本發(fā)明涉及一種自限溫電伴熱帶加工工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種PTC材料自限溫電伴熱帶加工工藝。

背景技術(shù)：

電伴熱帶是一種新型高科技產(chǎn)品，其上個(gè)世紀(jì)70年代進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域以來，自限式電伴熱帶已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最通用的電伴熱帶類型。它們可以廣泛地應(yīng)用于液態(tài)物體在管道中輸送和罐體的防凍保溫、維持工藝溫度、加熱公路、坡道、人行橫道、屋檐及地板等。基本型自限式電伴熱帶內(nèi)部，兩根導(dǎo)電芯之間分布著起加熱作用的PTC高分子材料，其外部由高分子絕緣層構(gòu)成。當(dāng)電源接通時(shí)，內(nèi)部PTC高分子材料受熱膨脹，電阻變大，減小發(fā)熱功率，使溫度降低；當(dāng)溫度降低時(shí)，內(nèi)部PTC高分子材料遇冷收縮，電阻變小，增大發(fā)熱功率，使溫度上升，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的作用。

在電伴熱帶工作時(shí)，伴熱某一體系，若單位時(shí)間內(nèi)電伴熱帶向體系傳遞的熱量等于體系向外環(huán)境傳遞的熱量，則體系的溫度保持不變。能使體系達(dá)到的最高溫度，稱為最高維持溫度。

中國專利文獻(xiàn)CN 101885872 B公開了一種專用于95攝氏度自限溫電伴熱帶的PTC高分子發(fā)熱材料，其具有高穩(wěn)定的發(fā)熱效果，主要用于填補(bǔ)低溫電伴熱帶和中溫電伴熱帶之間的空白，通常的中溫電伴熱帶要求的最高表面溫度為110攝氏度，為此有必要在上述PTC高分子發(fā)熱材料的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)出一種中溫電伴熱帶，且具有較好的穩(wěn)定限溫效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種PTC材料自限溫電伴熱帶加工工藝，加工的自限溫電伴熱帶最高表面溫度為110攝氏度，且具有較好的穩(wěn)定限溫效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種PTC材料自限溫電伴熱帶加工工藝，包括以下步驟：

步驟一、加熱熔融：將100質(zhì)量份的高密度聚乙烯母粒、16～17質(zhì)量份的炭黑和1.5～1.6質(zhì)量份的氧化鋅混合后投入到雙螺桿熔融擠出設(shè)備中，炭黑的粒徑小于等于200納米，氧化鋅的粒徑小于等于100納米，在雙螺桿熔融擠出設(shè)備中通過外部感應(yīng)加熱使高密度聚乙烯完全融化；

步驟二、混合保溫：將0.33～0.35質(zhì)量份的復(fù)合物穩(wěn)定劑K-1330、0.25～0.26質(zhì)量份的四季戊四醇脂、0.23～0.24質(zhì)量份的水楊酸對叔丁基苯脂、0.17質(zhì)量份的鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯和0.14質(zhì)量份的過氧化碳酸二環(huán)己酯混合均勻后投入到步驟一制得的熔融混合物中，通過雙螺桿的摩擦擠壓作用使混合物保持流動(dòng)性并進(jìn)行充分混合，控制混合物的溫度不高于120℃，時(shí)間不少于30分鐘；

步驟三、冷卻擠出：雙螺桿熔融擠出設(shè)備通過改變螺槽結(jié)構(gòu)使雙螺桿的摩擦擠壓作用減弱，通過外界空氣的自然冷卻使步驟二制得的混合物逐漸冷卻至融化溫度以下，然后擠出PTC高分子材料包裹在兩根平行設(shè)置的銅芯母線外；

步驟四、當(dāng)步驟三擠出的PTC高分子材料在25℃～28℃的空氣中冷卻至低于軟化溫度后，將PTC高分子材料置于80℃～85℃的水槽中進(jìn)行冷卻至PTC高分子材料的溫度與水槽中冷卻水的溫度相同，然后送入65℃～70℃的水槽中進(jìn)行水冷，再送入45℃～50℃的水槽中進(jìn)行水冷，最后送入25℃～30℃的水槽中進(jìn)行水冷；

步驟五、稱量茂金屬催化劑的乙烯和辛烯實(shí)現(xiàn)原位聚合的熱塑性彈性體作為第一組分，稱量乙烯-醋酸乙烯共聚物作為第二組分，第一組分和第二組分按照3︰7的質(zhì)量比混合后，在步驟四冷卻后的PTC高分子材料外擠包一層低煙無鹵阻燃熱塑性聚烯烴材料的絕緣層。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟三中的兩根銅芯母線均為鍍錫銅絞線或鍍鎳銅絞線。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟六、在步驟五的絕緣層外通過金屬纖維混合編織包裹一層屏蔽層。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟七、在步驟六的屏蔽層外通過乙丙橡膠材料擠包一層護(hù)套層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明所提供的一種PTC材料自限溫電伴熱帶加工工藝，加工的自限溫電伴熱帶具有較好的控溫性能，表面溫度能夠準(zhǔn)確地控制在（110±2）攝氏度，且由于已知的幾種阻燃添加劑會(huì)影響本發(fā)明中的PTC高分子材料的控溫穩(wěn)定性，因此本發(fā)明的PTC高分子材料中不含有阻燃添加劑，而是通過采用特定組分的低煙無鹵阻燃熱塑性聚烯烴材料制成的絕緣層來實(shí)現(xiàn)電伴熱帶的整體阻燃功能；且擠出的PTC高分子材料高密度聚乙烯交聯(lián)充分，地?zé)岵膳娎|PTC高分子材料機(jī)械強(qiáng)度較高、且發(fā)熱溫度穩(wěn)定，抗氧化、耐老化、耐候等性能好。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。

本實(shí)施例所提供的一種PTC材料自限溫電伴熱帶加工工藝，包括以下步驟：

步驟一、加熱熔融：將100質(zhì)量份的高密度聚乙烯母粒、16～17質(zhì)量份的炭黑和1.5～1.6質(zhì)量份的氧化鋅混合后投入到雙螺桿熔融擠出設(shè)備中，炭黑的粒徑小于等于200納米，氧化鋅的粒徑小于等于100納米，在雙螺桿熔融擠出設(shè)備中通過外部感應(yīng)加熱使高密度聚乙烯完全融化。

步驟二、混合保溫：將0.33～0.35質(zhì)量份的復(fù)合物穩(wěn)定劑K-1330、0.25～0.26質(zhì)量份的四季戊四醇脂、0.23～0.24質(zhì)量份的水楊酸對叔丁基苯脂、0.17質(zhì)量份的鄰苯二甲酸二（2-乙基己）酯和0.14質(zhì)量份的過氧化碳酸二環(huán)己酯混合均勻后投入到步驟一制得的熔融混合物中，通過雙螺桿的摩擦擠壓作用使混合物保持流動(dòng)性并進(jìn)行充分混合，控制混合物的溫度不高于120℃，時(shí)間不少于30分鐘。

步驟三、冷卻擠出：雙螺桿熔融擠出設(shè)備通過改變螺槽結(jié)構(gòu)使雙螺桿的摩擦擠壓作用減弱，通過外界空氣的自然冷卻使步驟二制得的混合物逐漸冷卻至融化溫度以下，然后擠出PTC高分子材料包裹在兩根平行設(shè)置的銅芯母線外；兩根銅芯母線均為鍍錫銅絞線或鍍鎳銅絞線。

步驟四、當(dāng)步驟三擠出的PTC高分子材料在25℃～28℃的空氣中冷卻至低于軟化溫度后，將PTC高分子材料置于80℃～85℃的水槽中進(jìn)行冷卻至PTC高分子材料的溫度與水槽中冷卻水的溫度相同，然后送入65℃～70℃的水槽中進(jìn)行水冷，再送入45℃～50℃的水槽中進(jìn)行水冷，最后送入25℃～30℃的水槽中進(jìn)行水冷。

步驟五、稱量茂金屬催化劑的乙烯和辛烯實(shí)現(xiàn)原位聚合的熱塑性彈性體作為第一組分，稱量乙烯-醋酸乙烯共聚物作為第二組分，第一組分和第二組分按照3︰7的質(zhì)量比混合后，在步驟四冷卻后的PTC高分子材料外擠包一層低煙無鹵阻燃熱塑性聚烯烴材料的絕緣層。

步驟六、在步驟五的絕緣層外通過金屬纖維混合編織包裹一層屏蔽層。

步驟七、在步驟六的屏蔽層外通過乙丙橡膠材料擠包一層護(hù)套層。

本實(shí)施例所加工的自限溫電伴熱帶性能測試結(jié)果如下：

發(fā)熱溫度：依據(jù)GB/T19835-2005《自限溫伴熱帶》國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶其中最高維持溫度為112℃。

測發(fā)熱芯層、絕緣層的低溫彎曲性能：依據(jù)GB/T2951.14-2008《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第14部分:通用試驗(yàn)方法 ——低溫試驗(yàn)》國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶的發(fā)熱芯層、絕緣層的低溫彎曲均-30℃情況下不開裂，符合GB19518.1-2004國家標(biāo)準(zhǔn)中-25℃～-30℃不開裂的要求。

測發(fā)熱芯層、絕緣層的熱延伸性能：依據(jù)GB/T2951.21-2008《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第21部分:彈性體混合料專用試驗(yàn)方法 ——耐臭氧試驗(yàn)——熱延伸試驗(yàn)——浸礦物油試驗(yàn)》國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶的發(fā)熱芯層、絕緣層的熱延伸率均≤100%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)≤150%要求。

測絕緣層的抗拉強(qiáng)度：依據(jù)GB/T2951《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法》，測電伴熱帶的絕緣層的抗拉強(qiáng)度均達(dá)到22 MPa，遠(yuǎn)高于12.5 Mpa國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

測絕緣層的熱老化性能：GB/T2951《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法》，測電伴熱帶的絕緣層的抗拉強(qiáng)度變化率≤±10%，遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)≤±20%的要求。

測發(fā)熱芯層、絕緣層的人工氣候老化試驗(yàn)性能：依據(jù)GB12527-2008《額定電壓1 kV及以下架空絕緣電纜》國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶的發(fā)熱芯層、絕緣層的抗拉強(qiáng)度變化率和斷裂伸長變化率均≤±23%，小于國家標(biāo)準(zhǔn)≤±15%的要求。

測絕緣層的耐礦物油性能：依據(jù)GB/T2951.21-2008《電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用試驗(yàn)方法 第21部分:彈性體混合料專用試驗(yàn)方法 ——耐臭氧試驗(yàn)——熱延伸試驗(yàn)——浸礦物油試驗(yàn)》國家標(biāo)準(zhǔn)，測絕緣層浸礦物油后的抗拉強(qiáng)度變化率和斷裂伸長變化率均≤±28%，遠(yuǎn)小于GB/T12706.1-2008≤±40%的要求。

測絕緣層熱穩(wěn)定性性能：依據(jù)GB/T19518.1-2004國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶140℃條件下存放4周后，承受1500 V/1min無擊穿。

測絕緣層的防水試驗(yàn)性能：依據(jù)GB/T19835-2005《自限溫伴熱帶》國家標(biāo)準(zhǔn)，測電伴熱帶浸水48 h后承受3.5 KV/1min無擊穿。

以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，當(dāng)然，本發(fā)明還可以采用與上述實(shí)施方式不同的形式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等同的變換或相應(yīng)的改動(dòng)，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。