CN1218067A - 自控温加热电缆用树脂组合物 - Google Patents

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罗延龄
张立基
李学训
杨柳
殷茜
谭都平
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CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH INST LANZHOU CHEMICAL ENGINEERING CORP
China Petrochemical Corp
Sinopec Lanzhou Chemical Industry Co
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CHEMICAL ENGINEERING RESEARCH INST LANZHOU CHEMICAL ENGINEERING CORP
China Petrochemical Corp
Sinopec Lanzhou Chemical Industry Co
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

本发明提供一种高温品级(大于110℃)具有PTC特性的树脂组合物,主要由(35～80)wt%氟树脂、(5～30)wt%特种氟橡胶、(2～10)wt%聚酯树脂和(5～12)wt%乙炔炭黑组成,亦可添加少量胶体石墨、交联敏化剂、氟弹性体加工助剂及CaCO3、TiO2等。由该组合物制成的加热电缆具有自限温度大于110℃,控温准确,连续通电及通断电循环中功率及温度不下降,使用安全、节能,耐腐蚀,阻燃特性高(OI大于50,可自熄)等特点。

Description

自控温加热电缆用树脂组合物
本发明涉及高温品级(大于110℃)具有PTC特性的树脂组合物，尤其涉及用于制备自动控温型加热电缆发热体的树脂组合物。
PTC特性即电阻的正温度系数特征，随着温度上升，电阻增大，限制电流输出，这种电阻体称为发热体。用这种发热体制成的加热器称为自控温加热电缆。
自70年代PTC加热电缆问世以来，各国开始了长期研究，取得了数百篇专利，推动了伴热技术的发展。不同温度等级的加热电缆有其一定的应用范围。目前，我国研制的自控温加热电缆的自限温度最高为110±10℃。由于基体采用聚乙烯类树脂(CN 1135704A)，即使经过辐照后其熔融温度(Tm)仍较低，耐热老化性差，影响电缆使用寿命。国外有关以氟树脂为基体制备自控温加热电缆的专利也有报道。JP 56-67192公开的自控温加热电缆加热温度为105℃左右，但材料韧性及使用稳定性没有说明，JP 58-106787采用石墨为导电助剂，但石墨体系具有PTC强度低，控温性能差的缺点，所得发热体加热温度只有83～84℃。JP 59-226494以PVF2为基体，制得的自控温加热电缆加热温度不超过86℃。
本发明的目的在于提供一种韧性好、使用寿命长、PTC特性稳定的树脂组合物。
本发明树脂组合物由氟树脂(PVDF或PVF2)、聚酯树脂、特种氟橡胶和导电碳黑共混而成，还可添加胶体石墨、氟弹性体加工助剂、交联敏化剂及其它填料。
本发明组合物中各组份含量均为重量百分数，以组合物为百分之百计。氟树脂为聚偏氟乙烯(PVDF或PVF2)，提供制备110℃温度等级以上加热器的材料，其用量以(35～80)wt％为宜；聚酯树脂为PBT、PET或PHT，最好是PBT，用以提高材料的PTC强度并在高温下使分散的碳黑粒子“定制”在网络中，改善电阻稳定性，其用量为(2～10)wt％，最好为(5～8)wt％，若用量太小则PTC强度提高少，若用量过高则自控温特性降低，韧性差；导电碳黑可以采用乙炔碳黑、炉法碳黑或槽法碳黑，最好是乙炔碳黑，可以进行表面处理也可不进行表面处理，其加入量为(5～12)wt％，最好为(7～10)wt％；F26或F46氟橡胶，用以改善导电体系的韧性，提高弯曲及冲击韧性，其用量以(5～30)wt％为宜，最好为(15～25)wt％，若小于5wt％则弯曲断裂性差，若大于30wt％则PTC强度及转变温度偏低。除上述主要成份外，本发明组合物还可添加以下组份：胶体石墨用以改善导电碳黑在加工中电阻的稳定性，作为助导电粒子，其加入量以(0.5～3)wt％为宜，最好为(1～2)wt％；氟弹性体主要用于改善材料的挤出加工性，一般在挤塑过程中加入，可降低机头压力，提高挤出速率及生产率，其加入量为(0.02～0.2)wt％，最好为(0.05～0.1)wt％；交联敏化剂为TAIC等多官能团单体，用以提高辐射敏化度，降低辐射剂量，其用量应小于2wt％。其它填料包括CaCO3、ZnO、TiO2、Al2O3·3H2O，用于降低生产成本，其添加量为(2～7)wt％。
上述组合物经密炼、双螺杆热切造粒得发热体材料，该发热体材料如果使用表面处理的碳黑，则不必辐射交联即可投入使用；该发热体材料如果使用未经表面处理的碳黑，则投入使用前是否经辐射交联没有限制。
采用本发明组合物制得的如热电缆PTC强度在3以上，韧性好，室温电阻率为102～105Ω·c m,PTC转变温度125℃以上，自限温度大于110℃,在155℃高温下长期运行性能稳定，耐腐蚀，阻燃(OI大于50，可自熄)、使用寿命长。
采用本发明组合物制得的自控温如热电缆，特别适用于限温加热、高寒地区防冻保温、汽车客舱加热等。使用安全、节能。
实施例1
组份                         含量
PV)F                      514.65g
乙炔炭黑(未处理)              50g
PBT                           44g
F26                          56g
重质CaCO3                    20g
胶体石墨                     7.5g
交联剂TAIC                   7.5g氟弹性体加工助剂(美国3M公司生产)0.35g
上述组份经密炼、双螺杆造粒制成发热体材料。由该发热体制成的加热电缆具有体积电阻率(室温)5×103Ω·c m；130℃热处理后PTC强度约3.3个数量级，自限温度110±2℃，经10Mrad辐射交联后通电6000h功率不改变(参见表)。
实施例2
组份                含量
PVDF              531.1g
PBT                  40g
乙炔炭黑(未处理)     84g
胶体石墨             12g
轻质CaCO3           24g
F26                100g
氟弹性体加工助剂    0.4g
由上述混合物制得的发热体具有室温体积电阻率400Ω·c m；140℃热处理后PTC强度为3个数量级，自限温度129℃，该电缆经6000小时通电运行后温度和功率变化小于5％,1000次通断电循环后电阻变化率小于10％(参见表)。
实施例3
PVDF 551.1g；氟橡胶90g；PBT 30g；其余同实施例2。由此制得的发热体具有室温体积电阻率1.4×103Ω·c m；经140℃热处理后PTC强度大于4，自限温度132℃。辐射交联剂量12Mrad(参见表)。
实施例4
PVDF 573.1g；处理后的乙炔炭黑82g，不辐射交联，其余同实施例2，制得加热电缆PTC强度为3.04，自限温度112℃，通电老化性参见表。
                       通电老化性能变化表
        特    性   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
    电阻初值(Ω·c m)   5×10E3   4×10E2  1.4×10E3  7.5×10E3
    轴向电阻变化幅度(％)     8.0     8.3     6.5     5.2
    工作温度(℃)     110     129     132     112
    6000h通电运行后     电阻值(Ω·cm)  4.8×10E3  5.8×10E2  2.5×10E3  9.4×10E3
    工作温度(℃)     112     134     129     109
    1000次通断电循环后 电阻值(Ω·cm)     100次 5.6×10E3 3.9×10E2 2.3×10E3 8.9×10E3
    1000次 4.2×10E3 5.7×10E2 1.8×10E3 9.6×10E3
工作温度(℃)     100次 111 132 130 113
    1000次 109 133 131 111

Claims (8)

1．一种具有PTC特性的树脂组合物，其特征在于主要由下列组份组成：
氟树脂(PVDF或PVF2)35～80wt％
聚酯树脂           2～10wt％
碳黑               5～10wt％
特种氟橡胶         5～30wt％
2．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于还可添加0.5～3wt％的胶体石墨作为导电助剂。
3．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于还可添加CaCO3、ZnO、TiO2、Al2O3·3H2O，其用量为2～7wt％。
4．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于还可添加0.02～0.2wt％的氟弹性体加工助剂。
5．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于还可添加小于2wt％的交联敏化剂。
6．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述的碳黑可以是乙炔碳黑、炉法碳黑或槽法碳黑，乙炔碳黑可以经表面处理也可不经表面处理后使用。
7．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述特种氟橡胶为F26或F46。
8．根据权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述的聚酯树脂为PBT、PHT或PET。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100566476C (zh) * 2004-11-22 2009-12-02 张维新 一种电热材料及管道节能电热保温片
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CN110040005A (zh) * 2018-01-15 2019-07-23 保时捷股份公司 具有充电线缆的快速充电站和充电线缆的温度控制装置

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