CN1818005A - 加热电缆用的绝缘导热材料及其应用 - Google Patents

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CN1818005A CN 200610049733 CN200610049733A CN1818005A CN 1818005 A CN1818005 A CN 1818005A CN 200610049733 CN200610049733 CN 200610049733 CN 200610049733 A CN200610049733 A CN 200610049733A CN 1818005 A CN1818005 A CN 1818005A
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乔梁
郑精武
姜力强
盛嘉伟
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

本发明涉及加热电缆用的绝缘导热材料，所述的绝缘导热材料主要含有质量比为1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料为下列之一：氮化铝；氮化硼；所述的高分子聚合物材料为下列之一：聚丙烯；聚苯乙烯；聚苯硫醚；聚氯乙烯；聚乙烯；聚偏二氟乙烯；聚全氟乙丙烯。所述的绝缘导热材料还包含有润滑剂、抗氧化剂、碳素材料，含量分别是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的0.1－2wt％、0.1－2wt％、5－20wt％。本发明还包括加热电缆用的绝缘导热材料在制备加热电缆用最外保护层、最外绝缘导热层中的应用。本发明提供了一种加工性能优异、热导率高的加热电缆用的绝缘导热材料。

Description

加热电缆用的绝缘导热材料及其应用
(一)技术领域
本发明涉及一种同时具备绝缘、导热和防护作用的绝缘导热材料，尤其涉及用于制造加热电缆时作为发热元件的外包覆层和最外保护层。属功能高分子领域。
(二)背景技术
加热电缆是一种新型的电热保温材料，因其自动控温性、节约能源、使用安全、敷设方便等诸多优点而被广泛应用在家庭地板采暖、管道设备防冻保温、道路及屋顶冰雪融化，汽车等领域。最基本的加热电缆其横截面结构从里到外依次是：发热元件，绝缘导热层，电磁屏蔽层，最外保护层。目前加热电缆的绝缘导热层的材料主要是交联聚氯乙烯、硅烷可交联聚乙烯或适用于高温领域的氟橡胶，最外保护层的材料主要是聚氯乙烯。由于大部分高分子聚合物的热导率在0.08-0.4w·(m·k)-1之间，因此利用上述材料制备的不管是绝缘导热层还是最外保护层对热的传导效率不高，从而造成加热电缆总体热传导效率低的缺点。
(三)发明内容
本发明的目的为解决传统加热电缆总体热传导效率低的缺点，提供一种加工性能优异、热导率高的加热电缆用的绝缘导热材料。
一种加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料主要含有质量比为1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料为下列之一：①氮化铝；②氮化硼；所述的高分子聚合物材料为下列之一：①聚丙烯；②聚苯乙烯；③聚苯硫醚；④聚氯乙烯；⑤聚乙烯；⑥聚偏二氟乙烯；⑦聚全氟乙丙烯。
所述的绝缘导热材料还包含有润滑剂，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的0.1-2wt％。
所述的绝缘导热材料还包含有抗氧化剂，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的0.1-2wt％。
所述的绝缘导热材料还包含有碳素材料，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的5-20wt％。
所述的绝缘导热材料重量配比如下：
氮化铝            30份
聚丙烯            70份
抗氧化剂1010      0.5份
硬脂酸锌          0.5份
碳酸钙            5.0份。
或者，所述的绝缘导热材料重量配比如下：
氮化硼            40份
聚丙烯            60份
抗氧化剂1010      0.5份
硬脂酸锌          0.5份
碳酸钙            5.0份。
或者，所述的绝缘导热材料重量配比如下：
氮化铝            20份
聚苯硫醚          80份
抗氧化剂1010      1.0份
硬酯酸锌          0.5份。
或者，所述的绝缘导热材料重量配比如下：
氮化铝            45份
聚全氟乙丙烯           55份
抗氧化剂1010           1.0份
硬酯酸锌               0.5份。
加热电缆用的绝缘导热材料在制备加热电缆用于绝缘导热层中的应用。
加热电缆用的绝缘导热材料在制备加热电缆用于最外保护层中的应用。
包含氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)等陶瓷材料与包含PP、PS、PPS、PVC、PE、PVDF或FEP的高分子聚合物按一定的比例机械混合，然后利用现有的技术，最常用的是通过混炼机在一定的温度下共混，经双螺杆挤出机造粒获得绝缘导热材料。为提高绝缘导热材料的流动性，共混时可添加少量的润滑剂，为防止高分子聚合物在高温混炼时氧化，可添加少量的抗氧化剂，添加少量的色剂可保证绝缘导热材料丰富地颜色，当用于加热电缆结构中的最外保护层或其它发挥绝缘作用的部位时，可添加碳素材料以更好地提高导热率。
本发明所述的绝缘导热材料在制备加热电缆应用时的有益效果主要体现在：氮化铝的热导率为319w·(m·k)-1，电阻率为1014Ω·m，立方体氮化硼的热导率为500w·(m·k)-1，电阻率为1014Ω·m，六方体氮化硼的热导率为40-120w·(m·k)-1，电阻率为1014Ω·m。因此用陶瓷材料制备而成的绝缘导热材料具有高的导热性和优异的电绝缘性能，当加热电缆结构中的绝缘导热层和最外保护层或其它发挥绝缘作用的部位用这种绝缘导热材料制备时，可以使发热元件的热量快速散发出来，如维持加热电缆最外层同样温度，就可以使发热元件的工作温度比传统降低，这不仅提高了发热元件的寿命(这直接影响到加热电缆的寿命)，也降低了加热电缆工作时的能耗。高分子聚合物材料由于具有优异的介电性和加工性能，因此与陶瓷材料混合后可通过混炼、注塑或挤出制备成多种样式的绝缘导热材料。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但不能将方案中所涉及的方法及技术参数理解为对本发明的限制。
实施例1：
组分              含量(g)
氮化铝            30
聚丙烯            70
抗氧化剂1010      0.5
硬酯酸锌          0.5
碳酸钙            5.0。
上述组分经混炼、双螺杆挤出造粒获得绝缘导热材料。经测试，热导率为5.2w·(m·k)-1，体积电阻率大于1014Ω·m。
实施例2：
组分              含量(g)
氮化硼            40
聚丙烯            60
抗氧化剂1010      0.5
硬脂酸锌          0.5
碳酸钙            5.0。
上述组分经混炼、双螺杆挤出造粒获得绝缘导热材料。经测试，热导率为8.4w·(m·k)-1，体积电阻率大于1014Ω·m。
实施例3：
组分              含量(g)
氮化铝            20
聚苯硫醚          80
抗氧化剂1010      1.0
硬酯酸锌          0.5。
上述组分经混炼、双螺杆挤出造粒获得绝缘导热材料。经测试，热导率为3.1w·(m·k)-1，体积电阻率大于1014Ω·m。
实施例4：
组分              含量(g)
氮化铝            45
聚全氟乙丙烯      55
抗氧化剂1010      1.0
硬酯酸锌          0.5。
上述组分经混炼、双螺杆挤出造粒获得绝缘导热材料。经测试，热导率为6.5w·(m·k)-1，体积电阻率大于1014Ω·m。

Claims (10)

1.一种加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料主要含有质量比为1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料为下列之一：①氮化铝；②氮化硼；所述的高分子聚合物材料为下列之一：①聚丙烯；②聚苯乙烯；③聚苯硫醚；④聚氯乙烯；⑤聚乙烯；⑥聚偏二氟乙烯；⑦聚全氟乙丙烯。
2.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于：
所述的绝缘导热材料还包含有润滑剂，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的0.1-2wt％。
3.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于：
所述的绝缘导热材料还包含有抗氧化剂，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的0.1-2wt％。
4.如权利要求1～3之一所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料还包含有碳素材料，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料质量总和的5-20wt％。
5.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料重量配比如下：
            氮化铝            30份
            聚丙烯            70份
            抗氧化剂1010      0.5份
            硬脂酸锌          0.5份
            碳酸钙            5.0份。
6.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料重量配比如下：
            氮化硼             40份
            聚丙烯             60份
            抗氧化剂1010       0.5份
            硬脂酸锌           0.5份
            碳酸钙             5.0份。
7.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料重量配比如下：
            氮化铝             20份
            聚苯硫醚           80份
            抗氧化剂1010       1.0份
            硬酯酸锌           0.5份。
8.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料，其特征在于所述的绝缘导热材料重量配比如下：
            氮化铝             45份
            聚全氟乙丙烯       55份
            抗氧化剂1010       1.0份
            硬酯酸锌           0.5份。
9.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料在制备加热电缆用绝缘导热层中的应用。
10.如权利要求1所述的加热电缆用的绝缘导热材料在制备加热电缆用最外保护层中的应用。
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