專利名稱：一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料及釆用該復(fù)合材料制備自限溫伴熱電纜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種涉及聞分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，具體涉及一種聞熱穩(wěn)定性聞分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，以及釆用該復(fù)合材料制備自限溫伴熱電纜的方法。
背景技術(shù)：
高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率具有隨溫度變化而變化的特性，當(dāng)通電時，電路持續(xù)發(fā)熱，當(dāng)發(fā)生過高溫現(xiàn)象時，其電阻會瞬間升高到一高阻值狀態(tài)，使電纜處于斷路狀態(tài)，以達(dá)到限溫的目的。因此，可將高分子導(dǎo)電復(fù)合材料制備成發(fā)熱芯帶應(yīng)用到電纜中。高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料一般由高分子基材和導(dǎo)電填料復(fù)合而成，導(dǎo)電填料宏觀上均勻分布于所述高分子基材中。高分子一般為聚烯烴及其共聚物，例如:聚乙烯或乙烯-丙烯共聚物等，而導(dǎo)電填料最常用的為炭黑和導(dǎo)電石墨。炭黑作導(dǎo)電填料的高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，由于炭黑特殊的聚集體結(jié)構(gòu)且其表面具有極性基團(tuán)，而高分子聚烯烴通常是表面無極性基團(tuán)，呈現(xiàn)惰性，因而炭黑與高分子基體的粘結(jié)力較差。制備的伴熱電纜在發(fā)熱自限溫時，由于炭黑自團(tuán)聚現(xiàn)象，回到常溫炭黑與高分子分相，高分子基體中由炭黑形成導(dǎo)電鏈隨著使用逐漸被破壞，常溫狀態(tài)電阻逐漸上升，發(fā)熱功率降低或劣化，降低了伴熱電纜的使用壽命和運(yùn)行的可靠性。此外，由于導(dǎo)電電極是金屬，其表面呈極性，而高分子表面呈惰性，在包覆電極時，粘結(jié)力也相對較弱。在伴熱電纜發(fā)熱自限溫時，由于金屬與高分子材料熱膨脹率的巨大差異，回到常溫時，電極與高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料之間的界面電阻也隨之增加，同樣影響到伴熱電纜的正常使用。目前，雖有添加各類偶聯(lián)劑來改善高分子與炭黑之間的粘結(jié)力，偶聯(lián)劑一端極性基團(tuán)與炭黑反應(yīng)，另一端有機(jī)基團(tuán)與高分子形成物理“纏結(jié)”，從而減緩了高分子基體中炭黑的自團(tuán)聚；但是，由于偶聯(lián)劑上是短鏈的有機(jī)基團(tuán)，與高分子的長鏈分子之間的物理“纏結(jié)”力仍是較低。若較長時間 處于高溫度的環(huán)境下，常溫電阻仍會大幅升高，影響其使用壽命和運(yùn)行的有效性。此外，偶聯(lián)劑對炭黑的表面處理工藝也相對較復(fù)雜，成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種電氣特性穩(wěn)定、使用壽命長的高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，本發(fā)明還提供釆用該復(fù)合材料制備自限溫伴熱電纜的方法。本發(fā)明之一是揭示一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含由高分子、導(dǎo)電填料、可聚合的極性單體、無機(jī)填料和加工助劑混合制備而成，各組分的體積百分比如下:
權(quán)利要求
1.一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料由下述體積百分比的組分經(jīng)過混合、塑化、擠出、造粒步驟制備而成: 結(jié)晶性或半結(jié)晶性高分子 159^50% 導(dǎo)電填料25% 75% 可聚合的極性單體0.59^10% 無機(jī)填料5% 30% 加工助劑0.05% 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的結(jié)晶性或半結(jié)晶性高分子為聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烴彈性體、聚乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯共聚物中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的導(dǎo)電填料為粒徑為IOnm I Oiim炭黑或石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的炭黑為乙炔炭黑、爐法炭黑或槽法炭黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的可聚合的極性單體為酸酐、(甲基)丙烯酸(脂)、丙烯腈、酰胺、肽胺和不飽和胺中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的無機(jī)填料為增強(qiáng)炭黑、層狀納米蒙脫土、納米或微米碳酸鈣、氧化鎂、氧化鋁和氧化鋅中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的加工助劑為引發(fā)劑、抗氧劑、潤滑劑、金屬抑制劑和阻燃劑中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的引發(fā)劑為有機(jī)過氧化物、偶氮類引發(fā)劑和氧化還原引發(fā)劑中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于所述的有機(jī)過氧化物引發(fā)劑為過氧化苯甲酰和/或過氧化二異丙苯；所述的偶氮類引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或偶氮二異庚腈；所述的氧化還原引發(fā)劑為過氧化氫/氯化亞鐵或異丙苯過氧化氫/四乙烯亞胺。
10.釆用權(quán)利要求1至9之一所述高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料制備自限溫伴熱電纜的方法，其特征在于包括如下步驟: (I)取兩根平行的金屬導(dǎo)線作為電極，在電極上包覆權(quán)利要求1至9之一所述高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，使兩根電極通過高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料的連續(xù)并聯(lián)的形式形成回路，高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料再以發(fā)熱體的形式作為自限溫伴熱電纜的發(fā)熱芯帶； (2 )在步驟(I)的發(fā)熱芯帶的外層包覆絕緣外套，所述絕緣外套為交聯(lián)聚烯烴類或氟塑料類電纜護(hù)套材料，即可形成普通型自限溫伴熱電纜； (3)在步驟(2)的絕緣外套的外層編織金屬屏蔽層和/或包覆絕緣外套層，即可形成防爆型自限溫伴熱電纜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高熱穩(wěn)定性高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料，其由高分子、導(dǎo)電填料、可聚合的極性單體、無機(jī)填料和加工助劑制備而成，本發(fā)明還公開了釆用該復(fù)合材料制備自限溫伴熱電纜的方法。本發(fā)明的高分子基導(dǎo)電復(fù)合材料添加了可聚合的極性單體，可增強(qiáng)復(fù)合材料中的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，降低伴熱電纜經(jīng)過高溫放置后導(dǎo)電復(fù)合材料與電極之間的界面電阻，因此具有良好的電阻再現(xiàn)性和穩(wěn)定性。本發(fā)明在制備自限溫伴熱電纜通過引發(fā)劑接枝，故加工工藝簡單，成本低廉。
文檔編號C08F265/04GK103073686SQ20131000413
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者李貽連 申請人:安邦電氣集團(tuán)有限公司