一种基于石墨烯的柔软高分子ptc材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料及其制备方法；包括如下重量份数的原料：苯乙烯?异戊二烯?苯乙烯嵌段共聚物18?25份，低密度聚乙烯15?24份，高密度聚乙烯24?36份，氮化铝2?5份，气相白炭黑3?6份，石墨烯5?10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1?5份，双十二碳醇酯3?6份，钛酸钡2?4份，聚丙烯醇2?6份，助剂2?6份；本发明提供的高分子PTC材料具有良好的柔软性能和可卷绕性能，此外，材料的PTC特性稳定，使用寿命长。
【专利说明】
一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]通常在填充导电材料的结晶或半结晶高分子复合材料中可表现出正温度系数PTC(positive temperature coefficient)特征，即在一定温度范围内，材料自身的电阻率随温度的升高而增大的现象。自Frydmanl945年发现此现象以来，高分子PTC已成为研究和开发的热点。常用来制备高分子PTC的结晶或半结晶高分子包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏氟乙烯等，导电材料包括炭黑、石墨、碳纤维、金属粉体等。在室温条件下，这类复合材料具有较低的电阻率，而当温度升高至于晶区熔点附近，其电阻率发生急骤升高。
[0003]高分子PTC材料的应用主要分为两类:热敏电阻材料和自限温发热材料。高分子PTC可被制成热敏电阻器，其对温度和电流敏感的温度开关效应，可用于电路的过流保护装置，当电路出现故障、电路温度过高造成电流过大时，热敏电阻器的电阻会迅速升高而切断电路，从而起到了过热保护的作用;作为一次性保险丝的代替品，广泛地应用于通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。自限温发热材料是利用高分子PTC材料导电的热效应而制成的，当电流通过时将电能变成热能，当超过一定温度时，电阻急剧增大，使工作电流急剧减少甚至被切断，以保持自身温度与环境温度的平衡，从而起到了自动限定发热温度，防止系统出现过热现象；目前高分子PTC材料在石油钻探、原油运输、化学化工等领域发挥了其独特的作用。
[0004]目前出现的室温下低电阻值的高分子PTC材料中的导电材料一般为炭黑，为了达到较低的电阻值，导电阈值一般较高，需要加入较大量的炭黑，这会导致PTC材料强度的下降和材料密度的提高；另一方面，目前的高分子PTC材料均为刚性的，缺少柔性及可卷绕性。为了克服上述技术存在的缺陷，本发明提供一种新的技术方案。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种更加柔软有弹性的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，以及它的制备方法。
[0006]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0007]一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-25份，低密度聚乙烯15-24份，高密度聚乙烯24-36份，氮化铝2-5份，气相白炭黑3-6份，石墨烯5-10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-5份，双十二碳醇酯3-6份，钛酸钡2-4份，聚丙烯醇2-6份，助剂2-6份。
[0008]进一步的，所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-20份，低密度聚乙烯15-20份，高密度聚乙烯24-32份，氮化铝2-3份，气相白炭黑3-5份，石墨烯5-8份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-3份，双十二碳醇酯3-4份，钛酸钡2-3份，聚丙烯醇2-4份，助剂2-4份。
[0009]进一步的，所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物20-25份，低密度聚乙烯20-24份，高密度聚乙烯32-36份，氮化铝3-5份，气相白炭黑5-6份，石墨烯8-10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3-5份，双十二碳醇酯4-6份，钛酸钡3-4份，聚丙烯醇4-6份，助剂4-6份。
[0010]进一步的，所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物22份，低密度聚乙烯18份，高密度聚乙烯32份，氮化铝4份，气相白炭黑5份，石墨烯6份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3份，双十二碳醇酯3份，钛酸钡2份，聚丙烯醇3份，助剂4份。
[0011 ]进一步的，所述助剂包括促进剂CZ，防老剂ODA，抗氧剂264，分散剂CNF。
[0012]—种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料的制备方法，包括如下步骤:
[0013](1)将低密度聚乙烯和高密度聚乙烯依次放在125_145°(:的开炼机上熔融塑化；
[0014](2)加入氮化铝，气相白炭黑和石墨烯，混炼l-3min;
[0015](3)再加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，双十二碳醇酯，钛酸钡，聚丙烯醇和助剂，继续熔融共混10_15min，挤出造粒，即得产品。
[0016]本发明的有益效果为:
[0017]本发明将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和低密度聚乙烯、高密度聚乙烯共混，得到的连续相共混体系混合物具有良好的柔软性能和可卷绕性能;共混体系混合物再和氮化铝，气相白炭黑，石墨烯，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，双十二碳醇酯，钛酸钡，聚丙烯醇和其余助剂复合，使得材料的PTC特性稳定，使用寿命长。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
[0019]实施例1:
[0020]一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物22份，低密度聚乙烯18份，高密度聚乙烯32份，氮化铝4份，气相白炭黑5份，石墨烯6份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3份，双十二碳醇酯3份，钛酸钡2份，聚丙烯醇3份，促进剂CZ 1.5份，防老剂0DA0.5份，抗氧剂2641份，分散剂CNF I份。
[0021]其制备方法，包括如下步骤:
[0022](1)将低密度聚乙烯和高密度聚乙烯依次放在125_145°(:的开炼机上熔融塑化；
[0023](2)加入氮化铝，气相白炭黑和石墨烯，混炼l_3min;
[0024](3)再加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，双十二碳醇酯，钛酸钡，聚丙烯醇和助剂，继续熔融共混10_15min，挤出造粒，即得产品。
[0025]实施例2:
[0026]一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物18份，低密度聚乙烯20份，高密度聚乙烯24份，氮化铝3份，气相白炭黑3份，石墨烯8份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯I份，双十二碳醇酯4份，钛酸钡2份，聚丙烯醇4份，促进剂CZ I份，防老剂ODA 0.2份，抗氧剂2640.4份，分散剂CNF 0.4份。
[0027]其制备方法同实施例1。
[0028]实施例3:
[0029]一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份，低密度聚乙烯15份，高密度聚乙烯32份，氮化铝2份，气相白炭黑5份，石墨烯5份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3份，双十二碳醇酯3份，钛酸钡3份，聚丙烯醇2份，促进剂CZ I份，防老剂ODA I份，抗氧剂2641份，分散剂CNF I份。
[0030]其制备方法同实施例1。
[0031]实施例4:
[0032]一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物25份，低密度聚乙烯24份，高密度聚乙烯36份，氮化铝5份，气相白炭黑6份，石墨烯10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯5份，双十二碳醇酯6份，钛酸钡4份，聚丙烯醇6份，促进剂CZ 2份，防老剂ODA I份，抗氧剂264 I份，分散剂CNF 2份。
[0033]其制备方法同实施例1。
[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】
1.一种基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-25份，低密度聚乙烯15-24份，高密度聚乙烯24-36份，氮化铝2-5份，气相白炭黑3-6份，石墨烯5-10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-5份，双十二碳醇酯3-6份，钛酸钡2-4份，聚丙烯醇2-6份，助剂2-6份。2.如权利要求1所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物18-20份，低密度聚乙烯15-20份，高密度聚乙烯24-32份，氮化铝2-3份，气相白炭黑3-5份，石墨烯5-8份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯1-3份，双十二碳醇酯3-4份，钛酸钡2-3份，聚丙烯醇2-4份，助剂2-4份。3.如权利要求1所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物20-25份，低密度聚乙烯20-24份，高密度聚乙烯32-36份，氮化铝3-5份，气相白炭黑5-6份，石墨烯8-10份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3-5份，双十二碳醇酯4-6份，钛酸钡3-4份，聚丙烯醇4-6份，助剂4_6份。4.如权利要求1所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料:苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物22份，低密度聚乙烯18份，高密度聚乙烯32份，氮化铝4份，气相白炭黑5份，石墨烯6份，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯3份，双十二碳醇酯3份，钛酸钡2份，聚丙烯醇3份，助剂4份。5.如权利要求1-4中任一项所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料，其特征在于，所述助剂包括促进剂CZ，防老剂ODA，抗氧剂264，分散剂CNF。6.—种如权利要求1-4中任一项所述的基于石墨烯的柔软高分子PTC材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将低密度聚乙烯和高密度聚乙烯依次放在125-145°C的开炼机上熔融塑化； (2)加入氮化招，气相白炭黑和石墨稀，混炼l_3min； (3)再加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，双十二碳醇酯，钛酸钡，聚丙烯醇和助剂，继续熔融共混10_15min，挤出造粒，即得产品。
【文档编号】C08K3/28GK106046510SQ201610659183
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月11日 公开号201610659183.7, CN 106046510 A, CN 106046510A, CN 201610659183, CN-A-106046510, CN106046510 A, CN106046510A, CN201610659183, CN201610659183.7
【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