一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料，其由熱塑性聚合物、磁性導電物、惰性填料、偶聯劑、抗氧劑、潤滑劑和抵制劑構成。本發(fā)明提高了導電聚合材料的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，其電阻率低、PTC強度提高，使本材料具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流小。
【專利說明】—種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子復合材料【技術領域】，具體涉及一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料。
技術背景
[0002]自限溫電伴熱帶電纜具有“PTC”特性即正溫度系數效應，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區(qū)間電阻率急劇增大的特性，從而該電纜可以被任意截短或在一定范圍內接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫熱點及燒毀之慮，因此被廣泛地應用于化工、電、制糖等行業(yè)用于自動調節(jié)溫度要求高的領域。自限溫電伴熱帶電纜具有以下優(yōu)點:①自動調節(jié)輸出功率，因此不會因自身發(fā)熱而燒毀，卻因實際需要熱量進行補償，因此為新一代節(jié)能型恒溫加熱器；②低溫狀態(tài)快速啟動，溫度均勻，每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動調節(jié)；③安裝簡便，維護簡單，自動化水平高，運行及維護費用低；④安全可靠，用途廣，不污染環(huán)境，壽命長。
[0003]自限溫電伴熱帶電纜由導電高分子聚合材料(塑料)和兩根平行金屬導線及絕緣護套構成的扁形帶狀電纜，其這些優(yōu)點是由于導電高分子復合材料具有正溫度系數“PTC”特性，且相互并聯，能隨被加熱體系的溫度變化自動調節(jié)輸出功率，自動限制加熱的溫度。
[0004]目前，自限溫電伴熱帶電纜的導電聚合材料存在的室溫電阻率偏高，PTC效應穩(wěn)定性差，致使PTC強度及輸出功率衰減過快，保護后漏電流大等。這是由于炭黑所限制造成的，結晶性聚合物與炭黑粒子之間的浸潤性差，分散在基體內的炭黑粒子之間又具有較強的附聚力，因此炭黑粒子在基體中的分散不穩(wěn)定，當PTC材料在使用過程中隨著溫度升高一下降循環(huán)往復時，處于非晶區(qū)的炭黑粒子很難回到原來的位置，尤其在聚合物結晶熔點以上時，因晶區(qū)熔融和體積膨脹而分開的炭黑粒子很容易重新附聚，從而產生負溫度系數效應，最終導致炭黑分散狀`態(tài)發(fā)生變化，PTC效應的回復性變差。宏觀表現為電阻率增加，PTC強度和輸出功率逐漸衰退。
[0005]而隨著電子行業(yè)的發(fā)展，要求PTC保護器件電阻越小越好，保證正常電路中功耗更小，并具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流愈小愈好。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明針對現有技術中存在的問題，提供一種低電阻導電聚合材料，該導電聚合材料具有低室溫電阻率、高PTC強度。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明是通過下列技術方案來實現的:
[0008]一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料，由下列組份按重量份構成:熱塑性聚合物:100份、磁性導電物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶聯劑:1_2、抗氧劑:0.1-0.5份、潤滑劑:0 -1份、抵制劑:0.1-0.5份。
[0009]熱塑性聚合物為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯一丙烯共聚物、乙烯一乙酸乙烯醋共聚物或乙烯一丙烯酸乙醋共聚物。[0010]所述磁性導電物為鎳粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、銀粉中至少一種。
[0011]所述惰性填料為氫氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦或三氧化二銻中的至少一種。
[0012]所述偶聯劑為硅烷類KH550、KH560、KH570中一種，或鈦酸酯類NDZ-101、NDZ_40中一種。
[0013]所述抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯(168)、硫代二丙酸雙十八醇酯(DSTDP)中的至少一種。
[0014]所述潤滑劑為有機硅樹脂、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
[0015]所述抑制劑為雙亞水楊基二胺。
[0016]本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案是:所述磁性導電物的平均粒徑為50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒徑為I 一 3um。
[0017]本發(fā)明材料的制備方法采用現有技術的制備方法進行制備，一般先在螺桿機中進行混合、造粒、擠出機熔融擠出成型，最后再成型后的聚合材料采用輻射、過氧化物、硅烷或光化學等方法交聯，再進行熱處理得產品。
[0018]聚合物基體交聯后形成網絡，熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性顯著提高，可使磁性導電物牢固地固定于網絡上，一定程度上阻礙了磁性導電物的運動；另一方面，聚合物分子鏈間的相對滑動和位移變得困難，磁性導電物聚集體不能隨之運動而互相接近形成新的導電通路，從而進一步提高了導電結構和基體結構的穩(wěn)定性，`同時足夠的交聯可以消除NTC效應。
[0019]本發(fā)明通過上述原料配比及制備方法獲得的低電阻率正溫度系數型導電聚合物復合材料，其室溫電阻率為I * 10 —4歐姆?厘米，室溫電隊率低，超過居里溫度點后電阻率能升高IO8 -1O10倍，具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流小，PTC強度高，達到
1.725*108Rmax/RQ。
【具體實施方式】:
[0020]下面給出實施例以對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員根據本
【發(fā)明內容】
對本發(fā)明做出的一些非本質的改進和調整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0021]在本發(fā)明中，一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料是將所有原料在螺桿機中進行混合、造粒、擠出機熔融擠出成型，最后再成型后的聚合材料采用輻射、過氧化物、硅烷或光化學等方法交聯，再進行熱處理得產品。
[0022]本發(fā)明中所用的原料均是市售產品，各廠家生產的基本類似，在此不一一指出。下面對本發(fā)明的原料配方進行舉例說明。
[0023]實施例1
[0024]高密度聚乙烯:100份；
[0025]鎳粉:400份；
[0026]氫氧化鎂:100份；
[0027]KH550:1 份；
[0028]抗1010:0.5 份；
[0029]聚乙烯蠟:1份；[0030]雙亞水楊基二胺:0.1份。
[0031]實施例2
[0032]低密度聚乙烯:100份；
[0033]鐵粉:800份；
[0034]氫氧化鋁:20份；
[0035]KH556:2 份；
[0036]抗168:0.1 份；
[0037]雙亞水楊基二胺:0.5份。
[0038]實施例3
[0039]線性低密度聚乙烯:100份；
[0040]鋁粉:500份；
[0041]氧化鋅:80份；
[0042]ΚΗ570:1.5份;
[0043]抗DSTDP:0.3 份;`[0044]氧化聚乙烯蠟:0.5份；
[0045]雙亞水楊基二胺:0.2份。
[0046]實施例4
[0047]聚偏氟乙烯:100份；
[0048]銅粉:600份；
[0049]氧化鋁:90份；
[0050]NDZ-40:1.8份；
[0051]抗1010:0.3 份；
[0052]抗168:0.1 份
[0053]聚硬脂酸乙烯醋:0.8份；
[0054]雙亞水楊基二胺:0.4份。
[0055]實施例5
[0056]乙烯一丙烯共聚物:100份；
[0057]銀粉:600份；
[0058]鎳粉:100份；
[0059]三氧化二銻:30份；
[0060]氧化鋁:60份；
[0061]NDZ-101:1.8 份；
[0062]抗DSTDP:0.3 份；
[0063]抗168:0.1 份
[0064]脂肪酸醋:0.8份；
[0065]雙亞水楊基二胺:0.4份。
[0066]對比試驗:
[0067]將上述實施例1-5中制得的聚合物材料按照統(tǒng)一工藝注塑成長為5_、寬為5_、厚為0.5 mm的樣品，采用微歐計測量樣品的電阻，根據面積和厚度換算得到各聚合材料的常溫電阻Ri。再把制成的樣品放入150度恒溫箱中30分鐘后測量樣品的電阻民，用電阻民除以樣品的常溫電阻R1，得到PTC強度數據。
[0068]表1:聚合材料的PTC性能測試比較
[0069]
【權利要求】
1.一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導電聚合材料，其特征在于:由下列組份按重量份構成:熱塑性聚合物:100份、磁性導電物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶聯劑:1-2、抗氧劑:0.1-0.5份、潤滑劑:0 -1份、抵制劑:0.1-0.5份。
2.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:熱塑性聚合物為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯一丙烯共聚物、乙烯一乙酸乙烯醋共聚物或乙烯一丙烯酸乙醋共聚物。
3.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述磁性導電物為鎳粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、銀粉中至少一種。
4.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述惰性填料為氫氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦或三氧化二銻中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述偶聯劑為硅烷類KH550、KH560、KH570 中一種，或鈦酸酯類 NDZ-101、NDZ-40 中一種。
6.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述抗氧劑為四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(168)、硫代二丙酸雙十八醇酯(DSTDP)中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述潤滑劑為有機硅樹月旨、聚乙烯蠟、氧化聚 乙烯蠟、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
8.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述抑制劑為雙亞水楊基二胺。
9.根據權利要求1所述的低電阻導電聚合材料，其特征在于:所述磁性導電物的平均粒徑為50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒徑為I 一 3um。
【文檔編號】H05B3/10GK103804744SQ201210454211
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】李貽連 申請人:安邦電氣集團有限公司