[發明專利]一種納米智能控溫電纜材料及制備方法

無效

• 申請號: 200610027095.1
• 申請日: 2006-05-30
• 公開（公告）號: CN101083854A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 潘躍進;吳東來
• 申請（專利權）人: 上海中大科技發展有限公司
• 主分類號: H05B3/26
• 分類號: H05B3/26;H05B3/10
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所
• 代理人: 翟羽

【技術領域】

本發明涉及一種電纜材料，特別是一種通電后，當溫度升至一定值后，能自動停止加溫，溫度低于一定值時，又會自動升溫的納米智能控溫電纜材料。

【背景技術】

電纜是電力系統用于輸送和分配電能及作為各種電氣設備間的連接之用。城市的地下電網，發電廠的引出線，聯絡線，工礦企業內部的供電以及水下輸電線等采用電力電纜供電，電纜產品很多，主要有聚氯乙烯絕緣電纜，聚乙烯絕緣電纜，交聯聚乙烯絕緣電纜，阻燃，橡膠絕緣電纜等。隨著科技的進步和發展，人們開始把電纜及電熱絲應用于供熱取暖及防凍方面。但現有的電纜材料存在著安全性差，耗能高，供熱效果不佳，使用不方便等問題。

本發明為克服以上存在缺陷，提出采用“一種納米溫度記憶材料”(見中國專利申請200510029442.x)復合于絕緣層電纜材料中，其原理和特點是：當“納米溫度記憶材料”中的導電粒子與電纜材料中的聚乙烯，聚氯乙烯，橡膠等材料結合后，形成一種半導體材料，當半導體材料施加一定的電壓電流后，該半導體材料(電纜)消耗電能而迅速發熱升溫，電能轉化為熱能，當溫度達到一定值的時候，半導體材料中導體粒子距離增大，絕緣層電阻急劇增大，幾乎絕緣斷路，此時絕緣層電流減小，溫度下降；當溫度繼續下降時，導電粒子之間距離減小，電阻減小，電流開始增加，溫度又開始上升。經過這樣的反復，該半導體材料就形成為具有“溫度記憶”的“納米智能控溫”材料。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術之不足，將溫度記憶材料應用電纜的保護層之中，使其成為一種當溫度升高至一定值后，能自動降低，當溫度低于一定值時又會自動升溫的納米智能控溫電纜材料，這種新材料用途廣泛，具有使用安全可靠，能耗低等優點。

本發明的目的是通過以下技術方法實現地：

具體地說，本發明共由五層組成

第一層為纜芯它采用鍍錫的銅導線，或鋁合金導體材料。為了增強纜芯的柔性和可曲折性，纜芯導線采用多根小直徑導線絞合并股使用。

第二層為纜芯保護層，它是采用含納米導電碳黑的氟材料制作。

第三層電纜中保護層，它系由含納米導電碳黑的交聯聚乙烯制成。

第四層接地層，采用鍍錫的銅導線纏繞在中保護層外。

第五層即電纜的外保護層，它采用耐熱105℃級聚氯乙烯電纜料制成納米智能控溫電纜材料是通過下列方法來實施的。

電纜纜芯材料的制作。

纜芯材料系采用鍍錫的銅導線或鋁合金導體材料，單根直徑為0.05～0.4mm，為提高安全性，采用多根合股使用，合股根數為5根至40根由絞線機進行并股，纜芯的直徑控制在1～2.5mm。

電纜纜芯保護層的材料的選擇。

纜芯絕緣層對材料要求較高，本發明采用聚四氟乙烯塑料為保護層，聚四氟乙烯：耐溫為-50～250℃，長期使用溫度200℃，其表面電阻和體積電阻均≥10¹⁶，它柔性好，不易折斷，使用壽命高達20年以上。

纜芯保護層及中保護層使用的導電碳黑及表面處理。

本發明采用的納米碳黑是乙炔導電碳黑，也可以用超導電碳黑或特導電碳黑。以及它們的混合物。碳黑的粒徑為30～200nm，電阻率3.0，PH值7～8。其表面處理時，先在碳黑中加0.1～3％鈦酸丁酯，也可以用硬脂酸或鋁酸丁酯。一般情況下，分散劑鈦酸丁酯添加量為碳黑重量比的1～2％，混合時，在高速攪拌機中以2500～3000轉/分的轉速，拌和1～3小時，然后進行干燥，粉碎，篩分，使碳黑顆粒均勻分散，不團聚，易于和塑料均勻混合。

3)纜芯保護層的制造。

纜芯保護層由分散型聚四氟乙烯樹脂，納米導電碳黑混合而成，為使氟塑料冷壓成型還須添加20～25％的高級溶劑油。加工時按重量比稱取分散聚四氟乙烯100份，經表面處理的納米導電碳黑10～15份。高級溶劑油20～25份，先將聚四氟樹脂和納米導電碳黑混合均勻，再加入高級溶劑油(煤油或航空汽油)混合均勻，然后用冷壓機壓制成有中孔的棒料。將棒料裝入推壓機模具內，同時在棒料的孔中插入纜芯線，開動壓機使纜芯和棒料一起運動，纜芯保護層的厚度由推壓機口?？刂?，自上而下，邊推壓邊把包覆好纜線送入直立式燒結爐。燒結爐高為5～6米。燒結爐溫度上低下高，高溫段為380～400℃，燒結時間為6～8分鐘，燒結后纜芯含絕緣層的直徑為2.0～3.5mm。

納米導電碳黑內保護層的制備。