【技术实现步骤摘要】
本申请涉及聚合物导电纤维，尤其是涉及一种耐高温且稳定的加热丝。
技术介绍
1、加热丝具有较好的导电性能，其通电后将电能转化为内能，加热丝通电释放热量的特性使其广泛应用于加热保温领域。常见的加热丝如金属合金导电丝、石墨烯碳浆线、碳纤维导电丝等。金属合金导电丝具备较好的导电性能和耐热性能，但是其质量偏重且弯折性能偏差，限制其应用范围。石墨烯碳浆线虽然价格便宜且生产工艺简单，但是其耐磨性较差，使用过程中与外物磨损导致石墨烯脱离，导致石墨烯碳浆线的整体电阻均匀偏差，限制其应用范围。而碳纤维线具有良好的导电性能和耐高温使用稳定性，但是对其生产工艺要求高，高性能的碳纤维导电材料依赖于进口，导致整体成本偏高，不适合进行规模商业应用，此外，碳纤维整体弯折韧性相对金属合金丝还要差一些，限制其应用与发展。为此，专利技术人提供了一种耐高温且稳定的加热丝及其制备方法。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种耐高温且稳定的加热丝及其制备方法、应用。
2、本申请提供的一种耐高温且稳定的加热丝，是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种耐高温且稳定的加热丝，包括芯线和包覆于芯线外壁的耐高温型电热复合层，所述耐高温型电热复合层复合有镀膜绝缘层；所述耐高温型电热复合层的厚度为50-1500μm；所述耐高温型电热复合层的电阻率为0.5-50ω·cm；所述耐高温型电热复合层中至少包含有导电填料组合物、耐高温型有机聚合物、表面改性剂、耐老化助剂，所述导电填料组合物含量为20-40w
4、优选地，所述热固性耐高温树脂包括热固性聚苯硫醚树脂pps、热固性聚酰亚胺树脂tpi中的至少一种；所述热塑性耐高温树脂包括热塑性聚酰亚胺树脂tp i、热塑性聚苯硫醚树脂pps、热塑性氟碳树脂中的至少一种；所述聚四氟乙烯树脂包括聚四氟乙烯ptfe、聚三氟氯乙烯pctfe、聚偏氟乙烯pvdf、乙烯-四氟乙烯共聚物etfe、乙烯-三氟氯乙烯共聚物ectfe中的至少一种。
5、优选地，所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-40wt％导电填料组合物、0.8-1wt％表面改性剂、0.8-1.6wt％耐老化助剂、3-6wt％超支化pps树脂、余量为热塑性聚苯硫醚树脂pps。
6、优选地，所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-40wt％导电填料组合物、1.2-1.8wt％表面改性剂、0.6-1.2wt％耐老化助剂、4-8wt％邻苯二甲酸二丁酯dbp、余量为聚偏氟乙烯pvdf。
7、优选地，所述导电填料组合物是由以下质量百分数的原料制成：5-20wt％的鳞片石墨、20-40wt％的纳米钛酸钡、1-5wt％的二硼化钛晶须、3-8wt％的氮化钛、5-20wt％的二硅化钼纳米片、0-5wt％的石墨烯、余量为微晶石墨。
8、本申请中制备的加热丝可在-40至200℃下稳定使用，且经过1000次循环加热测试后加热丝在25℃下电阻值变化率低于3％，在200℃下电阻值变化率低于5％。
9、优选地，所述表面改性剂由3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种搭配钛酸酯偶联剂hy-201组成。
10、通过采用上述技术方案，可改善导电填料组合物在耐高温型有机聚合物中的分撒均匀性，进而改善所制备的加热丝的导电性能，同时改善整体的耐热稳定性和使用寿命。
11、优选地，所述导电填料组合物是由以下质量百分数的原料制成：10-12wt％的鳞片石墨、32-36wt％的纳米钛酸钡、2-4wt％的二硼化钛晶须、5-6wt％的氮化钛、10-15wt％的二硅化钼纳米片、0.5-2wt％的石墨烯、余量为微晶石墨。
12、通过优化导电填料组合物可保证电阻丝导电率的同时提升耐热稳定性，降低生产成本。
13、本申请提供的一种耐高温且稳定的加热丝的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：
14、一种耐高温且稳定的加热丝的制备方法，包括以下步骤：
15、步骤一，制备耐高温型电热复合层的原料的生产：
16、当耐高温型电热复合层中采用热固性耐高温树脂，则先将热固性耐高温树脂单体反应至体系粘度为6000-20000mpa·s/25℃，后加入计量准确的导电填料组合物、表面改性剂、耐老化助剂混合均匀即可得耐高温型电热浆料；
17、当耐高温型电热复合层中采用热塑性耐高温树脂，则将导电填料组合物、热塑性耐高温树脂、表面改性剂、耐老化助剂熔融挤出、拉丝、冷却、造粒、干燥的耐高温型电热母粒；
18、步骤二，当耐高温型电热复合层由耐高温型电热浆料制成，则将芯线浸泡于耐高温型电热浆料中，以1-10cm/s速度提拉芯线，使得耐高温型电热浆料黏附于芯线外壁，后传输置于烘箱中固化即在芯线外边复合上耐高温型电热复合层得成品加热丝；
19、当耐高温型电热复合层由耐高温型电热母粒制成，则将耐高温型电热母粒熔融挤出后所得熔融挤出物料附着于芯线外表面，水冷、热处理、烘干即可制得成品加热丝。
20、本申请中的加热丝的制备方法相对简单，操作难度低，便于实现工业化生产制造。
21、本申请中的耐高温且稳定的加热丝应用于伴热线领域，具有优异的耐高温使用稳定性。
22、综上所述，本申请具有以下优点：
23、1、本申请中制备的加热丝可在-40至400℃下稳定使用，且经过1000次循环加热测试后加热丝在25℃下电阻值变化率低于3％，在400下电阻值变化率低于5％。
24、2、本申请加热丝中掺杂适量石墨烯可改善整体导电性的同时可有效整体阻燃安全性能。
25、3、本申请中的加热丝的制备方法相对简单，操作难度低，便于实现工业化生产制造。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：包括芯线和包覆于芯线外壁的耐高温型电热复合层，所述耐高温型电热复合层复合有镀膜绝缘层；所述耐高温型电热复合层的厚度为50-1500μm；所述耐高温型电热复合层的电阻率为0.5-50Ω·cm；所述耐高温型电热复合层中至少包含有导电填料组合物、耐高温型有机聚合物、表面改性剂、耐老化助剂，所述导电填料组合物含量为20-40wt％；所述耐高温型有机聚合物为热固性耐高温树脂或者热塑性耐高温树脂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述热固性耐高温树脂包括热固性聚苯硫醚树脂PPS、热固性聚酰亚胺树脂TPI中的至少一种；所述热塑性耐高温树脂包括热塑性聚酰亚胺树脂TPI、热塑性聚苯硫醚树脂PPS、热塑性氟碳树脂中的至少一种；所述聚四氟乙烯树脂包括聚四氟乙烯PTFE、聚三氟氯乙烯PCTFE、聚偏氟乙烯PVDF、乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE、乙烯-三氟氯乙烯共聚物ECTFE中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-
4.根据权利要求2所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-40wt％导电填料组合物、1.2-1.8wt％表面改性剂、0.6-1.2wt％耐老化助剂、4-8wt％邻苯二甲酸二丁酯DBP、余量为聚偏氟乙烯PVDF。
5.根据权利要求3或4所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述表面改性剂由3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种搭配钛酸酯偶联剂HY-201组成。
6.根据权利要求3或4所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述耐老化助剂由氮化硅、二氧化硅中的至少一种搭配抗氧剂1010、抗氧剂168、抗紫外线剂326组成。
7.根据权利要求3或4所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述导电填料组合物是由以下质量百分数的原料制成：5-20wt％的鳞片石墨、20-40wt％的纳米钛酸钡、1-5wt％的二硼化钛晶须、3-8wt％的氮化钛、5-20wt％的二硅化钼纳米片、0-5wt％的石墨烯、余量为微晶石墨。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述导电填料组合物是由以下质量百分数的原料制成：10-12wt％的鳞片石墨、32-36wt％的纳米钛酸钡、2-4wt％的二硼化钛晶须、5-6wt％的氮化钛、10-15wt％的二硅化钼纳米片、0.5-2wt％的石墨烯、余量为微晶石墨。
9.一种权利要求1-8中任一项所述的一种耐高温且稳定的加热丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
10.一种权利要求1-8中任一项所述的一种耐高温且稳定的加热丝应用于具有PTC效应的伴热线领域。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：包括芯线和包覆于芯线外壁的耐高温型电热复合层，所述耐高温型电热复合层复合有镀膜绝缘层；所述耐高温型电热复合层的厚度为50-1500μm；所述耐高温型电热复合层的电阻率为0.5-50ω·cm；所述耐高温型电热复合层中至少包含有导电填料组合物、耐高温型有机聚合物、表面改性剂、耐老化助剂，所述导电填料组合物含量为20-40wt％；所述耐高温型有机聚合物为热固性耐高温树脂或者热塑性耐高温树脂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述热固性耐高温树脂包括热固性聚苯硫醚树脂pps、热固性聚酰亚胺树脂tpi中的至少一种；所述热塑性耐高温树脂包括热塑性聚酰亚胺树脂tpi、热塑性聚苯硫醚树脂pps、热塑性氟碳树脂中的至少一种；所述聚四氟乙烯树脂包括聚四氟乙烯ptfe、聚三氟氯乙烯pctfe、聚偏氟乙烯pvdf、乙烯-四氟乙烯共聚物etfe、乙烯-三氟氯乙烯共聚物ectfe中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-40wt％导电填料组合物、0.8-1wt％表面改性剂、0.8-1.6wt％耐老化助剂、3-6wt％超支化pps树脂、余量为热塑性聚苯硫醚树脂pps。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温且稳定的加热丝，其特征在于：所述耐高温型电热复合层是由以下质量百分数的原料制成：20-40wt％导电填料组合物、1.2-1.8wt％表面改性剂、0.6-1.2wt...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国超，
申请(专利权)人：云南钜盛电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。