[发明专利]自限温加/伴热电缆用24V电压智能芯带材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PTC复合材料及其制备方法，特别是涉及一种自控温PTC复合材料及其制备方法，应用于功能性导电高分子复合材料制备的工艺技术领域。

背景技术

随着智能PTC复合材料在医疗仪器、程控电话交换机、手机电池、汽车配件、工业仪表、运载火箭、计算机、火灾报警、家电产品等领域的广泛应用，引发了对PTC导电材料的研究热潮。高分子PTC复合材料主要由高分子基体和导电填料构成，具有独特的电阻温度特性，即材料的电阻率随温度的升高而增大。美国的Raychem公司和日本的藤昌电线公司等对这方面的研究尤其突出，开发出了很多实际应用方面的产品，德国、韩国、瑞典等国也相继开始了研究，制备了一系列的产品，形成了工业化的发展。自限温加热元件是利用高分子基PTC复合材料的特性而制得的电—热能量转换器件。自限温加热材料的工作原理是当系统有电流的时候材料将电能转化成热能，对系统进行伴热保温。在温度较低的时候，元件不影响系统的输出功率，电阻随温度的升高而增大，当温度达到限制温度时，电阻增大到几乎阻断电流，是系统不再升温，防止系统过热现象的出现。广泛应用在石油化工、日常生活、过流保护元件、自控温加热系统等。

聚乙烯辛烯异戊二烯(POE)是近年来才得到广泛运用弹性复合材料，性能优越，具有优异的韧性又具有良好的加工性，较佳的流动性，耐候性强，较强的剪切敏感性和熔体强度，与聚乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、橡胶复合得到的导电功能材料可提供一种与目前自限温加伴热电缆不同的加热等级和发热功率，并且由该材料制得的芯带电阻较低，可在较低电压下使用，即达到安全电压级别。

安全电压，是指不致使人直接致死或致残的电压。根据生产和作业场所的特点，采用相应等级的安全电压，是防止发生触电伤亡事故的根本性措施。国家标准《安全电压》（GB3805—83）规定我国安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V，应根据作业场所、操作员条件、使用方式、供电方式、线路状况等因素选用。

当电气设备采用的电压超过安全电压时，必须按规定采取防止直接接触带电体的保护措施。为了扩大自限温加伴热带的应用领域，能够安全使用。有效降低自限温加伴热带的使用电压是非常重要的，炭黑填充单一聚合物一般具有较高的渗流阈值，为提高材料的导电性需加大导电填料填充量，较高的填充量会使无机粒子在基体中分散不佳，极易产生凝聚或孔洞，使复合材料的机械性能和加工性能变差，制成的器件难以满足客户的需求。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种自限温加/伴热电缆用24V电压智能芯带材料及其制备方法，本发明制备的芯带材料的导电性能在1-100，具有较强PTC效应，发热功率可达到10W/m以上，可应用为24V自限温/加伴热带芯带，具有优异的加工性能，体系稳定性高，常温电阻值小等优点。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种自限温加/伴热电缆用24V电压智能芯带材料，按照按组分重量份数主要由以下原料制成：聚乙烯辛烯异戊二烯为10-30份；三元乙丙橡胶为10-40份；热塑性弹性体为0-5份，线性低密度聚乙烯为2-20份；乙烯-醋酸乙烯共聚物为30-55份；相容剂为1-5份；导电炭黑为45-65份；复合抗氧剂为1-3份；硅酮母粒为1-3份。

作为本发明优选的技术方案，上述三元乙丙橡胶的乙烯丙烯链段摩尔比为60:40，第三单体为乙叉冰片烯，第三单体占三种单体的总质量的质量百分比为1-3%，数均分子量为5-15万，100℃门尼粘度为30-50Pa·s，邵氏A硬度为20-40。

作为上述方案中进一步优选的技术方案，所述热塑性弹性体为乙烯-丙烯共聚物，数均分子量15万，100°C门尼粘度为50Pa·s，邵氏A硬度为60，在190℃和2.16kg下的熔融指数为5g/10min。

作为上述方案中进一步优选的技术方案，所述线性低密度聚乙烯数均分子量5-8万，在190℃和2.16kg下的熔融指数为2-5g/10min。

作为上述方案中进一步优选的技术方案，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯的质量含量为26-28wt%，在190℃和2.16kg下的熔融指数为5g/10min。

作为上述方案中进一步优选的技术方案，所述相容剂为丙烯酸酯接枝POE或丙烯酸酯接枝聚乙烯，接枝率为1-2%，在190℃和2.16kg下的熔融指数为1-2g/10min。

作为上述方案中进一步优选的技术方案，所述导电炭黑为炉法炭黑与乙炔炭黑复配而成。