一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料，其由热塑性聚合物、磁性导电物、惰性填料、偶联剂、抗氧剂、润滑剂和抵制剂构成。本发明提高了导电聚合材料的热稳定性和机械稳定性，其电阻率低、PTC强度提高，使本材料具有更高的切断电阻，保证电路切断后漏电流小。
【专利说明】—种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子复合材料【技术领域】，具体涉及一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料。
技术背景
[0002]自限温电伴热带电缆具有“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，从而该电缆可以被任意截短或在一定范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温热点及烧毁之虑，因此被广泛地应用于化工、电、制糖等行业用于自动调节温度要求高的领域。自限温电伴热带电缆具有以下优点:①自动调节输出功率，因此不会因自身发热而烧毁，却因实际需要热量进行补偿，因此为新一代节能型恒温加热器；②低温状态快速启动，温度均匀，每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节；③安装简便，维护简单，自动化水平高，运行及维护费用低；④安全可靠，用途广，不污染环境，寿命长。
[0003]自限温电伴热带电缆由导电高分子聚合材料(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，其这些优点是由于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。
[0004]目前，自限温电伴热带电缆的导电聚合材料存在的室温电阻率偏高，PTC效应稳定性差，致使PTC强度及输出功率衰减过快，保护后漏电流大等。这是由于炭黑所限制造成的，结晶性聚合物与炭黑粒子之间的浸润性差，分散在基体内的炭黑粒子之间又具有较强的附聚力，因此炭黑粒子在基体中的分散不稳定，当PTC材料在使用过程中随着温度升高一下降循环往复时，处于非晶区的炭黑粒子很难回到原来的位置，尤其在聚合物结晶熔点以上时，因晶区熔融和体积膨胀而分开的炭黑粒子很容易重新附聚，从而产生负温度系数效应，最终导致炭黑分散状`态发生变化，PTC效应的回复性变差。宏观表现为电阻率增加，PTC强度和输出功率逐渐衰退。
[0005]而随着电子行业的发展，要求PTC保护器件电阻越小越好，保证正常电路中功耗更小，并具有更高的切断电阻，保证电路切断后漏电流愈小愈好。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种低电阻导电聚合材料，该导电聚合材料具有低室温电阻率、高PTC强度。
[0007]为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的:
[0008]一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料，由下列组份按重量份构成:热塑性聚合物:100份、磁性导电物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶联剂:1_2、抗氧剂:0.1-0.5份、润滑剂:0 -1份、抵制剂:0.1-0.5份。
[0009]热塑性聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、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]所述磁性导电物为镍粉、铁粉、铝粉、铜粉、银粉中至少一种。
[0011]所述惰性填料为氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氧化钛或三氧化二锑中的至少一种。
[0012]所述偶联剂为硅烷类KH550、KH560、KH570中一种，或钛酸酯类NDZ-101、NDZ_40中一种。
[0013]所述抗氧剂为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)中的至少一种。
[0014]所述润滑剂为有机硅树脂、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
[0015]所述抑制剂为双亚水杨基二胺。
[0016]本发明的进一步优化方案是:所述磁性导电物的平均粒径为50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒径为I 一 3um。
[0017]本发明材料的制备方法采用现有技术的制备方法进行制备，一般先在螺杆机中进行混合、造粒、挤出机熔融挤出成型，最后再成型后的聚合材料采用辐射、过氧化物、硅烷或光化学等方法交联，再进行热处理得产品。
[0018]聚合物基体交联后形成网络，热稳定性和机械稳定性显著提高，可使磁性导电物牢固地固定于网络上，一定程度上阻碍了磁性导电物的运动；另一方面，聚合物分子链间的相对滑动和位移变得困难，磁性导电物聚集体不能随之运动而互相接近形成新的导电通路，从而进一步提高了导电结构和基体结构的稳定性，`同时足够的交联可以消除NTC效应。
[0019]本发明通过上述原料配比及制备方法获得的低电阻率正温度系数型导电聚合物复合材料，其室温电阻率为I * 10 —4欧姆?厘米，室温电队率低，超过居里温度点后电阻率能升高IO8 -1O10倍，具有更高的切断电阻，保证电路切断后漏电流小，PTC强度高，达到
1.725*108Rmax/RQ。
【具体实施方式】:
[0020]下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本
【发明内容】
对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
[0021]在本发明中，一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料是将所有原料在螺杆机中进行混合、造粒、挤出机熔融挤出成型，最后再成型后的聚合材料采用辐射、过氧化物、硅烷或光化学等方法交联，再进行热处理得产品。
[0022]本发明中所用的原料均是市售产品，各厂家生产的基本类似，在此不一一指出。下面对本发明的原料配方进行举例说明。
[0023]实施例1
[0024]高密度聚乙烯:100份；
[0025]镍粉:400份；
[0026]氢氧化镁:100份；
[0027]KH550:1 份；
[0028]抗1010:0.5 份；
[0029]聚乙烯蜡:1份；[0030]双亚水杨基二胺:0.1份。
[0031]实施例2
[0032]低密度聚乙烯:100份；
[0033]铁粉:800份；
[0034]氢氧化铝:20份；
[0035]KH556:2 份；
[0036]抗168:0.1 份；
[0037]双亚水杨基二胺:0.5份。
[0038]实施例3
[0039]线性低密度聚乙烯:100份；
[0040]铝粉:500份；
[0041]氧化锌:80份；
[0042]ΚΗ570:1.5份;
[0043]抗DSTDP:0.3 份;`[0044]氧化聚乙烯蜡:0.5份；
[0045]双亚水杨基二胺:0.2份。
[0046]实施例4
[0047]聚偏氟乙烯:100份；
[0048]铜粉:600份；
[0049]氧化铝: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]双亚水杨基二胺:0.4份。
[0055]实施例5
[0056]乙烯一丙烯共聚物:100份；
[0057]银粉:600份；
[0058]镍粉:100份；
[0059]三氧化二锑:30份；
[0060]氧化铝: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]双亚水杨基二胺:0.4份。
[0066]对比试验:
[0067]将上述实施例1-5中制得的聚合物材料按照统一工艺注塑成长为5_、宽为5_、厚为0.5 mm的样品，采用微欧计测量样品的电阻，根据面积和厚度换算得到各聚合材料的常温电阻Ri。再把制成的样品放入150度恒温箱中30分钟后测量样品的电阻民，用电阻民除以样品的常温电阻R1，得到PTC强度数据。
[0068]表1:聚合材料的PTC性能测试比较
[0069]
【权利要求】
1.一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料，其特征在于:由下列组份按重量份构成:热塑性聚合物:100份、磁性导电物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶联剂:1-2、抗氧剂:0.1-0.5份、润滑剂:0 -1份、抵制剂:0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:热塑性聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、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.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述磁性导电物为镍粉、铁粉、铝粉、铜粉、银粉中至少一种。
4.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述惰性填料为氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氧化钛或三氧化二锑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述偶联剂为硅烷类KH550、KH560、KH570 中一种，或钛酸酯类 NDZ-101、NDZ-40 中一种。
6.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述抗氧剂为四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)、硫代二丙酸双十八醇酯(DSTDP)中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述润滑剂为有机硅树月旨、聚乙烯蜡、氧化聚 乙烯蜡、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
8.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述抑制剂为双亚水杨基二胺。
9.根据权利要求1所述的低电阻导电聚合材料，其特征在于:所述磁性导电物的平均粒径为50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒径为I 一 3um。
【文档编号】H05B3/10GK103804744SQ201210454211
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】李贻连 申请人:安邦电气集团有限公司