一种高温型高分子自限温伴热电缆

摘要

本发明公开了一种高温型高分子自限温伴热电缆，其中，聚偏氟乙烯与乙烯‑醋酸乙烯共聚物组成基体，聚偏氟乙烯与乙烯‑醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3‑1:4，碳黑在基体中的添加量为25‑34wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.08‑0.1wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16‑0.2wt%，水杨酸对‑叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.09‑0.11wt%。本发明还公开了一种制备上述高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法。

权利要求

1.一种高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，包括PTC芯带，依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层(3)、金属屏蔽层(4)和耐磨护套层(5)，PTC芯带由两根平行布置的发热导线(1)和包覆在其外的PTC材料层(2)构成；PTC材料采用高分子基PTC复合材料，高分子基PTC复合材料由聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、炭黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂组成，其中，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物组成基体，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3-1:4，碳黑在基体中的添加量为25-34wt％，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.08-0.1wt％，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16-

0.2wt％，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.09-0.11wt％。

2.根据权利要求1所述高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3。

3.根据权利要求1所述的高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，碳黑在基体中的添加量为26wt％。

4.根据权利要求1所述的高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.1wt％。

5.根据权利要求1所述的高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16wt％。

6.根据权利要求1所述的高温型高分子自限温伴热电缆，其特征在于，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.11wt％。

7.一种制备如权利要求1-6任一项所述的高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按重量比称取聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，参照聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的称取量，按添加量称取碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂；

2)将步骤1)中称取的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂放入混料机中混料5-10分钟；

3)将步骤1)中称取的聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，放入混炼机中，在180℃混炼5-7分钟后，将步骤2)中得到的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂混合物加入继续混炼15-20分钟，冷却，切粒。

说明书

一种高温型高分子自限温伴热电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及伴热电缆技术领域，尤其涉及一种高温型高分子自限温伴热电缆。

背景技术

[0002] 伴热电缆广泛应用于许多领域，如在工业方面主要利用在石油、化工、热电厂等需要防止管道或罐内的液体物质凝固/流动速度慢的场所，在公共设施方面主要用于消防管道的伴热，在民用方面可用于室内取暖以及冬季室外管道防冻方面。伴热电缆的核心在于其结构和制作其电热原件的PTC（Positive Temperature Coefficient）材料。PTC材料是指材料的电阻值随温度的升高而上升的一种热敏材料，即材料的电阻或电阻率在某一特定的温度范围内时基本保持不变或仅有微小量的变化，而当温度达到材料的某个特定的转变点温度附近时，材料的电阻率会在几度或十几度的狭窄的温度范围内发生突变，电阻率迅速增大103-109数量级。

[0003] PTC材料主要分为陶瓷基PTC材料和高分子基PTC材料两种类型。其中，高分子基PTC材料由于具有易加工、制造成本较低、导电范围大、室温电阻率低等优点而显示出巨大的应用价值。但是，现有技术中，高分子基PTC材料及高分子伴热电缆还存在PTC转变温度较低、低温电阻较高的缺陷。

发明内容

[0004] 为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种高温型高分子自限温伴热电缆，实现了对伴热电缆的性能提升，其结构简单，PTC转变温度高，低温电阻低。

[0005] 本发明提出的一种高温型高分子自限温伴热电缆，包括PTC芯带，依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层、金属屏蔽层和耐磨护套层，PTC芯带由两根平行布置的发热导线和包覆在其外的PTC材料层构成；PTC材料采用高分子基PTC复合材料，高分子基PTC复合材料由聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、炭黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂，其中，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物组成基体，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3-1:4，碳黑在基体中的添加量为25-34wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.08-0.1wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16-0.2wt%，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.09-0.11wt%。

[0006] 优选地，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3。

[0007] 优选地，碳黑在基体中的添加量为26wt%。

[0008] 优选地，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.1wt%。

[0009] 优选地，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16wt%。

[0010] 优选地，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.11wt%。

[0011] 一种制备高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法，包括以下步骤：

[0012] 1）按重量比称取聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，参照聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的称取量，按添加量称取碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂；

[0013] 2）将步骤1）中称取的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂放入混料机中混料5-10分钟；

[0014] 3）将步骤1）中称取的聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，放入混炼机中，在180℃混炼5-7分钟后，将步骤2）中得到的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂混合物加入继续混炼15-20分钟，冷却，切粒。

[0015] 本发明中，通过采用聚偏氟乙烯作为主基体材料，由于聚偏氟乙烯的熔点较高，而PTC材料的电阻剧烈上升是有机材料膨胀切断导电粒子形成的导电网络引发，因此，可以提高材料的PTC转变温度；通过采用乙烯-醋酸乙烯共聚物，可以对碳黑进行润湿、渗透来排除碳黑聚集体表面的空气，从而将凝聚体、团聚体分散成细小、稳定、均匀的颗粒，提高碳黑的分散性，提升材料的低温导电性能及稳定性，同时，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物与聚偏氟乙烯共同作为基体，可以使碳黑粒子发生双逾渗行为，从而提高碳黑粒子的逾渗阈值，提高导电性能；三碱式硫酸铅的添加可以增强材料的热稳定性，从而防止材料的高温时性能受损，苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂分别可以提高材料制备过程中的抗氧化能力和光稳定性。

附图说明

[0016] 图1为本发明提出的一种高温型高分子自限温伴热电缆的结构示意图；

[0017] 图2为本发明提出的一种制备高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法。

具体实施方式

[0018] 如图1所示，图1为本发明提出的一种高温型高分子自限温伴热电缆的结构示意图。

[0019] 参照图1，本发明提出的一种高温型高分子自限温伴热电缆，包括PTC芯带，依次包覆在所述PTC芯带外的绝缘层3、金属屏蔽层4和耐磨护套层5，PTC芯带由两根平行布置的发热导线1和包覆在其外的PTC材料层2构成；PTC材料采用高分子基PTC复合材料；

[0020] 高分子基PTC复合材料由聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、炭黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂，其中，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物组成基体，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3-1:4，碳黑在基体中的添加量为25-34wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.08-0.1wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16-0.2wt%，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.09-0.11wt%。

[0021] 在一种具体实施例中聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:3，碳黑在基体中的添加量为26wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.1wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.16wt%，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.11wt%。

[0022] 在另一种具体实施例，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为2:7，碳黑在基体中的添加量为29wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.08wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.18wt%，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.09wt%。

[0023] 在又一种具体实施例中，聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物的重量比为1:4，碳黑在基体中的添加量为34wt%，三碱式硫酸铅在基体中的添加量为0.09wt%，苯乙烯化苯酚在基体中的添加量为0.2wt%，水杨酸对-叔丁基苯脂在基体中的添加量为0.1wt%。

[0024] 在本发明中，通过采用聚偏氟乙烯作为主基体材料，由于聚偏氟乙烯的熔点较高，而PTC材料的电阻剧烈上升是有机材料膨胀切断导电粒子形成的导电网络引发，因此，可以提高材料的PTC转变温度；通过采用乙烯-醋酸乙烯共聚物，可以对碳黑进行润湿、渗透来排除碳黑聚集体表面的空气，从而将凝聚体、团聚体分散成细小、稳定、均匀的颗粒，提高碳黑的分散性，提升材料的低温导电性能及稳定性，同时，采用乙烯-醋酸乙烯共聚物与聚偏氟乙烯共同作为基体，可以使碳黑粒子发生双逾渗行为，从而提高碳黑粒子的逾渗阈值，提高导电性能；三碱式硫酸铅的添加可以增强材料的热稳定性，从而防止材料的高温时性能受损，苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂分别可以提高材料制备过程中的抗氧化能力和光稳定性。

[0025] 如图2所示，图2为本发明提出的一种制备高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法。

[0026] 参照图2，本发明还提出了一种制备高温型高分子自限温伴热电缆中高分子基PTC复合材料的方法，包括如下步骤：

[0027] 1）按重量比称取聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，参照聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的称取量，按添加量称取碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂；

[0028] 2）将步骤1）中称取的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂放入混料机中混料5分钟；

[0029] 3）将步骤1）中称取的聚偏氟乙烯与乙烯-醋酸乙烯共聚物，放入混炼机中，在180℃混炼5分钟后，将步骤2）中得到的碳黑、三碱式硫酸铅、苯乙烯化苯酚、水杨酸对-叔丁基苯脂混合物加入继续混炼15分钟，冷却，切粒。

[0030] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。