报废，可依次采用黄色、橙色、红色进行警示。
本申请感温变色材料的使用，在产品性能上对原产品并无不利影响，同时成本十分低廉，但在制备电线电缆时添加感温变色材料，却能实现直观判断电线电缆工作情况的便利，真正实现低成本高效益。
由于乙烯-四氟乙烯具有可交联机构，特别适用于线缆行业，可以进行辐照交联，因此感温变色材料在进一步加工为电缆料等材料时，不仅能够保持良好的力学性能，而且辐照后，断裂伸长率可达到180％。
本申请感温变色材料的改性包覆层中，所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比优选为1:1。采用乙烯-四氟乙烯物质的量比为1:1能够实现囊芯的均匀包裹，得到性质稳定的改性包覆层，且使得感温变色材料具有良好的耐高温性能。
在本申请的一个实施例中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种或多种，所述链转移剂选自脂肪族硫醇、十二烷基硫醇、亚硫酸氢钠、巯基乙醇和巯基乙酸中的一种或多种。
在本申请的一个实施例中，所述感温变色材料为感温变色微粒。
在本申请的一个实施例中，所述感温变色材料的粒径D50小于等于10微米。优选地，所述感温变色材料的粒径D50为2微米。
非感温变色颜料指含一定颜色而不具感温变色功能的颜料，而可逆感温变色颜料指市面常规具有感温变色功能的色粉，可逆感温变色颜料也称感温变色粉，又称温变颜料，感温粉或温变粉。在本申请的一个实施例中，所述非感温变色颜料选自市售常规的无机色粉中的一种或多种，也可以选自市售常规的有机色粉中的一种或多种，还可以选自无机色粉与有机色粉中任意的一种或多种构成的混合物；
在本申请的一个实施例中，所述可逆感温变色颜料的颜色选择为无色到有色的一种或多种颜色，即可逆感温变色颜料随温度升高颜色渐深；也可以选择有色到无色的一种或多种颜色，即感温色粉随温度升高颜色渐浅。
所述非感温变色颜料和可逆感温变色颜料的粒径D50为1-10微米，优选地，所述非感温变色颜料和可逆感温变色颜料的粒径D50为2微米。
本申请还提供所述感温变色材料的制备方法，包括如下步骤：
加入反应介质，升温至50-70℃，搅拌速度为200-500r/min；
加入所述颜料混合物、通入所述乙烯和四氟乙烯、充入所述引发剂和链转移剂，制得所述囊芯；
连续通入所述四氟乙烯和乙烯，维持反应压力为2-4.5MPa，反应时间为1-2h，制得包裹在所述囊芯外层的改性包覆层；
过滤干燥，得到由ETFE包覆的感温变色材料。
其中，ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物(ethylene-tetra-fluoro-ethylene)的简称。
在本申请的一个具体实施例中，所述感温变色材料的制备方法，包括如下步骤：
加入反应介质100g-200g，升温至50-70℃，搅拌速度为200-500r/min；
加入200-300g所述颜料混合物、通入所述乙烯和四氟乙烯20-50mol、充入所述引发剂0.5-1mol和链转移剂0.3-1.5mol，制得囊芯；
连续通入所述四氟乙烯和乙烯，维持反应压力为2-4.5MPa，反应时间为1-2h，制得包裹在所述囊芯外层的改性包覆层；
过滤干燥，得到由ETFE包覆的感温变色材料。
在本申请的一个实施例中，所述制备方法在聚合釜中进行，反应进行前，聚合釜中通入氮气排尽氧气。
在本申请的一个实施例中，所述反应介质为全氟烷烃或水。
本申请还提供一种包含上述感温变色材料的感温变色线缆料，其包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000071
所述树脂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
所述阻燃剂选自氯化石蜡、液体磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种。
所述助剂选自聚烯烃弹性体、茂金属低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)中的一种或多种。
所述填料选自碳酸钙、高岭土、滑石粉中的一种或多种。
所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、EBS、PETS中的一种或多种。
所述交联剂选自TAIC、DCP、BIBP、双二五、铂金硫化剂中的一种或多种。优选的，交联剂选自TAIC、DCP、BIBP、双二五、铂金硫化剂中的一种。
所述抗氧剂选自1010、168、1076、246中的一种或多种。
本申请还提供所述感温变色线缆料的制备方法，其由所述感温变色线缆料的组分共混挤塑制得。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述感温变色线缆料的制备方法包括如下步骤：
取所述的感温变色线缆料的组分于密炼机中，密炼30min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，得到感温变色线缆料。
进一步地，本申请还提供所述感温变色材料在制备电线电缆材料中的应用。
具体地，参见图1，在本申请的一个实施例中，所述感温变色材料在制备电线电缆绝缘层材料中应用。其中，所述电缆中，导体1的外层为感温变色绝缘层2，所述感温变色绝缘层2由所述感温变色材料制得的感温变色线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀挤出制得。
进一步地，参见图2、图3和图4，在本申请另外的实施例中，所述感温变色材料在制备电线电缆的护套中应用。
参见图2，所述电缆中成缆线芯11的外层为感温变色护套22，所述感温变色护套22由所述感温变色材料制得的感温变色线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀挤出制得。
参见图3，将由所述感温变色材料制得的感温变色线缆料和常规市售线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀地挤出在成缆线芯11上形成彼此间隔排布的常规护套31和感温变色护套32。
参见图4，在采用挤出机加热熔融塑化挤出电缆的护套41时，将由所述感温变色材料制得的感温变色线缆料作为标识色带注条42挤出于电缆的护套41的表面，并经水冷后定型。类似的，在采用挤出机加热熔融塑化挤出电缆的绝缘层等其他电缆料时，同样能够将由所述感温变色材料制得的感温变色线缆料作为标识色带注条挤出于电缆的绝缘层等其他电缆料的表面，此处不再赘述。
以上的实施例中，线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯在挤出冷却后为电缆绝缘层或护套成品。乙烯-醋酸乙烯共聚物挤出再辐照交联后为电缆绝缘层或护套成品。橡胶类通过硫化交联后为电缆绝缘层或护套成品。
本申请还提供所述感温变色材料在制备预警电线电缆中的应用。
参见图1，在本申请的一个实施例中，将由所述感温变色材料制备而成的感温变色线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀地挤出在导体1外均匀形成感温变色绝缘层2，制得预警电缆。
参见图2，在本申请的另一个实施例中，将由所述感温变色材料制备而成的感温变色线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀地挤出在成缆线芯11上形成感温变色护套22，制得预警电缆。
参见图3，在本申请的另一个实施例中，将由所述感温变色材料制备而成的感温变色线缆料和常规市售线缆料采用单螺杆挤出机加热熔融塑化后均匀地挤出在成缆线芯11上形成彼此间隔排布的常规护套31和感温变色护套32，制得预警电缆。
参见图4，在本申请的另一个实施例中，在采用挤出机加热熔融塑化挤出电缆的护套41时，将由所述感温变色材料制备而成的感温变色线缆料作为标识色带注条42挤出于电缆的护套41的表面，并经水冷后定型，制得预警电缆。类似的，在采用挤出机加热熔融塑化挤出电缆的绝缘层等其他电缆料时，同样能够将所述感温变色线缆料作为标识色带注条挤出于电缆的绝缘层等其他电缆料的表面，此处不再赘述。
以上的实施例中，线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯在挤出冷却后为电缆成品。乙烯-醋酸乙烯共聚物挤出再辐照交联后为预警电缆成品。橡胶类通过硫化交联后为预警电缆成品。
在本申请的另一个实施例中，还提供所述感温变色材料在制备感温变色油墨中的应用，制得的感温变色油墨可用于制备预警电线电缆实现感温变色预警。
具体地，所述感温变色油墨的制备方法包括如下步骤：将所述感温变色材料添加到透明油墨材料中，其中所述感温变色材料的重量添加比例为透明油墨材料的1％-5％，用高速分散机分散处理1-3h，即制得感温变色油墨。
参见图5和图6，在电缆表面印刷感温变色油墨。具体地，在电缆成品表面常规印字信息以外的空白位置，采用丝印的方式印刷上和护套颜色相近的感温变色油墨51，制得预警电缆。如图5，感温变色油墨51可以印成条形、圆形等各种形状的感温变色区域。如图6，感温变色油墨51也可以印成各式的数字、字母、文字、图案、线条等样式。在预警电缆正常工作时该变色油墨和电缆护套颜色接近，当温度超过正常运行温度，或升高到一定温度时，变色油墨将会变色，以和电缆护套颜色形成明显差异，从而实现显色预警。
进一步地，本申请还提供所述感温变色材料在制备感温变色胶料、制备预警插座、插排、开关中的应用。
所述感温变色胶料包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000101
所述树脂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
所述阻燃剂选自氯化石蜡、液体磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种。
所述助剂选自聚烯烃弹性体、茂金属低密度聚乙烯、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)中的一种或多种。
所述填料选自碳酸钙、高岭土、滑石粉中的一种或多种。
所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、EBS、PETS中的一种或多种。
所述交联剂选自TAIC、DCP、BIBP、双二五、铂金硫化剂中的一种或多种。优选的，交联剂选自TAIC、DCP、BIBP、双二五、铂金硫化剂中的一种。
所述抗氧剂选自1010、168、1076、246中的一种或多种。
本申请还提供所述感温变色胶料的制备方法，其由所述感温变色胶料的组分共混注塑制得。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述感温变色胶料的制备方法包括如下步骤：
取所述的感温变色胶料的组分于密炼机中，密炼30min，用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
具体地，将所述感温变色材料制成感温变色胶料，采用单螺杆注塑机加热熔融塑化后，低密度聚乙烯、聚氯乙烯经注塑冷却后、乙烯-醋酸乙烯共聚物注塑再辐照交联后、橡胶类通过硫化交联后，可制成多种电料，例如插座、插排等的外壳材料，以及开关的按键等。
在本申请的一个实施例中，由感温变色材料制得的感温变色胶料可用于插座、插排及开关外壳材料的制备。参见图7和图8，插座包括插座外壳6，所述插座外壳6的其中一面为设有若干插孔62的面板61，所述插孔62背向所述面板61的一侧连接有插座接线柱63。所述插座外壳6采用感温变色胶料制备得到，能够实现插座的感温变色预警。优选地，所述插座接线柱63和插座外壳6可采用导热材料连接，以提高感温变色预警功能的灵敏性。感温变色胶料用于插排外壳材料的制备也采用上述类似的方式，此处不再赘述。
参见图9，开关包括开关按键7，所述开关背向所述开关按键7的一侧连接有若干接线孔71，所述接线孔71连接有开关接线柱72，所述开关按键7采用感温变色胶料制备得到，能够实现开关的感温变色预警。优选地，所述开关接线柱72和开关按键7可采用导热材料连接，以提高感温变色预警功能的灵敏性。
参见图8和图10，在插座、插排和开关表面的印刷感温变色油墨。具体地，在插座外壳6、开关按键7的表面常规印字信息以外的空白位置，采用丝印的方式印刷上和插座外壳6、开关按键7颜色相近的感温变色油墨51，制得预警插座、预警开关。感温变色油墨51可以印成线条形、框形、圆形等各种形状的感温变色区域。此外，感温变色油墨51也可以印成各式的数字、字母、文字、图案等样式。在预警插座、预警开关正常工作时该变色油墨和预警插座、预警开关颜色接近，当温度超过正常运行温度，或升高到一定温度时，变色油墨将会变色，以和插座、开关的颜色形成明显差异，从而实现显色预警。在预警插排表面印刷感温变色油墨也采用上述同样的方法，此处不再赘述。
本申请以下实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
其中非感温变色颜料购自富洋颜料(临沂)有限公司、河北盈美化工产品有限公司。可逆感温变色颜料购自广州盛色科技有限公司、深圳千色变新材料科技有限公司。
实施例1
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入100g全氟烷烃介质，升温至70℃，搅拌速度为250r/min，加入100g非感温变色颜料和100g可逆感温变色颜料，然后通入6.67mol的乙烯和13.33mol的四氟乙烯，将0.5mol的偶氮二异丁腈充入聚合釜中反应，同时引入0.3mol脂肪族硫醇，调节的分子量将物质的量比为1∶1的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为4.5MPa，反应时间1h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的感温变色材料。
实施例2
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入200g水介质，升温至50℃，搅拌速度为500r/min，加入75g非感温变色颜料和225g可逆感温变色颜料，然后通入10mol的乙烯和30mol的四氟乙烯，将1mol的偶氮二异丁基脒盐酸盐充入聚合釜中反应，同时引入0.75mol亚硫酸氢钠和0.75mol巯基乙醇，调节的分子量将物质的量比为1∶1的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为2MPa，反应时间2h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的的感温变色材料。
实施例3
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入150g全氟烷烃介质，升温至60℃，搅拌速度为200r/min，加入83.3g非感温变色颜料和166.7g可逆感温变色颜料，然后通入10mol的乙烯和30mol的四氟乙烯，将0.6mol的偶氮二异庚腈充入聚合釜中反应，同时引入1mol十二烷基硫醇，调节的分子量将物质的量比为1∶1的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为2.5MPa，反应1.5h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的感温变色材料。
实施例4
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入200g全氟烷烃介质，升温至60℃，搅拌速度为400r/min，加入66.7g非感温变色颜料和133.3g可逆感温变色颜料，然后通入7.5mol的乙烯和22.5mol的四氟乙烯，将0.4mol的偶氮二异丁腈和0.4mol的偶氮二异丁酸二甲酯充入聚合釜中反应，同时引入1.2mol十二烷基硫醇，调节的分子量将物质的量比为1∶1的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为2.5MPa，反应1.5h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的感温变色材料。
实施例5-1
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入200g全氟烷烃介质，升温至60℃，搅拌速度为400r/min，加入66.7g非感温变色颜料和133.3g可逆感温变色颜料，然后通入7.5mol的乙烯和22.5mol的四氟乙烯，将0.4mol的偶氮二异丁腈和0.4mol的偶氮二异丁酸二甲酯充入聚合釜中反应，同时引入1.2mol十二烷基硫醇，调节的分子量将物质的量比为1∶0.85的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为2.5MPa，反应1.5h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的感温变色材料。
实施例5-2
在已通氮气排尽氧气的聚合釜中，加入200g全氟烷烃介质，升温至60℃，搅拌速度为400r/min，加入66.7g非感温变色颜料和133.3g可逆感温变色颜料，然后通入7.5mol的乙烯和22.5mol的四氟乙烯，将0.4mol的偶氮二异丁腈和0.4mol的偶氮二异丁酸二甲酯充入聚合釜中反应，同时引入1.2mol十二烷基硫醇，调节的分子量将物质的量比为1∶1.25的四氟乙烯和乙烯连续加入聚合釜中以维持反应压力为2.5MPa，反应1.5h，过滤干燥得到ETFE包覆处理的感温变色材料。
实施例6
一种感温变色线缆料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000131
Figure BDA0003643051620000141
其中，所述感温变色材料为实施例1制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，得到感温变色线缆料。
实施例7
一种感温变色线缆料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000142
其中，所述感温变色材料为实施例2制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼10min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，制得感温变色线缆料。
实施例8
一种感温变色线缆料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000143
Figure BDA0003643051620000151
其中，所述感温变色材料为实施例3制得的感温变色材料。
取以上配方材料除硫化剂外于密炼机中，密炼10min，然后用开炼机继续混匀并下卷放置冷却，将冷却到80℃以下的胶卷和硫化剂加入密炼机中密炼1min，然后用开炼机拨通压成1.0mm左右的薄片并两面用滑石粉隔离得到感温变色线缆料。
实施例9
一种感温变色线缆料，包括如下重量分的成分：
Figure BDA0003643051620000152
其中，所述感温变色材料为实施例4制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，得到感温变色线缆料。
实施例10
取实施例6制得的感温变色线缆料用Φ70单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用挤压挤出制成表面兰色的无卤低烟阻燃电缆WDZ-BYJ2.5mm2；冷却后采用8Mred辐照剂量进行辐照交联。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头 模眼
加热温度(℃) 120 140 150 155 155 160 150
其中导体为单支裸铜，外径1.73mm；绝缘为含感温变色微粒的交联聚烯烃，厚度0.8mm，外径3.4mm。
实施例11
取实施例7制得的感温变色线缆料用Φ70单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用挤压挤出制成表面黑色的一般用途单芯硬导体无护套电缆60227IEC 01(BV)2.5mm2，挤出后用循环冷却水快速冷却后通过火花安全检测成成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头 模眼
加热温度(℃) 120 145 160 165 165 170 165
其中导体为单支裸铜，外径1.73mm；绝缘为含感温变色微粒的聚氯乙烯，厚度0.8mm，外径3.4mm。
实施例12
取实施例8制得的感温变色线缆料用Φ90单螺杆挤出机在恒温机控温下按以下温度加工熔融塑化采用挤压挤出制成表面黑色的重型橡套软电缆绝缘线芯120mm2；以50米/分钟挤出后通过120米硫化管道，管道内为饱和高温水蒸汽气压1.6Mpa，温度180℃，出管道后用循环冷却水快速冷却，再通过火花安全检测成成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头
加热温度(℃) 40 65 70 80 80 80
其中导体为绞合裸软铜，外径15.4mm；绝缘为含感温变色微粒的乙丙混合胶，厚度1.8mm，外径19.0mm。
实施例13
取实施例9制得的感温变色线缆料用Φ90单螺杆挤出机在恒温机控温下按以下温度加工熔融塑化采用挤压挤出制成表面绿色的重型橡套软电缆120mm2；以30米/分钟挤出后通过120米硫化管道，管道内为饱和高温水蒸汽气压1.8Mpa，温度210℃，出管道后用循环冷却水快速冷却后成成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头
加热温度(℃) 45 65 70 75 75 75
绝缘线芯的外径19.0mm；护套为含感温变色微粒的氯化聚乙烯混合胶，厚度3.0mm，外径25.0mm。
实施例14
将实施例4制得的感温变色材料添加到透明油墨材料中，添加比例为油墨量的5％，然后用高速分散机，进行分散处理3h,制得感温变色油墨。
实施例15
取一条黑色成品硅橡胶电缆3*2.5，感温变色油墨倒入印字轮装置中并加入40％稀释剂开启电动搅拌机搅拌10min充分混合均匀，将预先订制好的印字轮装在旋转轴上，电缆表面采用250℃预热并以30米/分钟线速通过印字轮调整位置确保每次印在空隙位置。
实施例16
一种感温变色胶料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000171
其中，所述感温变色材料为实施例1制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
实施例17
一种感温变色胶料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000172
其中，所述感温变色材料为实施例2制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
实施例18
一种感温变色胶料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000181
其中，所述感温变色材料为实施例3制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
实施例19
一种感温变色胶料，包括如下重量份数的组分：
Figure BDA0003643051620000182
其中，所述感温变色材料为实施例4制得的感温变色材料。
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
实施例20
取实施例16制得的感温变色胶料用Φ90单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用注塑制成表面兰色的插座面板；冷却后采用8Mred辐照剂量进行辐照交联。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头 模眼
加热温度(℃) 120 140 150 155 155 160 150
实施例21
取实施例17制得的感温变色胶料用Φ90单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用注塑制成表面黑色的插座面板，冷却后为成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头 模眼
加热温度(℃) 120 145 160 165 165 170 165
实施例22
取实施例18制得的感温变色胶料用Φ90单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用注塑制成表面黑色的插座，冷却后为成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头
加热温度(℃) 40 65 70 80 80 80
实施例23
取实施例19制得的感温变色胶料用Φ90单螺杆挤出机按以下温度加工熔融塑化采用注塑制成表面绿色的插座，冷却后为成品。
位置 一段 二段 三段 四段 法兰 机头
加热温度(℃) 45 65 70 75 75 75
对比例1
一种普通感温变色线缆料，包括如下重量分的成分：
Figure BDA0003643051620000191
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，得到普通感温变色线缆料。
对比例2
一种普通线缆料，包括如下重量分的成分：
Figure BDA0003643051620000201
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用螺杆机挤出，挤出切粒，得到普通感温变色线缆料。
对比例3
一种普通感温变色胶料，包括如下重量分的成分：
Figure BDA0003643051620000202
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
对比例4
一种普通胶料，包括如下重量分的成分：
Figure BDA0003643051620000203
Figure BDA0003643051620000211
取以上配方材料于密炼机中，密炼30min，然后用注塑机挤出，得到感温变色胶料。
下面对本申请实施例1-4的感温变色材料的性能进行测试，结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003643051620000212
从表1中可以看出，发现本申请实施例的感温变色材料的失效温度普遍高于220℃，即本申请实施例的感温变色材料的长期工作温度可达220℃甚至以上。与可逆感温变色颜料相比，耐温性能更好，而且变色情况更多样，更有利于实现预警、警告、报废等各种情况下的变色警示。
对由本申请实施例1-4的感温变色材料制备成的感温变色线缆料(实施例6-9)和对比例1、对比例2制备的普通感温变色线缆料和普通线缆料进行测试，结果如下表2所示：
表2
Figure BDA0003643051620000213
Figure BDA0003643051620000221
从表2中可以看出，通过与对比例的普通感温变色线缆料进行对比，本申请实施例的感温变色线缆料具有更好的力学性能。对比例1和实施例6都在同等树脂含量下，但实施例6的感温变色线缆料因含乙烯-四氟乙烯，可以参与交联，因而辐照后力学性能保持更好，冷却收缩率也说明了实施例6的感温变色线缆料辐照交联程度更好。通过比较对比例2和实施例7数据，也得出这一结论。
对由本申请实施例1-4的感温变色材料制备成的感温变色胶料(实施例16-19)和对比例3、对比例4制备的普通变色胶料和普通胶料进行测试，结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0003643051620000222
Figure BDA0003643051620000231
从表3中可以看出，通过与对比例的普通感温变色胶料进行对比，本申请实施例的感温变色胶料具有更好的力学性能。对比例3和实施例16都在同等树脂含量下，但实施例16的感温变色胶料因含乙烯-四氟乙烯，可以参与交联，因而辐照后力学性能保持更好，冷却收缩率也说明了实施例16的感温变色胶料辐照交联程度更好。通过比较对比例4和实施例17数据，也得出这一结论。
综上，本申请的感温变色材料具有良好耐高温性、相容性和力学性能，使得其能够广泛应用于电线电缆材料、感温变色胶料的制备，并应用于预警电线电缆、预警插座插排的制备，且能在这些产品中发挥其优异的耐高温性、相容性和力学性能。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种感温变色材料，其特征在于，包括囊芯和包裹在所述囊芯外层的改性包覆层，所述囊芯由颜料混合物、乙烯、四氟乙烯、引发剂和链转移剂制备得到；
所述囊芯中，所述颜料混合物包括非感温变色颜料和可逆感温变色颜料，所述非感温变色颜料和所述可逆感温变色颜料的重量比为1:(1-3)；所述乙烯和所述四氟乙烯物质的量比为1:(2-4)；所述引发剂和所述链转移剂物质的量比为1:(0.3-3)；所述改性包覆层由四氟乙烯和乙烯制备得到，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:(0.85-1.25)。
2.根据权利要求1所述的感温变色材料，其特征在于，所述改性包覆层中所述四氟乙烯和所述乙烯物质的量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的感温变色材料，其特征在于，所述感温变色材料为感温变色微粒。
4.根据权利要求1-3任一项所述感温变色材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
加入反应介质，升温至50-70℃，搅拌速度为200-500r/min；
加入所述颜料混合物、通入所述乙烯和四氟乙烯、充入所述引发剂和链转移剂，制得所述囊芯；
连续通入所述四氟乙烯和乙烯，维持反应压力为2-4.5MPa，反应时间为1-2h，制得包裹在所述囊芯外层的改性包覆层；
过滤干燥，得到由ETFE包覆的感温变色材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法在聚合釜中进行，反应进行前，通入氮气排尽氧气。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述反应介质为全氟烷烃或水。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的感温变色材料在制备电线电缆材料中的应用。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的感温变色材料在制备预警电线电缆中的应用。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的感温变色材料在制备感温变色胶料中的应用。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的感温变色材料在制备插座、插排、开关中的应用。
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