一种具有PTC特性的复合电缆材料及其制作方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410366248.X

申请日:

2014.07.29

公开号:

CN104098825A

公开日:

2014.10.15

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C08L 23/06申请公布日:20141015|||实质审查的生效IPC(主分类):C08L 23/06申请日:20140729|||公开

IPC分类号:

C08L23/06; C08L23/12; C08L23/08; C08L25/06; C08K9/00; C08K9/02; C08K9/06; C08K7/24; C08J3/22

主分类号:

C08L23/06

申请人:

苏州亨利通信材料有限公司

发明人:

程晓松; 孙玉萍; 于德宝

地址:

215234 江苏省苏州市吴江区七都镇亨通大道88号

优先权:

专利代理机构:

北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350

代理人:

汤东凤

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内容摘要

本发明公开了一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,具有PTC特性的复合电缆材料可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,具有PTC特性的复合电缆材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软。其通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。

权利要求书

1.  一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征如下:通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。

2.
  如权利要求1所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,
其特征在于:其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:将原生态碳纳米管干燥后与硝酸混合,并在搅拌器作用下加热回流处理,取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液;之后将步骤a处理得到的碳纳米管与所述偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干。
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩 双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。

3.
  如权利要求2所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征在于:所述硝酸氧化处理过程中,先将原生态碳纳米管置于90℃~100℃烘箱中,干燥100min~140min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理。

4.
  如权利要求2所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征在于:所述球磨处理中,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为0.5%~1%。

5.
  一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中所述聚合物质量百分比75%~95%、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100%,所述聚合物的各成分质量百分比为流变剂0.5%~2%、抗老化剂0.2%~0.8%、其余为聚烯烃基料;所述碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管5%~30%,偶联剂0.5%~2%,抗氧剂0.1%~1%,聚乙烯30%~50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%。

6.
  如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:所述碳纳米管母料均匀分散在所述聚合物中。

7.
  如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:所述聚合物中的所述流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010。

8.
  如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:所述碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。

9.
  如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:所述聚烯烃基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯- 醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。

说明书

一种具有PTC特性的复合电缆材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及电缆材料的技术领域,具体为一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,本发明还提供了具有PTC特性的复合电缆材料。
背景技术
复合型导电高分子材料因其在电子电器、国防、航空、军事等领域的广泛应用,受到研究者的普遍关注,对国民经济发展产生了深远影响。复合型导电高分子材料的一个重要特征就是其电阻率随导电填料体积分数的增加而呈现非线性的递减,当导电填料体积分数增大到某一临界值时,复合材料的电阻率突然减小,变化幅度可达10个数量级以上,此时导电填料体积分数的临界值被称为逾渗阈值,之后材料电阻随导电填料体积分数增加降低缓慢。自控温发热材料是目前复合型导电高分子材料研究领域的关注热点之一,也是当今各国高分子领域研究开发的重要课题。这种材料在导电填料的逾渗阈值附近可产生较强的PTC效应,即材料的电阻率在相对较低温度范围内保持不变或变化不大,而当温度达到材料的特定转变温度(居里温度)附近时,电阻率在几度或几十度狭窄的温度范围内发生突变,电阻率的迅速增加可以减小或切断电流,达到自控温或限制过流、过压的目的。
使用具有明显PTC效应的高分子材料制作的自控温电缆在特种电缆中占有一席之地。其具有温度自控、功率可调、安全可靠、节能降耗等优点,在石油化工、医疗卫生、电子工业、航空、军事等各个领域有着广泛的应用。
自控温电缆是一种可以随温度变化,自动调整加热输出功率,具有加热保温与自动控温双重功能的带状恒温电加热器,其基本结构是在两根平行的导体之间均匀的挤塑PTC材料得到芯带,再在外面挤包一层绝缘材料作为护套。电缆的这种结构,使其电路结构相当于两根平行金属导线之间充满无数个发热电阻。电缆接通电源之后(尾端导体不得连接),电流由一根导体经过并联的PTC材料到另一导体而形成回路,借助PTC发热材料的电阻-温度、功率-温度特性,调整输出功率、调温、控温,随着芯带温度提高,高分子PTC发热材料电阻增大,输出功率降低,达到额定温度的PTC材料变为绝缘体,不再发热;反之,输出功率则增加。与此同时,芯带通过护套向温度降低的被加热体系传热,从而使被加热体系维持恒温。
现有的PTC材料以聚烯烃为基料时,其PTC-NTC转变温度最高为130℃,限制了PTC材料的应用。
碳纳米管由于其新颖的结构、高的长径比、大的比表面积、优异的机械性能和独特的光电性能,因而在新型复合材料、纳米电子器件和光电池等高科技领域具有重要的应用前景,迅速成为国内外化学、物理及材料科学等领域的研究热点,其中一个重要的研究方向就是碳纳米管聚合物复合材料。依据主客体的不同,碳纳米管聚合物复合材料可分为两类。一类是以聚合物为主体,碳纳米管作为填充材料,主要是针对导电聚合物材料,目的是为了改善导电聚合物的力学性能和导电性等性质。另一类是以碳纳米管为主体,把聚合物修饰在碳纳米管上,以增加碳纳米管的溶解度,使碳纳米管的光电性质得以应用和作为化学试剂在溶液中进行化学操作得以实现。
现有的PTC材料无法直接加入碳纳米管,为了能够将碳纳米管应用于PTC材料,制造出新型的具有PTC特性的复合电缆材料,科学界一直在进行不断研究。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,具有PTC特性的复合电缆材料可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,具有PTC特性的复合电缆材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快。
一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征如下:通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。
其进一步特征在于:
其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:将原生态碳纳米管干燥后与硝酸混合,并在搅拌器作用下加热回流处理,取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液;之后将步骤a 处理得到的碳纳米管与所述偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干。
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。
其更进一步特征在于:
所述硝酸氧化处理过程中,先将原生态碳纳米管置于90℃~100℃烘箱中,干燥100min~140min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理;
所述球磨处理中,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为0.5%~1%;
通过熔融共混所得的碳纳米管母料的各项成分质量百分比如下:表面改性的碳纳米管5%~30%,偶联剂0.5%~2%,抗氧剂0.1%~1%,聚乙烯30%~50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%;其中偶联剂具体为 硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;
步骤(3)中的所述聚合物的各成分质量百分比如下:流变剂0.5%~2%,抗老化剂0.2%~0.8%,其余为聚烯烃基料;其中流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010;
步骤(3)中复合电缆材料的各成分质量百分比如下:聚合物75%~95%,其余为碳纳米管母料,两项物质相加为100%。
一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于:其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中所述聚合物质量百分比75%~95%、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100%,所述聚合物的各成分质量百分比为流变剂0.5%~2%、抗老化剂0.2%~0.8%、其余为聚烯烃基料;所述碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管5%~30%,偶联剂0.5%~2%,抗氧剂0.1%~1%,聚乙烯30%~50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%。
其进一步特征在于:所述碳纳米管母料均匀分散在所述聚合物中;
所述聚合物中的所述流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010;
所述碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;
所述聚烯烃基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。
本发明通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一 种具有PTC特性的复合电缆材料,经过表面改性后碳纳米管和基础树脂熔融共混,使得碳纳米管和基础树脂成功结合,之后基础树脂、聚合物内的聚烯烃基料两者易混合,使得碳纳米管母料可以顺利地和聚合物完成混合,且确保碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,其可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快,且碳纳米管的添加导致该材料的PTC-NTC转变温度高于130℃,在此温度之前拥有较高的PTC强度和效应,随着温度的升高电阻有效增大,如果作为自控温加热电缆的材料,电阻值剧增,材料近乎“绝缘”,形成断路。当温度降低时,导电颗粒之间的距离减少,材料的电阻降低,导电电流增加,如此反复,材料自动“开关”电路,达到恒温,即形成所谓“自控温”。
具体实施方式
一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。
其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:先将原生态碳纳米管置于90℃~100℃烘箱中,干燥100min~140min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下 加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为0.5%~1%;之后将步骤a处理得到的碳纳米管与偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。通过熔融共混所得的碳纳米管母料的各项成分质量百分比如下:表面改性的碳纳米管5%~30%,偶联剂0.5%~2%,抗氧剂0.1%~1%,聚乙烯30%~50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%;其中偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。聚合物的各成分质量百分比如下:流变剂0.5%~2%,抗老化剂0.2%~0.8%,其余为聚烯烃基料;其中流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;复合电缆材料的各成分质量百分比如下:聚合物75%~95%,其余为碳纳米管母料,两项物质 相加为100%。
一种具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比75%~95%、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100%,聚合物的各成分质量百分比为流变剂0.5%~2%、抗老化剂0.2%~0.8%、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管5%~30%,偶联剂0.5%~2%,抗氧剂0.1%~1%,聚乙烯30%~50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%。
碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;聚烯烃基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。
具体实施例一:具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比75%、碳纳米管母料质量百分比25%,聚合物的各成分质量百分比为流变剂0.5%、抗老化剂0.2%、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管5%,偶联剂0.5%,抗氧剂0.1%,聚乙烯30%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。
其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:先将原生态碳纳米管置于90℃烘箱中,干燥140min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为0.5%;之后将步骤a处理得到的碳纳米管与偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂;
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。
具体实施例二:具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比85%、碳纳米管母料质量百分比15%,聚合物的各成分质量百分比为流变剂1.5%、抗老化剂0.5%、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管15%,偶联剂1.5%, 抗氧剂0.5%,聚乙烯40%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。
其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:先将原生态碳纳米管置于100℃烘箱中,干燥120min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为0.75%;之后将步骤a处理得到的碳纳米管与偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭 矩双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。
具体实施例三:具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比95%、碳纳米管母料质量百分比5%,聚合物的各成分质量百分比为流变剂2%、抗老化剂0.8%、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管30%,偶联剂2%,抗氧剂1%,聚乙烯50%,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100%碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂a-172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。
其具体制作步骤如下:
(1)碳纳米管的表面改性处理:
a硝酸氧化处理:先将原生态碳纳米管置于100℃烘箱中,干燥100min,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;
b球磨处理:将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂-乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂-乙醇溶液的质量百分比为1%;之后将步骤a处理得到的碳纳米管与偶联剂-乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;
(2)将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料:
熔融共混:将上述步骤b得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。
(3)复合材料的制备:
将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤(2)得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。
本发明通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料,经过表面改性后碳纳米管和基础树脂熔融共混,使得碳纳米管和基础树脂成功结合,之后基础树脂、聚合物内的聚烯烃基料两者易混合,使得碳纳米管母料可以顺利地和聚合物完成混合,且确保碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,其可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快,且碳纳米管的添加导致该材料的PTC-NTC转变温度高于130℃,在此温度之前拥有较高的PTC强度和效应,随着温度的升高电阻有效增大,如果作为自控温加热电缆的材料,电阻值剧增,材料近乎“绝缘”,形成断路。当温度降低 时,导电颗粒之间的距离减少,材料的电阻降低,导电电流增加,如此反复,材料自动“开关”电路,达到恒温,即形成所谓“自控温”。

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1、10申请公布号CN104098825A43申请公布日20141015CN104098825A21申请号201410366248X22申请日20140729C08L23/06200601C08L23/12200601C08L23/08200601C08L25/06200601C08K9/00200601C08K9/02200601C08K9/06200601C08K7/24200601C08J3/2220060171申请人苏州亨利通信材料有限公司地址215234江苏省苏州市吴江区七都镇亨通大道88号72发明人程晓松孙玉萍于德宝74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东。

2、凤54发明名称一种具有PTC特性的复合电缆材料及其制作方法57摘要本发明公开了一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,具有PTC特性的复合电缆材料可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,具有PTC特性的复合电缆材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软。其通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而。

3、形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。51INTCL权利要求书2页说明书7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页10申请公布号CN104098825ACN104098825A1/2页21一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征如下通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。2如权利要求1所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征在于其具体制作步骤如下1碳纳米管的。

4、表面改性处理A硝酸氧化处理将原生态碳纳米管干燥后与硝酸混合,并在搅拌器作用下加热回流处理,取出处理物后放入烘箱中烘干;B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液;之后将步骤A处理得到的碳纳米管与所述偶联剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干。2将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。3复合材料的制备。

5、将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。3如权利要求2所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征在于所述硝酸氧化处理过程中,先将原生态碳纳米管置于90100烘箱中,干燥100MIN140MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理。4如权利要求2所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其特征在于所述球磨处理中,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为051。5一种具有PTC特性的复合电缆材料。

6、,其特征在于其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中所述聚合物质量百分比7595、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100,所述聚合物的各成分质量百分比为流变剂052、抗老化剂0208、其余为聚烯烃基料;所述碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管530,偶联剂052,抗氧剂011,聚乙烯3050,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100。6如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于所述碳纳米管母料均匀分散在所述聚合物中。7如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于所述聚合物中的所述流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010。

7、。8如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于所述碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。9如权利要求5所述的一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于所述聚烯烃权利要求书CN104098825A2/2页3基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。权利要求书CN104098825A1/7页4一种具有PTC特性的复合电缆材料及其制作方法技术领域0001本发明涉及电缆材料的技术领域,具体为一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,本发明还提供了具有PTC特性的复合电缆材料。背景。

8、技术0002复合型导电高分子材料因其在电子电器、国防、航空、军事等领域的广泛应用,受到研究者的普遍关注,对国民经济发展产生了深远影响。复合型导电高分子材料的一个重要特征就是其电阻率随导电填料体积分数的增加而呈现非线性的递减,当导电填料体积分数增大到某一临界值时,复合材料的电阻率突然减小,变化幅度可达10个数量级以上,此时导电填料体积分数的临界值被称为逾渗阈值,之后材料电阻随导电填料体积分数增加降低缓慢。自控温发热材料是目前复合型导电高分子材料研究领域的关注热点之一,也是当今各国高分子领域研究开发的重要课题。这种材料在导电填料的逾渗阈值附近可产生较强的PTC效应,即材料的电阻率在相对较低温度范围。

9、内保持不变或变化不大,而当温度达到材料的特定转变温度居里温度附近时,电阻率在几度或几十度狭窄的温度范围内发生突变,电阻率的迅速增加可以减小或切断电流,达到自控温或限制过流、过压的目的。0003使用具有明显PTC效应的高分子材料制作的自控温电缆在特种电缆中占有一席之地。其具有温度自控、功率可调、安全可靠、节能降耗等优点,在石油化工、医疗卫生、电子工业、航空、军事等各个领域有着广泛的应用。0004自控温电缆是一种可以随温度变化,自动调整加热输出功率,具有加热保温与自动控温双重功能的带状恒温电加热器,其基本结构是在两根平行的导体之间均匀的挤塑PTC材料得到芯带,再在外面挤包一层绝缘材料作为护套。电缆。

10、的这种结构,使其电路结构相当于两根平行金属导线之间充满无数个发热电阻。电缆接通电源之后尾端导体不得连接,电流由一根导体经过并联的PTC材料到另一导体而形成回路,借助PTC发热材料的电阻温度、功率温度特性,调整输出功率、调温、控温,随着芯带温度提高,高分子PTC发热材料电阻增大,输出功率降低,达到额定温度的PTC材料变为绝缘体,不再发热;反之,输出功率则增加。与此同时,芯带通过护套向温度降低的被加热体系传热,从而使被加热体系维持恒温。0005现有的PTC材料以聚烯烃为基料时,其PTCNTC转变温度最高为130,限制了PTC材料的应用。0006碳纳米管由于其新颖的结构、高的长径比、大的比表面积、优。

11、异的机械性能和独特的光电性能,因而在新型复合材料、纳米电子器件和光电池等高科技领域具有重要的应用前景,迅速成为国内外化学、物理及材料科学等领域的研究热点,其中一个重要的研究方向就是碳纳米管聚合物复合材料。依据主客体的不同,碳纳米管聚合物复合材料可分为两类。一类是以聚合物为主体,碳纳米管作为填充材料,主要是针对导电聚合物材料,目的是为了改善导电聚合物的力学性能和导电性等性质。另一类是以碳纳米管为主体,把聚合物修饰说明书CN104098825A2/7页5在碳纳米管上,以增加碳纳米管的溶解度,使碳纳米管的光电性质得以应用和作为化学试剂在溶液中进行化学操作得以实现。0007现有的PTC材料无法直接加入。

12、碳纳米管,为了能够将碳纳米管应用于PTC材料,制造出新型的具有PTC特性的复合电缆材料,科学界一直在进行不断研究。发明内容0008针对上述问题,本发明提供了一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,具有PTC特性的复合电缆材料可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,具有PTC特性的复合电缆材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快。0009一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作。

13、方法,其特征如下通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。0010其进一步特征在于0011其具体制作步骤如下00121碳纳米管的表面改性处理0013A硝酸氧化处理将原生态碳纳米管干燥后与硝酸混合,并在搅拌器作用下加热回流处理,取出处理物后放入烘箱中烘干;0014B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液;之后将步骤A处理得到的碳纳米管与所述偶联剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得。

14、到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干。00152将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料0016熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。00173复合材料的制备0018将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。0019其更进一步特征在于0020所述硝酸氧化处理过程中,先将原生态碳纳米管。

15、置于90100烘箱中,干燥100MIN140MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理;0021所述球磨处理中,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为051;0022通过熔融共混所得的碳纳米管母料的各项成分质量百分比如下表面改性的碳纳说明书CN104098825A3/7页6米管530,偶联剂052,抗氧剂011,聚乙烯3050,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100;其中偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;0023步骤3中的所述聚合物的各成分质量百分比如下流变剂052,抗老化剂0208,其余为聚烯烃基料;其。

16、中流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010;0024步骤3中复合电缆材料的各成分质量百分比如下聚合物7595,其余为碳纳米管母料,两项物质相加为100。0025一种具有PTC特性的复合电缆材料,其特征在于其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中所述聚合物质量百分比7595、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100,所述聚合物的各成分质量百分比为流变剂052、抗老化剂0208、其余为聚烯烃基料;所述碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管530,偶联剂052,抗氧剂011,聚乙烯3050,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100。0026其进一步特征在于所述碳纳米。

17、管母料均匀分散在所述聚合物中;0027所述聚合物中的所述流变剂具体为高分子量硅氧烷,所述抗老化剂具体为抗氧剂1010;0028所述碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;0029所述聚烯烃基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。0030本发明通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料,经过表面改性后碳纳米管和基础树脂熔融共。

18、混,使得碳纳米管和基础树脂成功结合,之后基础树脂、聚合物内的聚烯烃基料两者易混合,使得碳纳米管母料可以顺利地和聚合物完成混合,且确保碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,其可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快,且碳纳米管的添加导致该材料的PTCNTC转变温度高于130,在此温度之前拥有较高的PTC强度和效应,随着温度的升高电阻有效增大,如果。

19、作为自控温加热电缆的材料,电阻值剧增,材料近乎“绝缘”,形成断路。当温度降低时,导电颗粒之间的距离减少,材料的电阻降低,导电电流增加,如此反复,材料自动“开关”电路,达到恒温,即形成所谓“自控温”。具体实施方式0031一种具有PTC特性的复合电缆材料的制作方法,通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成说明书CN104098825A4/7页7聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料。0032其具体制作步骤如下00331碳纳米管的表面改性处理0034A硝酸氧化处。

20、理先将原生态碳纳米管置于90100烘箱中,干燥100MIN140MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;0035B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为051;之后将步骤A处理得到的碳纳米管与偶联剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨。最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;00362将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料0037熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、。

21、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。通过熔融共混所得的碳纳米管母料的各项成分质量百分比如下表面改性的碳纳米管530,偶联剂052,抗氧剂011,聚乙烯3050,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100;其中偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;00383复合材料的制备0039将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。聚合物的各成分质量百分比如下流变剂052。

22、,抗老化剂0208,其余为聚烯烃基料;其中流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;复合电缆材料的各成分质量百分比如下聚合物7595,其余为碳纳米管母料,两项物质相加为100。0040一种具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比7595、其余为碳纳米管母料、且两项物质相加为100,聚合物的各成分质量百分比为流变剂052、抗老化剂0208、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管530,偶联剂052,抗氧剂011,聚乙烯3050,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100。0041碳纳米管母料均匀分散在聚合物。

23、中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010;聚烯烃基料具体为至少选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及类似化合物的两种组分。0042具体实施例一具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比75、碳纳米管母料质量百分比25,聚合物的各成分质量百分比为流变剂05、抗老化剂02、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管5,偶联剂05,抗氧剂01,聚乙烯30,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100碳。

24、纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂说明书CN104098825A5/7页8具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。0043其具体制作步骤如下00441碳纳米管的表面改性处理0045A硝酸氧化处理先将原生态碳纳米管置于90烘箱中,干燥140MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;0046B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为05;之后将步骤A处理得到的碳纳米管与偶联。

25、剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;00472将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料0048熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂;00493复合材料的制备0050将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。00。

26、51具体实施例二具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比85、碳纳米管母料质量百分比15,聚合物的各成分质量百分比为流变剂15、抗老化剂05、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管15,偶联剂15,抗氧剂05,聚乙烯40,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。0052其具体制作步骤如下00531碳纳米管的表面改性处理0054A硝酸氧化处理先将原。

27、生态碳纳米管置于100烘箱中,干燥120MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;0055B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为075;之后将步骤A处理得到的碳纳米管与偶联剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;00562将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料0057熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共。

28、混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。说明书CN104098825A6/7页900583复合材料的制备0059将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制成具有PTC特性的复合电缆材料。0060具体实施例三具有PTC特性的复合电缆材料,其包含有聚合物、碳纳米管母料,其中聚合物质量百分比95、碳纳米管母料质量百分比5,聚合物的各成分质量百分比为流变剂2、抗老化剂08、其余为聚烯烃基料;碳纳米管母料的各成分质量百分比为表面改性的碳纳米管30,偶联。

29、剂2,抗氧剂1,聚乙烯50,其余为马来酸酐接枝聚乙烯,五项物质相加为100碳纳米管母料均匀分散在聚合物中;聚合物中的流变剂具体为高分子量硅氧烷,抗老化剂具体为抗氧剂1010;碳纳米管母料中的偶联剂具体为硅烷偶联剂A172,抗氧剂具体为抗氧剂1010。0061其具体制作步骤如下00621碳纳米管的表面改性处理0063A硝酸氧化处理先将原生态碳纳米管置于100烘箱中,干燥100MIN,之后将干燥的碳纳米管与配置好的硝酸混和,在搅拌器作用下加热回流处理取出处理物后放入烘箱中烘干;0064B球磨处理将偶联剂、乙醇配置形成偶联剂乙醇溶液,偶联剂具体为硅烷偶联剂,偶联剂的占偶联剂乙醇溶液的质量百分比为1;。

30、之后将步骤A处理得到的碳纳米管与偶联剂乙醇溶液混合均匀得到浆液,将所得的浆液放入行星式球磨机中球磨,最后将得到的碳纳米管用真空烘箱在抽真空条件下充分烘干;00652将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混步骤制成碳纳米管母料0066熔融共混将上述步骤B得到的表面改性的碳纳米管与聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、偶联剂和抗氧剂充分熔融共混,将上述混合物滤出固体混合物后在真空烘箱中抽真空烘干,其中聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯为基础树脂。00673复合材料的制备0068将流变剂、抗老化剂与聚烯烃基料进行混合形成聚合物,之后采用高扭矩双螺杆挤出机将步骤2得到的碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,之后经挤出造粒制。

31、成具有PTC特性的复合电缆材料。0069本发明通过将表面改性的碳纳米管与基础树脂通过熔融共混制成碳纳米管母料,并将流变剂、抗老化剂、聚烯烃基料三者混合形成聚合物,之后将碳纳米管母料、聚合物通过双螺杆挤出机充分混合并挤出造粒,从而形成一种具有PTC特性的复合电缆材料,经过表面改性后碳纳米管和基础树脂熔融共混,使得碳纳米管和基础树脂成功结合,之后基础树脂、聚合物内的聚烯烃基料两者易混合,使得碳纳米管母料可以顺利地和聚合物完成混合,且确保碳纳米管母料均匀分散在聚合物中,其使得碳纳米管可以和基料均匀混合,提供了具有PTC特性的复合电缆材料,其可用于油田、化工厂作为加热电缆护层材料,材料外表光滑耐磨、耐弯曲卷绕,耐高温压力,抗压性能好,加工性能好,便于挤出,具有PTC特性的复合电缆材料制成的缆产品结构轻巧、柔软,挤出胶量大且稳定,挤出表面光滑、模头无流延,线径稳定出料快,且碳纳米管的添加导致该材料的PTCNTC转变温度高于130,在此温度之前拥有较高的PTC强度和效应,随着温度的升高电阻有效增大,如果作为自控温加说明书CN104098825A7/7页10热电缆的材料,电阻值剧增,材料近乎“绝缘”,形成断路。当温度降低时,导电颗粒之间的距离减少,材料的电阻降低,导电电流增加,如此反复,材料自动“开关”电路,达到恒温,即形成所谓“自控温”。说明书CN104098825A10。

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