輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其按重量份數(shù)主要由以下原料制成：三元乙丙橡膠為10-20份，熱塑性彈性體為0-5份，線性低密度聚乙烯為0-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物為0-15份，相容劑為1-5份，氧化鋁為45-65份，復(fù)合抗氧劑為1-3份，硅酮母粒為1-3份。本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的制備方法，將稱量好的原料通過密煉機(jī)熔融共混然后依次通過單螺桿擠出機(jī)造粒；將造好的粒子通過擠出機(jī)擠出線材。線材經(jīng)過電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)。本發(fā)明聚合物護(hù)套材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，熱量傳遞效率高，有利于保護(hù)芯帶和延長使用壽命。同時具有一定的防油性能及優(yōu)良的力學(xué)性能和耐氣候性。
【專利說明】輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚合物材料及其制備方法，特別是高導(dǎo)熱聚合物材料及其制備方法，應(yīng)用于高分子復(fù)合材料制備的工藝【技術(shù)領(lǐng)域】和加熱電纜材料及其工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子集成與組裝技術(shù)的飛速發(fā)展和電力電氣絕緣領(lǐng)域?qū)Ω唠妷旱脑絹碓礁叩囊笠约捌渌嚓P(guān)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，電子元器件和邏輯電路的體積成千萬倍地縮小，而工作頻率急劇增加，此時電子設(shè)備所產(chǎn)生的熱量迅速積累和增加，工作環(huán)境溫度也向高溫方向迅速變化。為保證電子元器件長時間可靠的工作，必須阻止工作溫度的不斷升高，因此及時散熱能力就成為影響其使用壽命的重要因素，迫切需要研制高導(dǎo)熱性能的聚合物材料。高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，是因為通過對其結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。同時，高分子導(dǎo)熱材料具有易改性、易加工的特點，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。
[0003]采用有機(jī)PTC材料制備的自限溫加/伴熱帶，較傳統(tǒng)陶瓷型PTC材料相比有許多優(yōu)勢:質(zhì)軟、可繞、PTC強(qiáng)度大、工藝簡單、生產(chǎn)成本低、易加工成型，而且可以消除陶瓷PTC材料固有的NTC現(xiàn)象，可靠性大為提高。自限溫加/伴熱帶使用過程中的導(dǎo)熱能力直接影響自限溫加/伴熱帶性能。而目前國內(nèi)外對PTC導(dǎo)電塑料所制造的自限溫加/伴熱帶復(fù)合加工制作所用的護(hù)套技術(shù)研宄較少。導(dǎo)熱復(fù)合聚合物加工過程中的取向問題是很重要的一個因素，國內(nèi)在研宄聚合物取向和聚合物填料取向方面已做了大量工作。由于加工過程中的復(fù)雜性和固體粒子運(yùn)動的瞬時性，特別是研宄方法的局限性，從而導(dǎo)致此方面應(yīng)用很少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料及其制備方法，本發(fā)明輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，熱量傳遞效率高，有利于保護(hù)芯帶和延長使用壽命。同時具有一定的防油性能及優(yōu)良的力學(xué)性能和耐氣候性。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其按重量份數(shù)主要由以下原料制成:三元乙丙橡膠(EPDM)為10-20份，熱塑性彈性體(TPE)為0_5份，線性低密度聚乙烯(LLDPE)為0-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為0_15份，相容劑為1_5份，氧化鋁為45-65份，復(fù)合抗氧劑為1-3份，硅酮母粒為1-3份。
[0006]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，三元乙丙橡膠的乙烯和丙烯鏈段摩爾比為60:40，第三單體為乙叉冰片烯，第三單體占三種單體的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1-3%，數(shù)均分子量為5-15萬，100C門尼粘度為30-50Pa.s，邵氏A硬度為20-40。
[0007]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，熱塑性彈性體為乙烯-丙烯共聚物，數(shù)均分子量15萬，100°C門尼粘度為50Pa.s，邵氏A硬度為60，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為 5g/10mino
[0008]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，線性低密度聚乙烯的數(shù)均分子量5-8萬，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為2-5g/10min。
[0009]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯質(zhì)量百分比含量為50wt%，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min。
[0010]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，相容劑為丙烯酸酯接枝聚乙烯，接枝率為1-2%，190°C和 2.16kg 下熔融指數(shù)為 l_2g/10min。
[0011]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，氧化鋁采用氨基硅烷進(jìn)行改性，其粒徑D50為1-2微米，目數(shù)為4000-5000目ο
[0012]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，按組分的重量份數(shù)，復(fù)合抗氧劑由下述組分組成:1010為50份，1024為50份。
[0013]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，按組分的重量份數(shù)，硅酮母粒由下述組分:低密度聚乙烯為10份，硅氧烷為45份，二氧化硅為15份。
[0014]作為本發(fā)明上述技術(shù)方案優(yōu)選的方案，所述低密度聚乙烯數(shù)均分子量5萬，190° C和2.16kg下的熔融指數(shù)5g/10min，硅氧烷為甲基乙烯基硅氧烷，數(shù)均分子量為60
萬，二氧化娃為沉淀法二氧化娃，目數(shù)為5000目。
[0015]一種本發(fā)明輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的制備方法，包括如下步驟:
a.首先按照如下組分重量份數(shù)，稱量配方各組分，即:三元乙丙橡膠為10-20份，熱塑性彈性體為0-5份，線性低密度聚乙烯為0-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物為0-15份，相容劑為1-5份，氧化鋁為45-65份，復(fù)合抗氧劑為1-3份，硅酮母粒為1_3份；然后將稱量好的各原料通過密煉機(jī)熔融共混，密煉溫度為160-175°C，密煉時間為15-25分鐘，然后依次通過單螺桿擠出機(jī)造粒；作為優(yōu)選的技術(shù)方案，單螺桿擠出機(jī)分為七個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)為110-115°C，第二區(qū)為115-120°C，第三區(qū)為115_120°C，第四區(qū)為120_125°C，第五區(qū)為120-125°C，第六區(qū)為120-130°C，第七區(qū)為125_130°C ；
b.將經(jīng)過步驟a制備的粒子，再通過擠出機(jī)擠出線材；作為優(yōu)選的技術(shù)方案，擠出機(jī)分為四個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)為150-160°C，第二區(qū)為165-175?，第三區(qū)為165-175°C，第四區(qū)為 170-180°C ；
c.將經(jīng)過步驟b制備的線材，再經(jīng)過電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)，最終得到輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的熱導(dǎo)率可達(dá)到IW/(m.K)以上，遠(yuǎn)超過PE的常規(guī)熱導(dǎo)率0.1ff/(m.K)，且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐氣候性和防油性能；
2.本發(fā)明輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料是一種橡膠和塑料的共混物，具有橡膠優(yōu)異的彈性和高填充性以及塑料出色的力學(xué)性能和加工性能；
3.本發(fā)明高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料應(yīng)用于加熱電纜，不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電氣性能，而且具有極佳的導(dǎo)熱性能，熱量傳遞效率高，有利于對芯帶的保護(hù)及延長使用壽命，提尚能量的使用效率；
4.本發(fā)明所制得的加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套電纜材料，按重量份數(shù)主要由以下原料制成:三元乙丙橡膠(EPDM):20份；熱塑性彈性體(TPE):2份；線性低密度聚乙烯(LLDPE): 10份；乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA): 10份；相容劑:2份；氧化鋁:60份；復(fù)合抗氧劑:2份；硅酮母粒:2份。
[0018]在本實施例中，三元乙丙橡膠(EPDM)乙烯丙烯鏈段摩爾比為60:40，第三單體為乙叉冰片烯，第三單體占三種單體的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為3%，數(shù)均分子量為15萬，100°C門尼粘度為50Pa.S，邵氏A硬度為40;熱塑性彈性體(TPE)為乙烯-丙烯共聚物，數(shù)均分子量15萬，100C門尼粘度為50Pa *s，邵氏A硬度為60，190。。和2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min ;線性低密度聚乙烯(LLDPE)的數(shù)均分子量8萬，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min ;乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的醋酸乙烯含量為50wt%，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min ;相容劑為丙烯酸酯接枝聚乙烯，接枝率為2%，190°C和2.16kg下熔融指數(shù)為2g/10min ;氧化鋁采用氨基硅烷進(jìn)行改性，其粒徑D50為2微米，目數(shù)5000目；硅酮母粒由下述組分按重量份組成:低密度聚乙烯:10份，硅氧烷:45份，二氧化硅:15份；低密度聚乙烯數(shù)均分子量5萬，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)5g/10min ;硅氧烷為甲基乙烯基硅氧烷，數(shù)均分子量60萬；二氧化硅為沉淀法二氧化硅，目數(shù)5000目；復(fù)合抗氧劑由下述組分按重量份組成:1010:50份，1024:50份。
[0019]在本實施例中，一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套電纜材料制備方法，包括如下步驟:
(I)準(zhǔn)確稱量配方各組分，將稱量好的原料通過密煉機(jī)熔融共混，密煉溫度為175°c，密煉時間為25分鐘，然后依次通過單螺桿擠出機(jī)造粒，單螺桿擠出機(jī)分為七個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)110-115°C，第二區(qū)115-120°C，第三區(qū)115_120°C，第四區(qū)120_125°C，第五區(qū) 120-125°C，第六區(qū) 120-130°C，第七區(qū) 125_130°C。
[0020](2)將造好的粒子通過擠出機(jī)擠出線材，擠出機(jī)分為四個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū) 150-160°C，第二區(qū) 165-175°C，第三區(qū) 165_175°C，第四區(qū) 170_180°C ;
(3)線材經(jīng)過電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)，最終得到輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料。
[0021]在本實施例中，所制備的輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的熱導(dǎo)率可達(dá)到lW/(m*K)以上，遠(yuǎn)超過PE的常規(guī)熱導(dǎo)率0.1ff/(m-K)，且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐氣候性和防油性能，熱量傳遞效率高，有利于對加熱電纜芯帶的保護(hù)及延長使用壽命，提高能量的使用效率。同時，該產(chǎn)品還具有一定的防油性能及優(yōu)良的力學(xué)性能和耐氣候性。
[0022]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套電纜材料，按重量份數(shù)主要由以下原料制成:三元乙丙橡膠(EPDM): 10份；線性低密度聚乙烯(LLDPE):25份；相容劑:I份；氧化鋁45份；復(fù)合抗氧劑:I份；硅酮母粒:I份。
[0023]在本實施例中，三元乙丙橡膠(EPDM)乙烯丙烯鏈段摩爾比為60:40，第三單體為乙叉冰片烯，第三單體占三種單體的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1%，數(shù)均分子量為5萬，100°C門尼粘度為30Pa.s，邵氏A硬度為20;線性低密度聚乙烯(LLDPE)的數(shù)均分子量5萬，190°C和2.16kg下熔融指數(shù)為2.6g/10min ;相容劑為丙烯酸酯接枝聚乙烯，接枝率為1%，190°C和2.16kg下恪融指數(shù)為lg/10min ;氧化鋁采用氨基娃燒進(jìn)行改性，其粒徑D50為I微米，目數(shù)4000目；復(fù)合抗氧劑由下述組分按重量份組成:1010:50份，1024:50份；硅酮母粒由下述組分按重量份組成:低密度聚乙烯:10份，硅氧烷:45份，二氧化硅:15份；低密度聚乙烯數(shù)均分子量5萬，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)5g/10min ;硅氧烷為甲基乙烯基硅氧烷，數(shù)均分子量60萬；二氧化硅為沉淀法二氧化硅，目數(shù)5000目。
[0024]在本實施例中，一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套電纜材料制備方法，包括如下步驟:
(I)準(zhǔn)確稱量配方各組分，將稱量好的原料通過密煉機(jī)熔融共混，密煉溫度為160°C，密煉時間為15分鐘，然后依次通過單螺桿擠出機(jī)造粒，單螺桿擠出機(jī)分為七個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)110-115°C，第二區(qū)115-120°C，第三區(qū)115_120°C，第四區(qū)120_125°C，第五區(qū) 120-125°C，第六區(qū) 120-130°C，第七區(qū) 125_130°C。
[0025](2)將造好的粒子通過擠出機(jī)擠出線材，擠出機(jī)分為四個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū) 150-160°C，第二區(qū) 165-175°C，第三區(qū) 165_175°C，第四區(qū) 170_180°C ;
(3)線材經(jīng)過電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)，最終得到輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料。
[0026]在本實施例中，與實施例一相比，原料組分中雖然不含有熱塑性彈性體(TPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，但制備的輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料依然具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐氣候性和防油性能。
[0027]本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于，其按重量份數(shù)主要由以下原料制成:三元乙丙橡膠為10-20份，熱塑性彈性體為0-5份，線性低密度聚乙烯為0-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物為0-15份，相容劑為1-5份，氧化鋁為45-65份，復(fù)合抗氧劑為1_3份，娃酮母粒為1_3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述三元乙丙橡膠的乙烯和丙烯鏈段摩爾比為60:40，第三單體為乙叉冰片烯，第三單體占三種單體的總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1_3%，數(shù)均分子量為5-15萬，1000C門尼粘度為30-50Pa.s，邵氏 A 硬度為 20-40。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述熱塑性彈性體為乙烯-丙烯共聚物，數(shù)均分子量15萬，100°C門尼粘度為50Pa *s，邵氏A硬度為60，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為5g/10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述線性低密度聚乙烯的數(shù)均分子量5-8萬，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為2_5g/10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯質(zhì)量百分比含量為50wt%，190°C和2.16kg下的熔融指數(shù)為 5g/10min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述相容劑為丙烯酸酯接枝聚乙烯，接枝率為1_2%，190°C和2.16kg下熔融指數(shù)為1-2g/10mino
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述氧化鋁采用氨基硅烷進(jìn)行改性，其粒徑D50為1-2微米，目數(shù)為4000-5000目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于，按組分的重量份數(shù)，所述復(fù)合抗氧劑由下述組分組成:1010為50份，1024為50份。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于，按組分的重量份數(shù)，所述硅酮母粒由下述組分:低密度聚乙烯為10份，硅氧烷為45份，二氧化硅為15份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料，其特征在于:所述低密度聚乙稀數(shù)均分子量5萬，190° C和2.16kg下的恪融指數(shù)5g/10min，所述娃氧燒為甲基乙烯基硅氧烷，數(shù)均分子量為60萬，所述二氧化硅為沉淀法二氧化硅，目數(shù)為5000目。
11.一種權(quán)利要求1所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a.首先按照如下組分重量份數(shù)，稱量配方各組分，即:三元乙丙橡膠為10-20份，熱塑性彈性體為0-5份，線性低密度聚乙烯為0-25份，乙烯-醋酸乙烯共聚物為0-15份，相容劑為1-5份，氧化鋁為45-65份，復(fù)合抗氧劑為1-3份，硅酮母粒為1_3份；然后將稱量好的各原料通過密煉機(jī)熔融共混，密煉溫度為160-175°C，密煉時間為15-25分鐘，然后依次通過單螺桿擠出機(jī)造粒； b.將經(jīng)過所述步驟a制備的粒子，再通過擠出機(jī)擠出線材； c.將經(jīng)過所述步驟b制備的線材，再經(jīng)過電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)，最終得到輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，單螺桿擠出機(jī)分為七個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)為110-115 °C，第二區(qū)為115-120 °C，第三區(qū)為115-120 °C，第四區(qū)為120-125 °C，第五區(qū)為120-125°C，第六區(qū)為 120-130°C，第七區(qū)為 125_130°C。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述輻照交聯(lián)加熱電纜用高導(dǎo)熱聚合物護(hù)套材料的制備方法，其特征在于，在所述步驟b中，擠出機(jī)分為四個區(qū)，各區(qū)的工作溫度為:第一區(qū)為150-160°C，第二區(qū)為165-175°C，第三區(qū)為165-175°C，第四區(qū)為170_180°C。
【文檔編號】H01B7/17GK104479230SQ201410589981
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】賈少晉, 張臻麒, 侯嘯天, 江平開, 孫茜蒙, 王慶, 田玲 申請人:上海大學(xué)