一种基于活性炭纳米管的ptc热敏电阻器材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料及其制备方法，涉及热敏电阻器材料领域，所述基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料由有机硅树脂、活性炭纳米管、导热填料、增强纤维、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂、润滑剂组成，本发明的热敏电阻器中碳纤维贯穿整个热敏电阻，有效的缩短的动作时间，响应迅速，降低了残余电流，提高了热敏电阻的安全性，且具有优良的力学性能和耐腐蚀性，适用范围广。
【专利说明】
一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及热敏电阻器材料，具体涉及一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]热敏电阻器是一种电阻值对温度极为敏感的电阻器，其最基本的特性是其阻值随温度的变化而变化。高分子PTC热敏电阻器是由填充了炭黑颗粒的聚合物材料制做而成的热敏电阻器，其广泛应用于邮电通讯、计算机、汽车摩托车电子、手机(锂)电池、通讯卫星、避雷装置、运载火箭、飞机、坦克、医疗仪器、粮食仓库、火灾报警、家用电器等电子线路中，起过流保护或过温保护的作用。相比于普通的热敏电阻器，高分子PTC热敏电阻器的电阻可恢复，具有可重复多次使用的特点，从而使得高分子PTC热敏电阻器的研究受到越来越多的关注。众所周知，对于高分子PTC热敏电阻器而言，动作时间越短，其越能快速而有效的发挥过流保护或过温保护的作用。一般而言，流经电路的电流越大，或工作环境温度越高，高分子PTC热敏电阻器的动作时间越短。因此，在流经电路的电流一致的情况下，高分子PTC热敏电阻器在环境温度更高时具有更短的动作时间和更小的残余电流，而环境温度(T)与高分子PTC热敏电阻器的阻抗值(R)密切相关。到目前为止，为了降低高分子PTC热敏电阻器的残余电流，减少动作时间，人们采用的比较常见的方法有往原料里添加金属颗粒，比如银、钨、铜、镍、铁等做导电剂的，或者提高原料中导电炭黑的添加量，或者往原料中添加科琴碳，但是这些方法都不够理想，其均无法实现既能缩短动作时间，又不降低R-T曲线，从而降低残余电流的目的。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明提供了一种对温度更敏感，动作时间更短的碳纳米管高分子复合柔性PTC热敏电阻器材料。
[0004]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0005]—种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，由以下重量份的物质组成:有机硅树脂100?150份、活性炭纳米管20?40份、导热填料30?52份、增强纤维10?18份、阻燃剂
0.1?0.8份、抗氧化剂0.1?0.3份、抗紫外线剂0.1?0.3份、润滑剂0.3?0.5份。
[0006]优选的，所述基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，由以下重量份的物质组成:有机硅树脂100?120份、活性炭纳米管25?32份、导热填料35?45份、增强纤维12?16份、阻燃剂0.3?0.5份、抗氧化剂0.1?0.3份、抗紫外线剂0.1?0.3份、润滑剂0.3?0.5份。
[0007]优选的，所述有机硅树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚甲基苯基硅树脂、聚酰亚胺改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、环氧树脂改性有机硅树脂中的一种。
[0008]优选的，所述导热填料为纳米氮化铝或纳米碳化硅。
[0009]优选的，所述增强纤维为碳纤维、硫酸钙晶须、聚苯胺导电纤维、聚乙炔导电纤维中的一种或多种。
[0010]优选的，所述增强纤维的长度为50?80微米，直径为5?10纳米。
[0011 ] 一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，包括以下步骤:
[0012](I)首先将有机硅树脂乳液中加入活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料；
[0013](2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入导热填料、增强纤维、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂、润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
[0014]本发明的有益效果:本发明提供了一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，有机硅树脂具有优异的绝缘性、耐高温性、防水性和力学性能，为制备性能优异的PTC热敏电阻器材料提供了良好的基础，通过将活性炭纳米管和高分子乳液金河复合，提高了碳纳米管在树酯中的均匀性，使得热敏电阻具有均匀的导电性和导热性，从而实现缩短动作时间，降低残余电流的目的，有效的发挥过流保护或过温保护的作用。本发明的热敏电阻器中碳纤维贯穿整个热敏电阻，有效的缩短的动作时间，响应迅速，降低了残余电流，提高了热敏电阻的安全性，且具有优良的力学性能和耐腐蚀性，适用范围广。
【具体实施方式】
[0015]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
[0016]实施例1:
[0017]—种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，包括以下步骤:
[0018](I)首先在100份聚酰亚胺改性有机硅树脂乳液中加入25份活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料；
[0019](2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入35份纳米碳化硅、16份长度为60微米，直径为5纳米的碳纤维、0.3份阻燃剂、0.1份抗氧化剂、0.1份抗紫外线剂、0.5份润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
[0020]实施例2:
[0021 ] 一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，包括以下步骤:
[0022](I)首先在120份聚甲基苯基硅树脂乳液中加入20份活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料；
[0023](2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入45份纳米氮化铝、10份长度为50微米，直径为8那米的聚乙炔导电纤维、0.1份阻燃剂、0.3份抗氧化剂、0.3份抗紫外线剂、
0.3份润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
[0024]实施例3:
[0025]—种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，包括以下步骤:
[0026](I)首先在100份聚氨酯改性有机硅树脂乳液中加入40份活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料；
[0027](2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入30份纳米碳化硅、12份长度为60微米，直径为10纳米的聚苯胺导电纤维、0.5份阻燃剂、0.2份抗氧化剂、0.3份抗紫外线剂、
0.3份润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
[0028]实施例4:
[0029 ] 一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，包括以下步骤:
[0030](I)首先在150份聚乙基硅树脂乳液中加入32份活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料；
[0031](2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入52份纳米碳化硅、18份长度为80微米，直径为5纳米的硫酸钙晶须、0.8份阻燃剂、0.1份抗氧化剂、0.1份抗紫外线剂、0.3份润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
[0032]综上，本发明实施例具有如下有益效果:本发明的热敏电阻器中碳纤维贯穿整个热敏电阻，有效的缩短的动作时间，响应迅速，降低了残余电流，提高了热敏电阻的安全性，且具有优良的力学性能和耐腐蚀性，适用范围广。
[0033]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0034]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，由以下重量份的物质组成:有机硅树脂100?150份、活性炭纳米管20?40份、导热填料30?52份、增强纤维10?18份、阻燃剂0.1?0.8份、抗氧化剂0.1?0.3份、抗紫外线剂0.1?0.3份、润滑剂0.3?0.5份。2.如权利要求1所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，由以下重量份的物质组成:有机硅树脂100?120份、活性炭纳米管25?32份、导热填料35?45份、增强纤维12?16份、阻燃剂0.3?0.5份、抗氧化剂0.1?0.3份、抗紫外线剂0.1?0.3份、润滑剂0.3?0.5份。3.如权利要求2所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，所述有机硅树脂为聚甲基硅树脂、聚乙基硅树脂、聚甲基苯基硅树脂、聚酰亚胺改性有机硅树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、环氧树脂改性有机硅树脂中的一种。4.如权利要求3所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，所述导热填料为纳米氮化招或纳米碳化娃。5.如权利要求4所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，所述增强纤维为碳纤维、硫酸钙晶须、聚苯胺导电纤维、聚乙炔导电纤维中的一种或多种。6.如权利要求5所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料，其特征在于，所述增强纤维的长度为50?80微米，直径为5?10纳米。7.—种如权利要求1?6任一所述的基于活性炭纳米管的PTC热敏电阻器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)首先在有机硅树脂乳液中加入活性炭纳米管，在90?110°C下加热保温2?3h，然后再将溶剂挥发，得到有机硅树酯/碳纳米管复合材料； (2)将步骤(I)的复合材料放入密练机中，在加入导热填料、增强纤维、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂、润滑剂，通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合，得到PTC热敏电阻器材料。
【文档编号】C08K3/34GK106084800SQ201610656484
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月11日 公开号201610656484.4, CN 106084800 A, CN 106084800A, CN 201610656484, CN-A-106084800, CN106084800 A, CN106084800A, CN201610656484, CN201610656484.4
【发明人】汪洋, 陈启志, 江盈, 肖美玲
【申请人】安徽省宁国天成电工有限公司