專利名稱：加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同時(shí)具備絕緣、導(dǎo)熱和防護(hù)作用的絕緣導(dǎo)熱材料，尤其涉及用于制造加熱電纜時(shí)作為發(fā)熱元件的外包覆層和最外保護(hù)層。屬功能高分子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
加熱電纜是一種新型的電熱保溫材料，因其自動(dòng)控溫性、節(jié)約能源、使用安全、敷設(shè)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在家庭地板采暖、管道設(shè)備防凍保溫、道路及屋頂冰雪融化，汽車等領(lǐng)域。最基本的加熱電纜其橫截面結(jié)構(gòu)從里到外依次是發(fā)熱元件，絕緣導(dǎo)熱層，電磁屏蔽層，最外保護(hù)層。目前加熱電纜的絕緣導(dǎo)熱層的材料主要是交聯(lián)聚氯乙烯、硅烷可交聯(lián)聚乙烯或適用于高溫領(lǐng)域的氟橡膠，最外保護(hù)層的材料主要是聚氯乙烯。由于大部分高分子聚合物的熱導(dǎo)率在0.08-0.4w·(m·k)-1之間，因此利用上述材料制備的不管是絕緣導(dǎo)熱層還是最外保護(hù)層對(duì)熱的傳導(dǎo)效率不高，從而造成加熱電纜總體熱傳導(dǎo)效率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為解決傳統(tǒng)加熱電纜總體熱傳導(dǎo)效率低的缺點(diǎn)，提供一種加工性能優(yōu)異、熱導(dǎo)率高的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料。
一種加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料主要含有質(zhì)量比為1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料為下列之一①氮化鋁；②氮化硼；所述的高分子聚合物材料為下列之一①聚丙烯；②聚苯乙烯；③聚苯硫醚；④聚氯乙烯；⑤聚乙烯；⑥聚偏二氟乙烯；⑦聚全氟乙丙烯。
所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有潤(rùn)滑劑，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的0.1-2wt％。
所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有抗氧化劑，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的0.1-2wt％。
所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有碳素材料，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的5-20wt％。
所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁30份聚丙烯70份抗氧化劑1010 0.5份硬脂酸鋅 0.5份碳酸鈣5.0份。
或者，所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化硼40份聚丙烯60份抗氧化劑1010 0.5份硬脂酸鋅 0.5份碳酸鈣5.0份。
或者，所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁20份聚苯硫醚 80份抗氧化劑1010 1.0份硬酯酸鋅 0.5份。
或者，所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁45份聚全氟乙丙烯 55份抗氧化劑1010 1.0份硬酯酸鋅 0.5份。
加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜用于絕緣導(dǎo)熱層中的應(yīng)用。
加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜用于最外保護(hù)層中的應(yīng)用。
包含氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)等陶瓷材料與包含PP、PS、PPS、PVC、PE、PVDF或FEP的高分子聚合物按一定的比例機(jī)械混合，然后利用現(xiàn)有的技術(shù)，最常用的是通過(guò)混煉機(jī)在一定的溫度下共混，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒獲得絕緣導(dǎo)熱材料。為提高絕緣導(dǎo)熱材料的流動(dòng)性，共混時(shí)可添加少量的潤(rùn)滑劑，為防止高分子聚合物在高溫混煉時(shí)氧化，可添加少量的抗氧化劑，添加少量的色劑可保證絕緣導(dǎo)熱材料豐富地顏色，當(dāng)用于加熱電纜結(jié)構(gòu)中的最外保護(hù)層或其它發(fā)揮絕緣作用的部位時(shí)，可添加碳素材料以更好地提高導(dǎo)熱率。
本發(fā)明所述的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜應(yīng)用時(shí)的有益效果主要體現(xiàn)在氮化鋁的熱導(dǎo)率為319w·(m·k)-1，電阻率為1014Ω·m，立方體氮化硼的熱導(dǎo)率為500w·(m·k)-1，電阻率為1014Ω·m，六方體氮化硼的熱導(dǎo)率為40-120w·(m·k)-1，電阻率為1014Ω·m。因此用陶瓷材料制備而成的絕緣導(dǎo)熱材料具有高的導(dǎo)熱性和優(yōu)異的電絕緣性能，當(dāng)加熱電纜結(jié)構(gòu)中的絕緣導(dǎo)熱層和最外保護(hù)層或其它發(fā)揮絕緣作用的部位用這種絕緣導(dǎo)熱材料制備時(shí)，可以使發(fā)熱元件的熱量快速散發(fā)出來(lái)，如維持加熱電纜最外層同樣溫度，就可以使發(fā)熱元件的工作溫度比傳統(tǒng)降低，這不僅提高了發(fā)熱元件的壽命(這直接影響到加熱電纜的壽命)，也降低了加熱電纜工作時(shí)的能耗。高分子聚合物材料由于具有優(yōu)異的介電性和加工性能，因此與陶瓷材料混合后可通過(guò)混煉、注塑或擠出制備成多種樣式的絕緣導(dǎo)熱材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但不能將方案中所涉及的方法及技術(shù)參數(shù)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1組分 含量(g)氮化鋁30聚丙烯70抗氧化劑1010 0.5硬酯酸鋅 0.5碳酸鈣5.0。
上述組分經(jīng)混煉、雙螺桿擠出造粒獲得絕緣導(dǎo)熱材料。經(jīng)測(cè)試，熱導(dǎo)率為5.2w·(m·k)-1，體積電阻率大于1014Ω·m。
實(shí)施例2組分 含量(g)氮化硼40聚丙烯60抗氧化劑1010 0.5硬脂酸鋅 0.5碳酸鈣5.0。
上述組分經(jīng)混煉、雙螺桿擠出造粒獲得絕緣導(dǎo)熱材料。經(jīng)測(cè)試，熱導(dǎo)率為8.4w·(m·k)-1，體積電阻率大于1014Ω·m。
實(shí)施例3
組分 含量(g)氮化鋁20聚苯硫醚 80抗氧化劑1010 1.0硬酯酸鋅 0.5。
上述組分經(jīng)混煉、雙螺桿擠出造粒獲得絕緣導(dǎo)熱材料。經(jīng)測(cè)試，熱導(dǎo)率為3.1w·(m·k)-1，體積電阻率大于1014Ω·m。
實(shí)施例4組分 含量(g)氮化鋁45聚全氟乙丙烯 55抗氧化劑1010 1.0硬酯酸鋅 0.5。
上述組分經(jīng)混煉、雙螺桿擠出造粒獲得絕緣導(dǎo)熱材料。經(jīng)測(cè)試，熱導(dǎo)率為6.5w·(m·k)-1，體積電阻率大于1014Ω·m。
權(quán)利要求
1.一種加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料主要含有質(zhì)量比為1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料為下列之一①氮化鋁；②氮化硼；所述的高分子聚合物材料為下列之一①聚丙烯；②聚苯乙烯；③聚苯硫醚；④聚氯乙烯；⑤聚乙烯；⑥聚偏二氟乙烯；⑦聚全氟乙丙烯。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有潤(rùn)滑劑，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的0.1-2wt％。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有抗氧化劑，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的0.1-2wt％。
4.如權(quán)利要求1～3之一所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有碳素材料，含量是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的5-20wt％。
5.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁30份聚丙烯70份抗氧化劑1010 0.5份硬脂酸鋅 0.5份碳酸鈣5.0份。
6.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化硼 40份聚丙烯 60份抗氧化劑1010 0.5份硬脂酸鋅 0.5份碳酸鈣 5.0份。
7.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁 20份聚苯硫醚 80份抗氧化劑1010 1.0份硬酯酸鋅 0.5份。
8.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，其特征在于所述的絕緣導(dǎo)熱材料重量配比如下氮化鋁 45份聚全氟乙丙烯 55份抗氧化劑1010 1.0份硬酯酸鋅 0.5份。
9.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜用絕緣導(dǎo)熱層中的應(yīng)用。
10.如權(quán)利要求1所述的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜用最外保護(hù)層中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料，所述的絕緣導(dǎo)熱材料主要含有質(zhì)量比為1∶1～9的陶瓷材料和高分子聚合物材料，所述的陶瓷材料為下列之一氮化鋁；氮化硼；所述的高分子聚合物材料為下列之一聚丙烯；聚苯乙烯；聚苯硫醚；聚氯乙烯；聚乙烯；聚偏二氟乙烯；聚全氟乙丙烯。所述的絕緣導(dǎo)熱材料還包含有潤(rùn)滑劑、抗氧化劑、碳素材料，含量分別是陶瓷材料和高分子聚合物材料質(zhì)量總和的0.1－2wt％、0.1－2wt％、5－20wt％。本發(fā)明還包括加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料在制備加熱電纜用最外保護(hù)層、最外絕緣導(dǎo)熱層中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種加工性能優(yōu)異、熱導(dǎo)率高的加熱電纜用的絕緣導(dǎo)熱材料。
文檔編號(hào)H01B3/30GK1818005SQ20061004973
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者喬梁, 鄭精武, 姜力強(qiáng), 盛嘉偉 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)