专利名称：一种高分子导电复合热敏材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子导电复合热敏材料及其制备方法。
背景技术：
某些高分子导电复合材料具有电阻正温度系数(PTC)效应，即材料电阻率随温度升高而增大，在临界温度附近电阻率呈现数量级的突变。高分子PTC材料的应用已受到越来越广泛的关注，然而该材料的稳定性有待进一步的解决。限制PTC材料应用的主要问题有(1)PTC材料的室温电阻率不稳定，随着使用过程中所经受的热循环而变化；(2)PTC效应的强度稳定性较差，PTC强度及材料输出功率随开关动作次数增加而迅速衰减；(3)在高于聚合物熔点以上的温度范围内会出现电阻负温度系数(NTC)效应，即材料电阻率随温度升高而减小。室温电阻率不稳定不利于回路中电流的控制，PTC强度的衰减及NTC效应更是损害了其作为保护元件的性能。这些缺点降低了作为限流器件、加热器件等产品的应用稳定性和安全性。因此控制PTC材料稳定的室温电阻率以及良好的PTC强度重复性有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种电性能稳定、能消除NTC效应的高分子导电复合热敏材料及其制备方法。
发明的高分子导电复合热敏材料的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯 56～62％炭黑 36～42％引发剂0.05～0.1％马来酸酐 1～2％高分子导电复合热敏材料的制备采用的是化学接枝的方法，其步骤如下按照组分含量配方，称取高密度聚乙烯、炭黑、引发剂和马来酸酐，混合均匀，投入密炼机内，在160～170℃温度下混炼12～18分钟，取出，模压。
上述的引发剂通常采用过氧化二异丙苯(DCP)。
本发明通过马来酸酐接枝改性得到的高分子导电复合热敏材料室温电阻率稳定，开关特性好，利于促进PTC材料的开发应用。
图1是实例1的CB/HDPE未经马来酸酐接枝试样的热循环阻温特性图；图2是实例1的CB/HDPE经马来酸酐接枝试样的热循环阻温特性图。
具体实施例方式
实施1高分子导电复合热敏材料的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯(HDPE)60％、炭黑(CB)38.9％、引发剂(DCP)0.1％和马来酸酐(MAH)1％。
制备方法将上述组分混合均匀，投入密炼机内，在160℃下混炼15分钟，取出，模压成试样。
图1是CB/HDPE试样在多次热循环过程中的阻温特性曲线。图2是CB/HDPE用马来酸酐接枝后试样在多次热循环过程中的阻温特性曲线。比较两图发现，经过马来酸酐接枝后(图2)，试样的峰值电阻有了大幅度上升，从发生PTC转变后直至测试的最高温度160℃的整个区域，试样的电阻值始终超过所使用的阻温测试仪的量程(大于120℃以后为一平直线)。
表1为HDPE基体接枝马来酸酐前后，复合材料试样在多次热循环中的阻温特性数据。可以看到，未经接枝的试样的室温电阻率随着循环次数的增加有较大幅度的增加；而接枝过的试样，与未接枝试样相比，在热循环中变化很小，其值比较稳定。表中ΔLogρ/ΔT为PTC转变区电阻率的温度系数，该值反映了复合材料作为温度开关的敏感程度；Logρmax/ρ0是材料在不同热循环次数下的PTC强度。由图1、图2和表1可以看出，HDPE基体经接枝改性后，试样的阻温特性曲线在发生PTC转变前十分平缓；而在PTC转变区，则有较大的温度系数，温度每升高1℃，试样的电阻率跳变超过1个数量级，PTC曲线更陡，能更迅速地发生PTC转变；接枝后材料的PTC强度超过7.0，比接枝改性前的也有显著的提高，PTC强度增加了1个数量级以上。而且经7次热循环后，接枝改性的试样的室温电阻率基本不变，开关温度的变化值也较小，PTC曲线的重复性变好。接枝改性的PTC材料室温电阻率稳定，PTC开关特性好，与未经接枝的PTC材料相比具有很大的优越性。因此，化学接枝是一种改善PTC材料稳定性的有效方法。
表1
实施2高分子导电复合热敏材料的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯(HDPE)61％、炭黑(CB)37.9％、引发剂(DCP)0.1％和马来酸酐(MAH)1％。
制备方法将上述组分混合均匀，投入密炼机内，在160℃下混炼18分钟，取出，模压成试样。
实施2的HDPE基体接枝马来酸酐前后，复合材料试样在多次热循环中的阻温特性数据，见表2。
表2
实施3高分子导电复合热敏材料的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯(HDPE)55.9％、炭黑(CB)42％、引发剂(DCP)0.1％和马来酸酐(MAH)2％。
制备方法将上述组分混合均匀，投入密炼机内，在170℃下混炼12分钟，取出，模压成试样。
实施3的HDPE基体接枝马来酸酐前后，复合材料试样在多次热循环中的阻温特性数据，见表3。
表3
权利要求
1.一种高分子导电复合热敏材料，其特征是它的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯56～62％炭黑36～42％引发剂 0.05～0.1％马来酸酐1～2％
2.根据权利要求1所述的高分子导电复合热敏材料，其特征是所说的引发剂为过氧化二异丙苯。
3.用于权利要求1所述的高分子导电复合热敏材料的制备方法，其特征是步骤如下按照组分含量配方，称取高密度聚乙烯、炭黑、引发剂和马来酸酐，混合均匀，投入密炼机内，在160～170℃温度下混炼12～18分钟，取出，模压。
全文摘要
本发明的高分子导电复合热敏材料的组分及重量百分比含量为高密度聚乙烯56～62％，炭黑36～42％，引发剂0.05～0.1％，马来酸酐1～2％。制备采用的是化学接枝的方法，其步骤是按照组分含量配方，称取高密度聚乙烯、炭黑、引发剂和马来酸酐，混合均匀，投入密炼机内，在160～170℃温度下混炼12～18分钟，取出，模压。本发明通过马来酸酐接枝改性得到的高分子导电复合热敏材料室温电阻率稳定，开关特性好，利于促进PTC材料的开发应用。
文档编号C08K3/00GK1631927SQ20041008442
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者沈烈, 李文春, 郑强 申请人:浙江大学