阅读说明：本技术 自限温伴热带电缆的制备方法 (Preparation method of self-temperature-limiting heat tracing belt cable ) 是由 张忠江 张晓军 赵爱媛 于 2019-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了自限温伴热带电缆的制备方法,属于电缆制备领域,自限温伴热带电缆的制备方法,包括以下步骤：步骤一、PTC复合材料的制备；步骤二、充分混合；步骤三、冷却挤出；步骤四、绝缘层包覆；步骤五、辐照交联；步骤六、编织屏蔽层；步骤七、挤包保护套；步骤八、检测、包装。本发明制备自限温伴热带电缆时,使用的PCT复合材料配方合理,由于添加了双组份热塑性聚合物,PCT复合材料之间组成一个稳定体系,在性能上优势互补,具有良好的电阻再现性和稳定性,同时又可大幅降低价格,降低了生产成本,本发明制备的自限温伴热电缆在长时间高温放置后仍具有高的电气性能的稳定特性,延长了自限温伴热电缆的使用寿命。(The invention discloses a preparation method of a self-temperature-limiting heat tracing belt cable, belonging to the field of cable preparation, and the preparation method of the self-temperature-limiting heat tracing belt cable comprises the following steps: step one, preparing a PTC composite material; step two, fully mixing; step three, cooling and extruding; step four, coating an insulating layer; step five, irradiation crosslinking; step six, weaving a shielding layer; step seven, extruding and wrapping a protective sleeve; and step eight, detecting and packaging. When the self-temperature-limiting heat tracing cable is prepared, the formula of the used PCT composite material is reasonable, and due to the addition of the two-component thermoplastic polymer, a stable system is formed among the PCT composite materials, so that the advantages of the performance are complementary, the resistance reproducibility and stability are good, the price can be greatly reduced, the production cost is reduced, the prepared self-temperature-limiting heat tracing cable still has the stable characteristic of high electrical performance after being placed at high temperature for a long time, and the service life of the self-temperature-limiting heat tracing cable is prolonged.)

自限温伴热带电缆的制备方法

技术领域

本发明涉及电缆制备技术领域，具体为自限温伴热带电缆的制备方法。

背景技术

自限温伴热带电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆,自限温伴热带电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆。其特性是导电高分子复合材料具有正温度系数”PTC”特性，且相互并联，能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度，“PTC”特性即正温度系数效应，是指材料电阻率随着温度升高而增大，并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性。

自限温伴热电缆的发热原件的电阻率具有很高的正温度系数“PTC”(PositiveTemperature Coefficent)且相互并联，现有自限温伴热电缆存在稳定性差，且在伴热电缆发热自限温时，由于金属材质的导电极与高分子基材热膨胀率的巨大差异，回到常温时，金属材质的导电极与高分子基材之间的界面电阻也随之增加，最终对自限温伴热带电缆的正常使用产生不利的影响，缩短了自限温伴热电缆的使用寿命。

发明内容

（一）解决的技术问题

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供自限温伴热带电缆的制备方法，具备良好的稳定性和使用寿命长的优点，解决了现有自限温伴热电缆存在稳定性差，且在伴热电缆发热自限温时，由于金属材质的导电极与高分子基材热膨胀率的巨大差异，回到常温时，金属材质的导电极与高分子基材之间的界面电阻也随之增加，最终对自限温伴热带电缆的正常使用产生不利的影响，缩短了自限温伴热电缆的使用寿命的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：自限温伴热带电缆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、PTC复合材料的制备：所述PTC复合材料由热塑性聚合物60～70重量份、氟橡胶10～20重量份、炭黑10～20重量份、氧化锌1～2重量份及助剂5～10重量份组成，称取各组分加入到混炼机中混炼，得到PTC复合材料混合物A；

步骤二、充分混合：将步骤一中得到的PTC复合材料混合物A，通过双螺杆熔融挤出设备的摩擦挤压作用使混合物保持流动性并进行充分混合，控制混合物的温度为100～120℃，时间为20～30分钟，PTC复合材料混合物B；

步骤三、冷却挤出：双螺杆熔融挤出设备通过改变螺槽结构使双螺杆的摩擦挤压作用减弱，通过外界空气的自然冷却使步骤二制得的PTC复合材料混合物B逐渐冷却至融化温度以下，然后挤出PTC复合材料混合物B包裹在两根平行设置的铜芯母线外，得到自限温伴热电缆芯带；

步骤四、绝缘层包覆：在步骤三得到的自限温伴热电缆芯带的外层包覆绝缘层；

步骤五、辐照交联：采用电子加速器对步骤四包覆绝缘层的自限温伴热电缆芯带进行辐照交联，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

步骤六、编织屏蔽层：在步骤五绝缘层的伴热带的绝缘层外通过金属纤维混合编织包裹一层屏蔽层；

步骤七、挤包保护套：在步骤六的屏蔽层外通过乙丙橡胶材料挤包一层护套层；

步骤八、检测、包装：通断电稳定性检测合格后，包装即可得自限温伴热带电缆

优选的，所述PTC复合材料的制备的详细步骤如下：

a、使混炼机前辊表面的温度达到185±5℃、后辊表面的温度达到180±5℃后，并控制此温度30分钟，然后依次加入热塑性聚合物、氟橡胶和炭黑，混炼10～16分钟；

b、取氧化锌和助剂放入搅伴机中搅伴混合6～10分钟；

c、再次放入混炼机中，混炼9～16分钟，PTC复合材料混合物A。

优选的，所述热塑性聚合物由组份A与组份B组成，所述组份A为聚丙烯，组份B为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或聚偏氟乙烯；所述组份A与组份B质量比为1：3。

优选的，所述炭黑的粒径小于等于200纳米，所述氧化锌的粒径小于等于100纳米。

优选的，所述绝缘层为低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃，所述低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃由第一组分和第二组分按照3︰7的质量比混合挤出而成，所述第一组分茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，所述第二组分为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

优选的，步骤五所述辐照交联的辐照剂量分别取0.150、380kGy，能量为1.2～1.6MeV，束流20～30mA，辐照气氛为空气。

优选的，所述金属屏蔽层采用铝带纵包屏蔽后加镀锡铜丝和芳纶丝编织屏蔽。

优选的，所述助剂为抗氧剂、交联敏化剂、阻燃剂、稳定剂和分散剂的两种以上。

优选的，两根所述铜芯母线均为镀锡铜绞线或镀镍铜绞线，两根所述铜芯母线的距离为6-12mm。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了自限温伴热带电缆的制备方法，具备以下有益效果：

（1）本发明制备自限温伴热带电缆时，使用的PCT复合材料配方合理，由于添加了双组份热塑性聚合物，PCT复合材料之间组成一个稳定体系，在性能上优势互补，具有良好的电阻再现性和稳定性，同时又可大幅降低价格，降低了生产成本。

（2）本发明制备的自限温伴热电缆在长时间高温放置后仍具有高的电气性能的稳定特性，延长了自限温伴热电缆的使用寿命。

（3）采用铝带纵包屏蔽后加镀锡铜丝和芳纶丝编织的屏蔽层能够起到防静电、防漏电短路、抗拉伸等作用，提高自限温伴热带电缆的实用性。

（4）通过采用特定组分的低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃材料制成的绝缘层来实现自限温伴热带电缆整体阻燃功能。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

自限温伴热带电缆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、PTC复合材料的制备：PTC复合材料由热塑性聚合物60重量份、氟橡胶10重量份、炭黑10重量份、氧化锌1重量份及助剂5重量份组成，称取各组分加入到混炼机中混炼，得到PTC复合材料混合物A；

步骤二、充分混合：将步骤一中得到的PTC复合材料混合物A，通过双螺杆熔融挤出设备的摩擦挤压作用使混合物保持流动性并进行充分混合，控制混合物的温度为100℃，时间为20分钟，PTC复合材料混合物B；

步骤三、冷却挤出：双螺杆熔融挤出设备通过改变螺槽结构使双螺杆的摩擦挤压作用减弱，通过外界空气的自然冷却使步骤二制得的PTC复合材料混合物B逐渐冷却至融化温度以下，然后挤出PTC复合材料混合物B包裹在两根平行设置的铜芯母线外，得到自限温伴热电缆芯带；

步骤四、绝缘层包覆：在步骤三得到的自限温伴热电缆芯带的外层包覆绝缘层；

步骤五、辐照交联：采用电子加速器对步骤四包覆绝缘层的自限温伴热电缆芯带进行辐照交联，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

步骤六、编织屏蔽层：在步骤五绝缘层的伴热带的绝缘层外通过金属纤维混合编织包裹一层屏蔽层；

步骤七、挤包保护套：在步骤六的屏蔽层外通过乙丙橡胶材料挤包一层护套层；

步骤八、检测、包装：通断电稳定性检测合格后，包装即可得自限温伴热带电缆

进一步的，PTC复合材料的制备的详细步骤如下：

a、使混炼机前辊表面的温度达到185±5℃、后辊表面的温度达到180±5℃后，并控制此温度30分钟，然后依次加入热塑性聚合物、氟橡胶和炭黑，混炼10分钟；

b、取氧化锌和助剂放入搅伴机中搅伴混合6分钟；

c、再次放入混炼机中，混炼9分钟，PTC复合材料混合物A。

进一步的，热塑性聚合物由组份A与组份B组成，所述组份A为聚丙烯，组份B为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或聚偏氟乙烯；所述组份A与组份B质量比为1：3。

进一步的，炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米。

进一步的，绝缘层为低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃，低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃由第一组分和第二组分按照3︰7的质量比混合挤出而成，第一组分茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，第二组分为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

进一步的，步骤五辐照交联的辐照剂量分别取0.150、380kGy，能量为1.2MeV，束流20mA，辐照气氛为空气。

进一步的，金属屏蔽层采用铝带纵包屏蔽后加镀锡铜丝和芳纶丝编织屏蔽。

进一步的，助剂为抗氧剂、交联敏化剂、阻燃剂、稳定剂和分散剂的两种以上。

进一步的，两根铜芯母线均为镀锡铜绞线或镀镍铜绞线，两根所述铜芯母线的距离为6mm。

实施例二：

自限温伴热带电缆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、PTC复合材料的制备：PTC复合材料由热塑性聚合物65重量份、氟橡胶15重量份、炭黑15重量份、氧化锌1.5重量份及助剂7.5重量份组成，称取各组分加入到混炼机中混炼，得到PTC复合材料混合物A；

步骤二、充分混合：将步骤一中得到的PTC复合材料混合物A，通过双螺杆熔融挤出设备的摩擦挤压作用使混合物保持流动性并进行充分混合，控制混合物的温度为110℃，时间为25分钟，PTC复合材料混合物B；

步骤三、冷却挤出：双螺杆熔融挤出设备通过改变螺槽结构使双螺杆的摩擦挤压作用减弱，通过外界空气的自然冷却使步骤二制得的PTC复合材料混合物B逐渐冷却至融化温度以下，然后挤出PTC复合材料混合物B包裹在两根平行设置的铜芯母线外，得到自限温伴热电缆芯带；

步骤四、绝缘层包覆：在步骤三得到的自限温伴热电缆芯带的外层包覆绝缘层；

步骤五、辐照交联：采用电子加速器对步骤四包覆绝缘层的自限温伴热电缆芯带进行辐照交联，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

步骤六、编织屏蔽层：在步骤五绝缘层的伴热带的绝缘层外通过金属纤维混合编织包裹一层屏蔽层；

步骤七、挤包保护套：在步骤六的屏蔽层外通过乙丙橡胶材料挤包一层护套层；

步骤八、检测、包装：通断电稳定性检测合格后，包装即可得自限温伴热带电缆

进一步的，PTC复合材料的制备的详细步骤如下：

a、使混炼机前辊表面的温度达到185±5℃、后辊表面的温度达到180±5℃后，并控制此温度30分钟，然后依次加入热塑性聚合物、氟橡胶和炭黑，混炼13分钟；

b、取氧化锌和助剂放入搅伴机中搅伴混合8分钟；

c、再次放入混炼机中，混炼12.5分钟，PTC复合材料混合物A。

进一步的，进一步的，热塑性聚合物由组份A与组份B组成，所述组份A为聚丙烯，组份B为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或聚偏氟乙烯；所述组份A与组份B质量比为1：3。

进一步的，炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米。

进一步的，绝缘层为低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃，低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃由第一组分和第二组分按照3︰7的质量比混合挤出而成，第一组分茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，第二组分为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

进一步的，步骤五辐照交联的辐照剂量分别取0.150、380kGy，能量为1.4MeV，束流25mA，辐照气氛为空气。

进一步的，金属屏蔽层采用铝带纵包屏蔽后加镀锡铜丝和芳纶丝编织屏蔽。

进一步的，助剂为抗氧剂、交联敏化剂、阻燃剂、稳定剂和分散剂的两种以上。

进一步的，两根铜芯母线均为镀锡铜绞线或镀镍铜绞线，两根所述铜芯母线的距离为9mm。

实施例三：

自限温伴热带电缆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、PTC复合材料的制备：PTC复合材料由热塑性聚合物60～70重量份、氟橡胶10～20重量份、炭黑10～20重量份、氧化锌1～2重量份及助剂5～10重量份组成，称取各组分加入到混炼机中混炼，得到PTC复合材料混合物A；

步骤二、充分混合：将步骤一中得到的PTC复合材料混合物A，通过双螺杆熔融挤出设备的摩擦挤压作用使混合物保持流动性并进行充分混合，控制混合物的温度为100～120℃，时间为20～30分钟，PTC复合材料混合物B；

步骤三、冷却挤出：双螺杆熔融挤出设备通过改变螺槽结构使双螺杆的摩擦挤压作用减弱，通过外界空气的自然冷却使步骤二制得的PTC复合材料混合物B逐渐冷却至融化温度以下，然后挤出PTC复合材料混合物B包裹在两根平行设置的铜芯母线外，得到自限温伴热电缆芯带；

步骤四、绝缘层包覆：在步骤三得到的自限温伴热电缆芯带的外层包覆绝缘层；

步骤五、辐照交联：采用电子加速器对步骤四包覆绝缘层的自限温伴热电缆芯带进行辐照交联，辐照处理后得到可以使用的带有绝缘层的伴热带；

步骤六、编织屏蔽层：在步骤五绝缘层的伴热带的绝缘层外通过金属纤维混合编织包裹一层屏蔽层；

步骤七、挤包保护套：在步骤六的屏蔽层外通过乙丙橡胶材料挤包一层护套层；

步骤八、检测、包装：通断电稳定性检测合格后，包装即可得自限温伴热带电缆

进一步的，PTC复合材料的制备的详细步骤如下：

a、使混炼机前辊表面的温度达到185±5℃、后辊表面的温度达到180±5℃后，并控制此温度30分钟，然后依次加入热塑性聚合物、氟橡胶和炭黑，混炼10～16分钟；

b、取氧化锌和助剂放入搅伴机中搅伴混合6～10分钟；

c、再次放入混炼机中，混炼9～16分钟，PTC复合材料混合物A。

进一步的，进一步的，热塑性聚合物由组份A与组份B组成，所述组份A为聚丙烯，组份B为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或聚偏氟乙烯；所述组份A与组份B质量比为1：3。

进一步的，炭黑的粒径小于等于200纳米，氧化锌的粒径小于等于100纳米。

进一步的，绝缘层为低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃，低烟无卤阻燃热塑性聚烯烃由第一组分和第二组分按照3︰7的质量比混合挤出而成，第一组分茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体，第二组分为乙烯-醋酸乙烯共聚物。

进一步的，步骤五辐照交联的辐照剂量分别取0.150、380kGy，能量为1.2～1.6MeV，束流20～30mA，辐照气氛为空气。

进一步的，金属屏蔽层采用铝带纵包屏蔽后加镀锡铜丝和芳纶丝编织屏蔽。

进一步的，助剂为抗氧剂、交联敏化剂、阻燃剂、稳定剂和分散剂的两种以上。

进一步的，两根铜芯母线均为镀锡铜绞线或镀镍铜绞线，两根所述铜芯母线的距离为12mm。

实验例一、发热温度测试：依据GB/T19835-2005《自限温伴热带》国家标准，测电伴热带其中最高维持温度为130℃。

实验例二、取本发明中实施例一到三的制备方法制备出自限温伴 热带电缆和某市售自限温伴热带电缆在105℃条件下恒温放置一段时 间后，在25℃环境里放置1个小时测试电阻数据，其中电缆长度为 100cm，横截面积相同，得到如下数据：

其中：R₀是自限温伴热初始电阻；

R₁是自限温伴热电缆在105℃条件下放置1h后取出，常温测试 电阻；

R₂₅是自限温伴热电缆在105℃条件下放置25h后取出，常温测试 电阻；

R₅₀是自限温伴热电缆在105℃条件下放置50h后取出，常温测试 电阻；

R₁₀₀是自限温伴热电缆在105℃条件下放置100h后取出，常温测 试电阻；

R₁₆₈是自限温伴热电缆在105℃条件下放置168h后取出，常温测 试电阻。

从上表可以看出，本发明制得的自限温伴热电缆经过高温放置后的电阻值变化幅度比市售自限温伴热电缆的变化幅度要小，因此本发明制得的自限温伴热电缆具有良好的电阻再现性和稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。