專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物熱敏電阻材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱敏電阻材料及其制備方法，尤其涉及聚合物熱敏電阻材料及其制備方法。
絕大多數(shù)聚合物如聚乙烯、聚丙烯、橡膠等是絕緣性的，但一旦這些材料中摻入導(dǎo)電粉末如炭黑、金屬及金屬氧化物等，便會(huì)具有導(dǎo)電性。具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的聚合物導(dǎo)電材料，首先于1948年發(fā)現(xiàn)(UK，604695)，該類(lèi)材料的電阻隨溫度的升高而增大，且在接近聚合物基體熔點(diǎn)附近，急劇升高，躍遷達(dá)幾個(gè)乃至十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，從而具有開(kāi)關(guān)特性，當(dāng)時(shí)這種特性并未引起重視，直到60年代由Kohler(US，3243753)重新發(fā)現(xiàn)。由于該類(lèi)材料除具有聚合物材料的諸多優(yōu)點(diǎn)外，還具有較大的導(dǎo)電性范圍，且制作簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉，隨之成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。從近來(lái)研究和應(yīng)用的實(shí)例來(lái)看，主要用于自動(dòng)限溫加熱器，溫度補(bǔ)償和測(cè)量過(guò)熱以及過(guò)電流保護(hù)器等方面。
然而，該類(lèi)材料在溫度上升到其溶點(diǎn)以上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)NTC現(xiàn)象，即隨溫度上高，電阻反而減少，這大大限制了它的用途，特別是對(duì)于用著自限溫加熱器及過(guò)電流保護(hù)器來(lái)說(shuō)是致命的。各國(guó)研究者們采取了一些方法來(lái)抑制或消除NTC現(xiàn)象。其中最常用的方法為交聯(lián)(Narkis M.，J.Appl.Polym.Sci.，29，16391984)，聚合物鏈交聯(lián)后，形成網(wǎng)絡(luò)，一定程度上阻礙了高溫時(shí)炭黑的流動(dòng)性，從而提高了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通常，交聯(lián)可以用化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)，對(duì)PTC類(lèi)熱敏材料，交聯(lián)最好在不高于室溫的條件下進(jìn)行，從迄今應(yīng)用實(shí)例來(lái)看，輻射交聯(lián)被認(rèn)為是最好的方法。但輻射交聯(lián)存在以下幾方面問(wèn)題(1)基于輻照源的穿透能力，產(chǎn)品的尺寸、厚度及成型將會(huì)受到限制；(2)投資大，運(yùn)行及維護(hù)均不便。
本發(fā)明的目的是提供一種聚合物熱敏電阻材料及其制備方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取下列措施，聚合物熱敏電阻材料制備方法，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相變材料(PCM) 10～45wt％D抗氧劑(AO)0.01～1.0wt％E無(wú)機(jī)填料 4～15wt％F金屬離子抑制劑0.01～1.0wt％其制備方法為將雙輥混煉機(jī)輥溫加熱至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混煉10～30分鐘，下料，冷卻，切料。
聚合物熱敏電阻材料，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相變材料(PCM) 10～45wt％D抗氧劑(AO)0.01～1.0wt％E無(wú)機(jī)填料 4～15wt％F金屬離子抑制劑0.01～1.0wt％本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是所制得的聚合物PTC導(dǎo)電材料，具有良好的高溫穩(wěn)定性，無(wú)需化學(xué)或輻射交聯(lián)，其N(xiāo)TC特性得到有效的抑制，該材料可作為自限溫加熱器等的發(fā)熱材料及過(guò)電流保護(hù)元件的材料。
下面結(jié)合實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。
聚合物熱敏電阻材料的制備方法，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相變材料(PCM) 15～40wt％D抗氧劑(AO)0.1～0.8wt％E無(wú)機(jī)填料 6～12wt％F金屬離子抑制劑0.05～0.8wt％其制備方法為將雙輥混煉機(jī)輥溫加熱至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混煉10～30分鐘，下料，冷卻，切料。
聚合物熱敏電阻材料，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE) 60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相變材料(PCM) 15～40wt％D抗氧劑(AO) 0.1～0.8wt％E無(wú)機(jī)填料 6～12wt％F金屬離子抑制劑 0.05～0.8wt％A料分子量Mn＝25.000～45.000，結(jié)晶度20％～70％，密度d為0.918～0.922g/cm3。B料可以為槽黑、爐黑、乙炔黑等工業(yè)炭黑，其平均粒徑D為20～150nm，最佳平均粒徑D為25～70nm，表面積S為20～180m2/g，最佳表面積S為30～100m2/g。C料選用季戊四醇，其相轉(zhuǎn)變溫度大于A料的熔化溫度。D料選用烯烴類(lèi)聚合物常用的胺類(lèi)及酚類(lèi)抗氧劑，如抗氧劑-1010，抗氧劑-2246，抗氧劑CA等。E料選用TiO2、ZnO、CaCO3及粘土，粒料粒徑d＜1μm。F料選用酰肼類(lèi)化合物。
本發(fā)明加入一類(lèi)相變材料于PTC材料中，由于該類(lèi)材料的相變吸熱，阻礙或延緩材料溫度的升高，提高材料的高溫穩(wěn)定性，從而抑制NTC現(xiàn)象的發(fā)生，常見(jiàn)的該類(lèi)材料有如金屬鎵、錫、鉍-錫-鋅合金、季戊四醇、2.2-二甲基丙三醇等。作為PTC材料的相關(guān)組份，須滿(mǎn)足以下三點(diǎn)(1)其相變溫度必須高于PTC材料的開(kāi)關(guān)溫度；(2)相變材料必須與PTC材料有良好的相容性；(3)相變材料對(duì)PTC材料電性能無(wú)較大的影響。
實(shí)施例A，低密度聚乙烯(LDPE) 50gB，乙炔黑(ECB) 20gC，季戊四醇30gD，抗氧劑CA0.2g
E，ZnO4gF，N-水楊叉-N′-水楊酰肼 0.3g以上配方按上述制備方法，可制得室溫(25℃)電阻率為0.1Ω·m的PTC材料。
權(quán)利要求
1.一種聚合物熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于其配比為A低密度聚乙烯(LDPE) 50～80wt％B炭黑(CB)10～35wt％C相變材料(PCM) 10～45wt％D抗氧劑(AO) 0.01～1.0wt％E無(wú)機(jī)填料4～15wt％F金屬離子抑制劑 0.01～1.0wt％其制備方法為將雙輥混煉機(jī)輥溫加熱至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混煉10～30分鐘，下料，冷卻，切料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物熱敏電阻材料的制備方法，其特征在于，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相變材料(PCM) 15～40wt％D抗氧劑(AO)0.1～0.8wt％E無(wú)機(jī)填料 6～12wt％F金屬離子抑制劑0.05～0.8wt％其制備方法為將雙輥混煉機(jī)輥溫加熱至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混煉10～30分鐘，下料，冷卻，切料。
3.一種按照上述方法制備的聚合物熱敏電阻材料，其特征在于其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相變材料(PCM) 10～45wt％D抗氧劑(AO)0.01～1.0wt％E無(wú)機(jī)填料 4～15wt％F金屬離子抑制劑0.01～1.0wt％
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種按照上述方法制備的聚合物熱敏電阻材料，其特征在于，其配比為A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相變材料(PCM) 15～40wt％D抗氧劑(AO)0.1～0.8wt％E無(wú)機(jī)填料 6～12wt％F金屬離子抑制劑0.05～0.8wt％
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料及其制備方法，其特征在于，A料分子量Mn＝25.000～45.000，結(jié)晶度20％～70％，密度d為0.918～0.922g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料其及制備方法，其特征在于，B料平均粒徑D為20～150nm，最佳平均粒徑D為25～70nm，表面積S為20～180m2/g，最佳表面積S為30～100m2/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料其及制備方法，其特征在于，C料選用季戊四醇，其相轉(zhuǎn)變溫度大于A料的熔化溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料其及制備方法，其特征在于，D料選用胺類(lèi)及酚類(lèi)抗氧劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料其及制備方法，其特征在于，E料選用TiO2、ZnO、CaCO3及粘土，粒料粒徑d＜1μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種聚合物熱敏電阻材料其及制備方法，其特征在于，F(xiàn)料選用酰肼類(lèi)化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚合物熱敏電阻材料及其制備方法。其材料配比為A.低密度聚乙烯50～80wt％，B.炭黑10～35wt％，C.相變材料10～45wt％，D.抗氧劑0.01～1.0wt％，E.無(wú)機(jī)填料4～15wt％，F(xiàn).金屬離子抑制劑0.01～1.0wt％，其制備方法為將雙輥混煉機(jī)輥溫加熱到90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混煉10～30分鐘，下料，冷卻，切料。本發(fā)明制得的材料具有良好的高溫穩(wěn)定性，無(wú)需化學(xué)或物理交聯(lián)，其N(xiāo)TC特性得到有效的抑制。
文檔編號(hào)H01C7/02GK1132398SQ9512092
公開(kāi)日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1995年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月1日
發(fā)明者張靜, 袁麗青 申請(qǐng)人:杭州富陽(yáng)華源電熱有限公司