[发明专利]一种自限温伴热电缆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于特种电缆领域，具体涉及一种自限温伴热电缆的制备方法。

背景技术

目前，高分子导电复合材料作为发热芯带日益广泛地应用于特种电缆中。高分子基导电复合材料一般由高分子基材和导电填料复合而成，导电填料宏观上均匀分布于所述高分子基材中。高分子一般为聚烯烃及其共聚物，而导电填料最常用的为炭黑和导电石墨。炭黑作导电填料的高分子基导电复合材料，由于炭黑特殊的聚集体结构且其表面具有极性基团，而高分子聚烯烃通常是表面无极性基团，呈现惰性，因而炭黑与高分子基体的粘结力较差。制备的伴热电缆在发热自限温时，由于炭黑自团聚现象，回到常温炭黑与高分子分相，高分子基体中由炭黑形成导电链随着使用逐渐被破坏，常温状态电阻逐渐上升，发热功率降低或劣化，降低了伴热电缆的使用寿命和运行的可靠性。此外，由于导电电极是金属，其表面呈极性，而高分子表面呈惰性，在包覆电极时，粘结力也相对较弱。在伴热电缆发热自限温时，由于金属与高分子材料热膨胀率的巨大差异，回到常温时，电极与高分子基导电复合材料之间的界面电阻也随之增加，同样影响到伴热电缆的正常使用。

发明内容

本发明旨在提供一种自限温伴热电缆的制备方法，该方法制备的自限温伴热电缆具有电气特性稳定、使用寿命长的特点。

为解决上述技术问题，本发明一种自限温伴热电缆的制备方法，包括如下步骤：

a、制备金属导电电极，所述电极材料为（无氧）铜丝、镀镍（无氧）铜丝或镀锡（无氧）铜丝；

b、制备高分子基导电复合材料，所述复合材料中各组分的体积百分比为：结晶性或半结晶性高分子15%~50%、导电填料  25%~75%、可聚合的极性单体0.5%~10%、无机填料5%~30%、加工助剂0.05%~5%，将各组分投入转矩流变仪、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机进行熔融混合，再通过粉碎机粉碎或切割机造粒，制得电阻率为1~10KΩ·cm的高分子基导电复合材料；

c、包覆高分子基导电复合材料：将步骤b制得的高分子基导电复合材料包覆于两根距离为10±2.0mm的平行的金属导电电极上，包覆厚度为2.0±0.6mm，即得到自限温伴热电缆的发热芯带；

d、包覆绝缘外套：将步骤c制得的发热芯带的外层包覆一层绝缘外套作为伴热电缆的保护套，所述绝缘外套为交联聚烯烃类或氟塑料类电缆护套材料；

e、辐照交联：将步骤d包覆绝缘外套的发热芯带经过电子束辐照或Co⁶⁰辐照进行辐照，辐照剂量控制在10~100Mrad，即制得普通型自限温伴热电缆。

（1）具体的，上所述步骤b中的结晶性或半结晶性高分子占所述高分子基导电复合材料的体积分数大于15%，优选为大于25%，更优为大于35%；导电填料占所述高分子基导电复合材料的体积分数大于25%，优选大于30%，更优为大于35%；可聚合的极性单体的体积分数大于0.5%，优选大于1%，更优为大于2%；无机填料占所述高分子基导电复合材料的体积分数小于30%，优选小于25%，更优为小于20%；加工助剂中引发剂优选1%，优选小于0.8%，更优为0.6%。

（2）在上述方案的基础之上，结晶性或半结晶性高分子为聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烃弹性体、聚乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯共聚物中的一种或多种。其中聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯，聚乙烯的熔融指数选为0.1~15.0 g/10min，优选为0.3~10.0g/10min；聚乙烯的维卡软化点选95℃，优选为100℃。

（3）在上述方案的基础之上，步骤b中的可聚合的极性单体为酸酐、（甲基）丙烯酸（脂）、丙烯腈 、酰胺、肽胺和不饱和胺中的一种或多种。

（4）在上述方案的基础之上，步骤b中的导电填料为粒径为炭黑或石墨，其中炭黑的粒径为10nm～10μm，优选30nm~1um，其吸碘值40～300cc/kg，BET氮气吸附法比表面积30~80m²/g。

（5）在上述方案的基础之上，步骤b中的无机填料为增强炭黑、层状纳米蒙脱土、纳米或微米碳酸钙、氧化镁、氧化铝和氧化锌中的一种或多种。其中，增强炭黑粒径为60~150nm，其邻苯二甲酸二丁酯吸收值50~120cc/100g，BET氮气吸收比表面积小于30m2/g；其他无机填料为层状纳米蒙脱土、纳米或微米碳酸钙、氧化镁、氧化铝、氧化锌，粒径优先选用小于1um。