一种具有正温度系数的自限温电伴热带及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有正温度系数的自限温电伴热带及其制备方法，涉及伴热带制备的技术领域，包括导线，所述导线外包覆有导热材料，所述导热材料上依次设置有第一绝缘层、屏蔽层和第二绝缘层；所述导热材料由质量百分数含量为5

A self limiting electric tracing band with positive temperature coefficient and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有正温度系数的自限温电伴热带及其制备方法


[0001]本专利技术涉及伴热带制备的
，具体涉及一种具有正温度系数的自限温电伴热带及其制备方法。

技术介绍

[0002]具有PTC效应的自限温电热材料是用一种具有热敏开关特性的导电复合材料,其可根据环境温度自动调节输出功率,无高温过热及自烧毁风险，是当今世界上电伴热带的最常用形式，被广泛应用于各类管道及罐体容器的防冻保护及工艺维温。PTC材料通常分为陶瓷PTC和高分子基PTC，其中高分子基PTC材料以其优异的加工和使用性能成为目前应用最广的电伴热带。
[0003]以单一高分子为基体的PTC电伴热带中，为了形成完善的导电网络通常需要较高的填料添加量，例如：中国专利(申请号93110575.7)公开的聚乙烯中添加20
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30％导电填料、中国专利(申请号95104914.3)公开的导电填料含量20
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40％、中国专利(申请号98122016.9)公开的导电填料含量34
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60％、中国专利(申请号200510033330.1)公开的导电填料含量30
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60％；而高填料添加量不仅会显著降低材料的加工流动性，而且会明显劣化电伴热带的力学强度和热敏性能。
[0004]另一方面，采用两种不相容的共混物为基体时，导电填料会分布在其中一相中形成双渗流导电网络使填料局部浓缩、导电密度增加，从而降低填料的添加量；中国专利(申请号97108956.6)公开的两种不相容高分子基体中导电填料的添加量为1<br/>‑
40％、中国专利(申请号200910100323.7)采用两种不相容或部分相容的高分子材料为基体，其导电填料含量可降低至3
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15％；虽然低填料含量可显著改善材料的加工流动性，但是两种不相容高分子基体制备的电伴热带在拉伸或弯曲过程中易发生界面脱粘而开裂，其力学性能较差；目前在对柔韧性和弯折性能要求极高的电热毯领域，仍无法生产出合格的自限温电伴热带，因此如何在电伴热带的加工过程中有效构筑导电网络、形成宏观均匀但局部浓缩的填料分布状态，对提高自限温电伴热带的加工流动性、PTC强度和力学性能具有重要的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对目前在对柔韧性和弯折性能要求极高的电热毯领域，仍无法生产出合格的自限温电伴热带的问题，提供了一种具有正温度系数的自限温电伴热带及其制备方法，其采用单一高分子材料为基体且导电填料含量较低，在电伴热带挤出成线后利用静态高温热处理和电处理促使导电填料定向运动和团聚，精准调控填料的分布状态，构筑局部浓缩的导电网络，解决了上述问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种具有正温度系数的自限温电伴热带，包括导线，所述导线外包覆有导热材料，所述导热材料上设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层上设置有屏蔽层，所述屏蔽层上设置
有第二绝缘层；
[0008]所述导热材料由导电填料、辐照交联敏化剂、伴热带基材组成，其中，所述导电填料的质量百分数含量为5
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15％，所述辐照交联敏化剂的质量百分数含量为1
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5％，余量为伴热带基材。
[0009]进一步地，所述导电填料为炭黑、石墨、碳纳米管或金属氧化物。
[0010]进一步地，所述辐照交联敏化剂为三烯丙基三聚氰酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
[0011]进一步地，所述伴热带基材为单一高分子材料。
[0012]进一步地，所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯。
[0013]一种具有正温度系数的自限温电伴热带制备方法，包括如下步骤：
[0014]步骤S1：将混合均匀的导电填料、辐照交联敏化剂和伴热带基材，制成PTC导电复合材料颗粒；
[0015]步骤S2：将PTC导电复合材料颗粒熔融挤出包覆在导线上，制成电伴热带芯线；
[0016]步骤S3：在电伴热带芯线外包覆第一绝缘层；
[0017]步骤S4：对包覆了第一绝缘层的电伴热带芯线进行高温热处理，使电伴热带芯线内部的导电填料发生流动团聚形成新的导电网络；
[0018]步骤S5：将高温热处理后的电伴热带芯线进行电子束辐照交联处理，固定导电填料的分布状态；
[0019]步骤S6：在电子束辐照交联处理后的电伴热带芯线外再包覆屏蔽层；
[0020]步骤S7：在电伴热带芯线的屏蔽层外再包覆第二绝缘层，完成电伴热带的制备。
[0021]进一步地，所述步骤S1的详细步骤为：将导电填料、辐照交联敏化剂和伴热带基材混合均匀后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，制得PTC导电复合材料颗粒；
[0022]所述双螺杆挤出机的挤出温度为160℃
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230℃；
[0023]所述步骤S1中导电填料的质量百分数含量为5
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15％，辐照交联敏化剂的质量百分数含量为1
‑
5％，余量为伴热带基材。
[0024]进一步地，所述步骤S2的详细步骤为：将制得的PTC导电复合材料颗粒经单螺杆挤出机熔融挤出并包覆在两根平行的镀锡铜导线上获得扁平状或哑铃形的电伴热带芯线；所述单螺杆挤出机的挤出温度为160℃
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230℃；
[0025]所述步骤S3的详细步骤为：在电伴热带芯线外通过单螺杆挤出机包覆第一绝缘层；所述第一绝缘层的熔点比导热材料的熔点至少高20℃。
[0026]进一步地，所述步骤S4的详细步骤为：
[0027]步骤S41：将包覆了第一绝缘层的电伴热带芯线收卷；
[0028]步骤S42：将收卷后的电伴热带芯线放置在高温设备中，进行高温热处理，使电伴热带芯线内部的导电填料发生流动团聚形成新的导电网络；
[0029]步骤S43：在高温热处理的同时，在导线两端施加电压，在电压作用下，导电填料会进一步定向移动从而构筑局部浓缩的导电网络；
[0030]高温热处理的温度高于导热材料的熔点且低于第一绝缘层的熔点，高温热处理的时间为1h
‑
24h；
[0031]所述电压为10V
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250V。
[0032]进一步地，所述步骤S5中电子束辐照交联的辐照剂量为7kGy
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20kGy；
[0033]所述步骤S6中的屏蔽层由铜线编织网或铝箔构成；
[0034]所述步骤S7中的第二绝缘层具有阻燃作用。
[0035]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：
[0036]1、一种具有正温度系数的自限温电伴热带，包括导线，所述导线外包覆有导热材料，所述导热材料上设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层上设置有屏蔽层，所述屏蔽层上设置有第二绝缘层；所述导热材料由导电填料、辐照交联敏化剂、伴热带基材组成，其中，所述导电填料的质量百分数含量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有正温度系数的自限温电伴热带，其特征在于，包括导线，所述导线外包覆有导热材料，所述导热材料上设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层上设置有屏蔽层，所述屏蔽层上设置有第二绝缘层；所述导热材料由导电填料、辐照交联敏化剂、伴热带基材组成，其中，所述导电填料的质量百分数含量为5
‑
15％，所述辐照交联敏化剂的质量百分数含量为1
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5％，余量为伴热带基材。2.根据权利要求1所述的一种具有正温度系数的自限温电伴热带，其特征在于，所述导电填料为炭黑、石墨、碳纳米管或金属氧化物。3.根据权利要求1所述的一种具有正温度系数的自限温电伴热带，其特征在于，所述辐照交联敏化剂为三烯丙基三聚氰酸酯、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。4.根据权利要求1所述的一种具有正温度系数的自限温电伴热带，其特征在于，所述伴热带基材为单一高分子材料。5.根据权利要求4所述的一种具有正温度系数的自限温电伴热带，其特征在于，所述高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氨酯。6.一种具有正温度系数的自限温电伴热带制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：将混合均匀的导电填料、辐照交联敏化剂和伴热带基材，制成PTC导电复合材料颗粒；步骤S2：将PTC导电复合材料颗粒熔融挤出包覆在导线上，制成电伴热带芯线；步骤S3：在电伴热带芯线外包覆第一绝缘层；步骤S4：对包覆了第一绝缘层的电伴热带芯线进行高温热处理，使电伴热带芯线内部的导电填料发生流动团聚形成新的导电网络；步骤S5：将高温热处理后的电伴热带芯线进行电子束辐照交联处理，固定导电填料的分布状态；步骤S6：在电子束辐照交联处理后的电伴热带芯线外再包覆屏蔽层；步骤S7：在电伴热带芯线的屏蔽层外再包覆第二绝缘层，完成电伴热带的制备。7.根据权利要求6所述的一种具有正温度系数的自限温电伴热带制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴桐，向明，杨帆，王浪浪，李波，伍焱明，杨添淏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：