一種自控溫伴熱帶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自控溫伴熱帶的制備方法，包括如下步驟：PTC材料層制備；制粒；擠出；輻照交聯(lián)；檢測、包裝。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量可控，所制備的自控溫伴熱帶發(fā)熱溫度可達(dá)到105℃，PTC強度達(dá)到4個數(shù)量級以上；自控溫伴熱帶在通電7200小時后，發(fā)熱溫度及功率變化為10％，穩(wěn)定性能較好。本發(fā)明制備的自控溫伴熱帶，適用于化工石油管道、閥門、監(jiān)檢儀表的防凍保溫、限溫加熱以及促進(jìn)流體的流動。
【專利說明】一種自控溫伴熱帶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自控溫伴熱帶的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PTC (Positive Temperature Coefficient)材料是具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電熱敏材料，在較窄的溫度范圍內(nèi)，該材料的電阻率會隨著溫度的上升急劇增加。即存在著一個使其導(dǎo)電性發(fā)生劇變的溫度(居里溫度Tc，在這一溫度以下它有半導(dǎo)體的特性，而在這一溫度以上卻轉(zhuǎn)呈絕緣體特性)。利用這一特性制成的自控加熱元件，在施加一定交流或直流電壓后，能迅速升溫，電阻也迅速增大，并恒定在預(yù)定溫度，從而起到調(diào)溫功能和靈敏的開關(guān)效應(yīng)。
[0003]最早的PTC材料是鈦酸鋇(BaTiO3)系列的化合物，采用陶瓷制造工藝燒結(jié)而成。而來源豐富、價廉易得、加工成型簡單、性能優(yōu)異的高分子聚合物逐漸引起了國內(nèi)外專家的關(guān)注，競相開始了以聚合物為基質(zhì)的復(fù)合高分子PTC材料的研究。
[0004]聚合物PTC復(fù)合材料及其組件在我國的研究開發(fā)己取得了一定進(jìn)展，并正在走向商品化、市場化。將聚合物PTC材料用于制作自控溫加熱電纜即自控溫伴熱帶。伴熱帶是基于PTC材料熱效應(yīng)而制成的一種材料。當(dāng)電流通過時，PTC材料由于焦耳熱將電能轉(zhuǎn)化成熱量，起到加熱體的作用。加熱體在溫度較低的時候，電阻小，輸出功率大；在溫度高的時候，電阻自動變大，輸出功率減??；當(dāng)溫度過高、超過一定的溫度限制，加熱體的電阻就會急劇增大，使工 作電流斷開，加熱停止。其優(yōu)點是溫度自控、功率自調(diào)、安全可靠、節(jié)能降耗，從而在石油化工輸送管道的保溫、民用電熱產(chǎn)品應(yīng)用中具有極強的競爭力。
[0005]但是，伴熱帶長期工作的電阻穩(wěn)定性及壽命問題一直是應(yīng)用部門非常重視的內(nèi)容。解決PTC自控溫伴熱帶研宄中的穩(wěn)定性差、壽命短等問題成為非常迫切的一項任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自控溫伴熱帶的制備方法，該方法制備的自控溫伴熱帶具有良好PTC性質(zhì)，且具有良好的穩(wěn)定性能，使用壽命長。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下方案實現(xiàn)的:
[0008]一種自控溫伴熱帶的制備方法，包括如下步驟:
[0009](I) PTC材料層制備:所述PTC材料由聚丙烯基體樹脂60~70重量份、氟橡膠10~20重量份、炭黑10~20重量份及助劑5~10重量份組成，稱取各組分加入密煉機中塑化，密煉塑化溫度為108~200°C，密煉時間為5~IOmin ；
[0010](2)制粒:將步驟(1)中的塑化物在雙輥開煉機上下片，再經(jīng)切粒機切粒，將所得粒料在雙螺桿擠出機上二次造粒；
[0011](3)擠出:將步驟(2)的粒料在單螺桿擠出機與兩根鍍錫銅絲線一起擠出制得自控溫伴熱帶；
[0012](4)輻照交聯(lián):采用電子加速器對步驟(3)制得的自控溫伴熱帶進(jìn)行輻照交聯(lián)，輻照劑量分別取0.150,380 kGy:能量為1.2~1.6 MeV，束流20~30mA，輻照氣氛為空氣；
[0013](5)檢測、包裝:通斷電穩(wěn)定性檢測合格后，包裝即可。
[0014]為進(jìn)一步提高自控溫伴熱帶穩(wěn)定性，上述PTC材料由聚丙烯基體樹脂65重量份、氟橡膠15重量份、炭黑15重量份及助劑8重量份組成。
[0015]上述PTC材料的助劑為抗氧劑、交聯(lián)敏化劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑和分散劑的兩種以上，其中所述抗氧劑優(yōu)選為試劑級的抗氧劑1010。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017]本發(fā)明的制備方法工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量可控，所制備的自控溫伴熱帶發(fā)熱溫度可達(dá)到105°C，PTC強度可達(dá)到4個數(shù)量級以上，且PTC開關(guān)性能較好；自控溫伴熱帶在通電7200小時后，發(fā)熱溫度及功率變化為10%，穩(wěn)定性能較好。本發(fā)明制備的自控溫伴熱帶，適用于化工石油管道、閥門、監(jiān)檢儀表的防凍保溫、限溫加熱以及促進(jìn)流體的流動。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]自控溫伴熱帶的制備過程如下:
[0020]1)PTC材料層制備:按重量份稱取聚丙烯基體樹脂65份、氟橡膠15份、炭黑15份、抗氧劑4份及交聯(lián)敏化劑4份，加入密煉機中塑化，密煉塑化溫度為108~200°C，密煉時間為 5 ~IOmin ；
[0021](2)制粒:將步驟(1)中的塑化物在雙輥開煉機上下片，再經(jīng)切粒機切粒，將所得粒料在雙螺桿擠出機上二次造粒；
`[0022](3)擠出:將步驟(2)的粒料在單螺桿擠出機與兩根鍍錫銅絲線一起擠出制得自控溫伴熱帶；
[0023](4)輻照交聯(lián):采用電子加速器對步驟(3)制得的自控溫伴熱帶進(jìn)行輻照交聯(lián)，輻照劑量分別取0.150,380 kGy:能量為1.2~1.6 MeV，束流20~30mA，輻照氣氛為空氣；
[0024](5)檢測、包裝:通斷電穩(wěn)定性檢測合格后，包裝即可。
[0025]取上述制得的伴熱帶I米，在220V、50Hz交流電壓下通電36h，測定穩(wěn)態(tài)電流、發(fā)熱溫度、電壓，及發(fā)熱功率，此即為伴熱帶的初始發(fā)熱溫度及初始功率。做長期通電運行實驗，測定伴熱帶連續(xù)運行720011期間溫度、功率、電阻變化，每24h記錄一次，通過對比討論電熱帶的電致發(fā)熱穩(wěn)定性；做通、斷點循環(huán)實驗，通電45 min,斷電15min,依次反復(fù)進(jìn)行，同時記錄電阻、溫度及功率的變化，通過對比測試自控溫伴熱帶的電致發(fā)熱穩(wěn)定性。
[0026]結(jié)果顯示:本發(fā)明制備的自控溫伴熱帶發(fā)熱溫度較高，可達(dá)到105°C，其PTC強度較好，可達(dá)4個數(shù)量級以上且PFC開關(guān)溫度較明顯。伴熱帶的發(fā)熱溫度在初期之后開始下降.經(jīng)輻照后，電致發(fā)熱溫度隨通電時間延長變化不大，且隨輻照劑量提高，材料發(fā)熱溫度下降幅度減小，自發(fā)熱行為得以改善。380kGy輻照交聯(lián)樣品通電7200小時后的發(fā)熱溫度下降只有9 %，之后基體趨于穩(wěn)定運行。
[0027]通、斷電循環(huán)測試結(jié)果顯示，隨著通斷電循環(huán)次數(shù)的增加，發(fā)熱功率略有下降，之后趨于平穩(wěn)，功率變化率小于10%.表明經(jīng)輻照交聯(lián)后的自控溫伴熱帶具有良好的穩(wěn)定性。
[0028]實施例2
[0029]制備過程中步驟(1)的PTC材料由聚丙烯基體樹脂60重量份、氟橡膠10重量份、炭黑10重量份及助劑5重量份組成，其它制備過程同于實施例1。
[0030]實施例3
[0031]制備過程中步驟(1)的PTC材料由聚丙烯基體樹脂70重量份、氟橡膠20重量份、炭黑20重量份及助劑10重量份`組成，其它制備過程同于實施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種自控溫伴熱帶的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)PTC材料層制備:所述PTC材料由聚丙烯基體樹脂60~70重量份、氟橡膠10~20重量份、炭黑10~20重量份及助劑5~10重量份組成，稱取各組分加入密煉機中塑化，密煉塑化溫度為108~200°C，密煉時間為5~IOmin ； (2)制粒:將步驟(1)中的塑化物在雙輥開煉機上下片，再經(jīng)切粒機切粒，將所得粒料在雙螺桿擠出機上二次造粒； (3)擠出:將步驟(2)的粒料在單螺桿擠出機與兩根鍍錫銅絲線一起擠出制得自控溫伴熱帶； (4)輻照交聯(lián):采用電子加速器對步驟(3)制得的自控溫伴熱帶伴熱帶進(jìn)行輻照交聯(lián)，福照劑量分別取0.150,380 1^:能量為1.2~1.6 MeV，束流20~30mA，輻照氣氛為空氣； (5)檢測、包裝:通斷電穩(wěn)定性檢測合格后，包裝即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自控溫伴熱帶的制備方法，其特征在于所述PTC材料由聚丙烯基體樹脂65重量份、氟橡膠15重量份、炭黑15重量份及助劑8重量份組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自控溫伴熱帶的制備方法，其特征在于所述PTC材料的助劑為抗氧劑、交聯(lián)敏化 劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑和分散劑的兩種以上。
【文檔編號】B29B7/28GK103804778SQ201210454912
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】李貽連 申請人:安邦電氣集團有限公司