一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及伴熱電纜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜。
【背景技術(shù)】
[0002]伴熱電纜廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如在工業(yè)方面主要利用在石油、化工、熱電廠等需要防止管道或罐內(nèi)的液體物質(zhì)凝固/流動(dòng)速度慢的場(chǎng)所，在公共設(shè)施方面主要用于消防管道的伴熱，在民用方面可用于室內(nèi)取暖以及冬季室外管道防凍方面。伴熱電纜的核心在于其結(jié)構(gòu)和制作其電熱原件的PTC (Positive Temperature Coefficient)材料。PTC材料是指材料的電阻值隨溫度的升高而上升的一種熱敏材料，即材料的電阻或電阻率在某一特定的溫度范圍內(nèi)時(shí)基本保持不變或僅有微小量的變化，而當(dāng)溫度達(dá)到材料的某個(gè)特定的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度附近時(shí)，材料的電阻率會(huì)在幾度或十幾度的狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生突變，電阻率迅速增大13-1O9數(shù)量級(jí)。
[0003]PTC材料主要分為陶瓷基PTC材料和高分子基PTC材料兩種類型。其中，高分子基PTC材料由于具有易加工、制造成本較低、導(dǎo)電范圍大、室溫電阻率低等優(yōu)點(diǎn)而顯示出巨大的應(yīng)用價(jià)值。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，高分子基PTC材料及高分子伴熱電纜還存在性能穩(wěn)定性較差、PTC強(qiáng)度較低等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)伴熱電纜的性能提升，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、PTC強(qiáng)度高。
[0005]本發(fā)明提出的一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜，包括PTC芯帶，PTC芯帶由兩根平行布置的發(fā)熱導(dǎo)線和包覆在其外的PTC材料層構(gòu)成，在PTC芯帶外依次包覆絕緣層、金屬屏蔽層和耐磨護(hù)套層；所述PTC材料采用高分子基PTC復(fù)合材料，所述高分子基PTC復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂、低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦、聚酰胺、乙二胺制成，其中，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑在環(huán)氧樹脂中的添加量為16-25%wt，鎳箔在環(huán)氧樹脂中的添加量為7_10%wt，碳纖維在環(huán)氧樹脂中的添加量為13-24%wt，碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的添加量為12-16%wt，聚酰胺與低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑的重量比為0.05-0.1，乙二胺與碳氮化鈦的重量比為0.08-0.15，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的總添加量為50-65%wt。
[0006]優(yōu)選地，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑在環(huán)氧樹脂中的添加量為20%wt。
[0007]優(yōu)選地，鎳箔在環(huán)氧樹脂中的添加量為8%wt。
[0008]優(yōu)選地，碳纖維在環(huán)氧樹脂中的添加量為16%wt。
[0009]優(yōu)選地，碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的添加量為16%wt。
[0010]優(yōu)選地，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的總添加量為60%wto
[0011]優(yōu)選地，聚酰胺與低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑的重量比為0.07。
[0012]優(yōu)選地，乙二胺與碳氮化鈦的重量比為0.1。
[0013]一種制備復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜中高分子基PTC復(fù)合材料的方法，包括以下步驟:
[0014]SI稱取一定量的環(huán)氧樹脂，并參照環(huán)氧樹脂稱取量，按添加量稱取低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦，將所稱取上述各組分原料放入混料機(jī)中進(jìn)行混合10-15分鐘；
[0015]S2參照步驟SI中低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、碳氮化鈦稱取量，按重量比稱取聚酰胺、乙二胺；
[0016]S3將步驟SI中混合好的環(huán)氧樹脂、低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦的混合物和步驟S2中稱取的聚酰胺、乙二胺，共同放入混煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度為170-180°C，混煉時(shí)間為10-15min，混煉后冷卻，切粒。
[0017]本發(fā)明中，在環(huán)氧樹脂基體中添加低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑作為導(dǎo)電賦予物的基礎(chǔ)上，還添加有鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦?zhàn)鳛閷?dǎo)電粒子，構(gòu)成多元體系，從而利用材料所具有的加和性，提升性能；在該體系中，碳纖維在基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提供遠(yuǎn)程導(dǎo)電能力，碳黑粒子提供近程導(dǎo)電能力并能為相鄰碳纖維的搭接起到橋接作用，鎳箔、碳氮化鈦具有良好的在基體內(nèi)的移動(dòng)性能，克服了碳纖維取向排列帶來的導(dǎo)電不均勻性的缺陷，同時(shí)鎳箔、碳氮化鈦克服了低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑易于凝聚的缺陷，防止導(dǎo)電率的大幅波動(dòng)，提高了性能的穩(wěn)定性，而當(dāng)達(dá)到PTC轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，環(huán)氧樹脂的熱膨脹使得低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦均失去導(dǎo)電能力，從而引發(fā)強(qiáng)烈的PTC效應(yīng)，顯著的提升了 PTC強(qiáng)度；聚酰胺、乙二胺作為低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、碳氮化鈦的固化劑，可以進(jìn)一步提高性能的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明提出的一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明提出的一種制備復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜中高分子基PTC復(fù)合材料的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提出的一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的一種復(fù)合高分子自限溫伴熱電纜，包括扁型帶狀的PTC芯帶，PTC芯帶由兩根平行布置的發(fā)熱導(dǎo)線I和包覆在其外的PTC材料層2構(gòu)成，在PTC芯帶外依次包覆絕緣層3、金屬屏蔽層4和耐磨護(hù)套層5 ;所述PTC材料采用高分子基PTC復(fù)合材料。
[0022]在一種實(shí)施例中，高分子基PTC復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂、低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦、聚酰胺、乙二胺制成，其中，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑在環(huán)氧樹脂中的添加量為20%wt,鎳箔在環(huán)氧樹脂中的添加量為8%wt，碳纖維在環(huán)氧樹脂中的添加量為16%wt，碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的添加量為16%wt，聚酰胺與低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑的重量比為0.07，乙二胺與碳氮化鈦的重量比為0.1，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的總添加量為60%wt。
[0023]在另一種實(shí)施例中，高分子基PTC復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂、低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦、聚酰胺、乙二胺制成，其中，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑在環(huán)氧樹脂中的添加量為25%wt，鎳箔在環(huán)氧樹脂中的添加量為10%wt，碳纖維在環(huán)氧樹脂中的添加量為13%wt，碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的添加量為15%wt，聚酰胺與低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑的重量比為0.05，乙二胺與碳氮化鈦的重量比為0.15，低結(jié)構(gòu)導(dǎo)電碳黑、鎳箔、碳纖維、碳氮化鈦在環(huán)氧樹脂中的總添加量為63%wt。
[0024]在又一種實(shí)施例中，高