专利名称：聚合物热敏电阻材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及热敏电阻材料及其制备方法，尤其涉及聚合物热敏电阻材料及其制备方法。
绝大多数聚合物如聚乙烯、聚丙烯、橡胶等是绝缘性的，但一旦这些材料中掺入导电粉末如炭黑、金属及金属氧化物等，便会具有导电性。具有正温度系数(PTC)特性的聚合物导电材料，首先于1948年发现(UK，604695)，该类材料的电阻随温度的升高而增大，且在接近聚合物基体熔点附近，急剧升高，跃迁达几个乃至十几个数量级，从而具有开关特性，当时这种特性并未引起重视，直到60年代由Kohler(US，3243753)重新发现。由于该类材料除具有聚合物材料的诸多优点外，还具有较大的导电性范围，且制作简便，价格低廉，随之成为研究和开发的热点。从近来研究和应用的实例来看，主要用于自动限温加热器，温度补偿和测量过热以及过电流保护器等方面。
然而，该类材料在温度上升到其溶点以上时，会出现NTC现象，即随温度上高，电阻反而减少，这大大限制了它的用途，特别是对于用着自限温加热器及过电流保护器来说是致命的。各国研究者们采取了一些方法来抑制或消除NTC现象。其中最常用的方法为交联(Narkis M.，J.Appl.Polym.Sci.，29，16391984)，聚合物链交联后，形成网络，一定程度上阻碍了高温时炭黑的流动性，从而提高了导电结构的稳定性。通常，交联可以用化学交联和辐射交联，对PTC类热敏材料，交联最好在不高于室温的条件下进行，从迄今应用实例来看，辐射交联被认为是最好的方法。但辐射交联存在以下几方面问题(1)基于辐照源的穿透能力，产品的尺寸、厚度及成型将会受到限制；(2)投资大，运行及维护均不便。
本发明的目的是提供一种聚合物热敏电阻材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采取下列措施，聚合物热敏电阻材料制备方法，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相变材料(PCM) 10～45wt％D抗氧剂(AO)0.01～1.0wt％E无机填料 4～15wt％F金属离子抑制剂0.01～1.0wt％其制备方法为将双辊混炼机辊温加热至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混炼10～30分钟，下料，冷却，切料。
聚合物热敏电阻材料，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相变材料(PCM) 10～45wt％D抗氧剂(AO)0.01～1.0wt％E无机填料 4～15wt％F金属离子抑制剂0.01～1.0wt％本发明的优点是所制得的聚合物PTC导电材料，具有良好的高温稳定性，无需化学或辐射交联，其NTC特性得到有效的抑制，该材料可作为自限温加热器等的发热材料及过电流保护元件的材料。
下面结合实施例作详细说明。
聚合物热敏电阻材料的制备方法，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相变材料(PCM) 15～40wt％D抗氧剂(AO)0.1～0.8wt％E无机填料 6～12wt％F金属离子抑制剂0.05～0.8wt％其制备方法为将双辊混炼机辊温加热至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混炼10～30分钟，下料，冷却，切料。
聚合物热敏电阻材料，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE) 60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相变材料(PCM) 15～40wt％D抗氧剂(AO) 0.1～0.8wt％E无机填料 6～12wt％F金属离子抑制剂 0.05～0.8wt％A料分子量Mn＝25.000～45.000，结晶度20％～70％，密度d为0.918～0.922g/cm3。B料可以为槽黑、炉黑、乙炔黑等工业炭黑，其平均粒径D为20～150nm，最佳平均粒径D为25～70nm，表面积S为20～180m2/g，最佳表面积S为30～100m2/g。C料选用季戊四醇，其相转变温度大于A料的熔化温度。D料选用烯烃类聚合物常用的胺类及酚类抗氧剂，如抗氧剂-1010，抗氧剂-2246，抗氧剂CA等。E料选用TiO2、ZnO、CaCO3及粘土，粒料粒径d＜1μm。F料选用酰肼类化合物。
本发明加入一类相变材料于PTC材料中，由于该类材料的相变吸热，阻碍或延缓材料温度的升高，提高材料的高温稳定性，从而抑制NTC现象的发生，常见的该类材料有如金属镓、锡、铋-锡-锌合金、季戊四醇、2.2-二甲基丙三醇等。作为PTC材料的相关组份，须满足以下三点(1)其相变温度必须高于PTC材料的开关温度；(2)相变材料必须与PTC材料有良好的相容性；(3)相变材料对PTC材料电性能无较大的影响。
实施例A，低密度聚乙烯(LDPE) 50gB，乙炔黑(ECB) 20gC，季戊四醇30gD，抗氧剂CA0.2g
E，ZnO4gF，N-水杨叉-N′-水杨酰肼 0.3g以上配方按上述制备方法，可制得室温(25℃)电阻率为0.1Ω·m的PTC材料。
权利要求
1.一种聚合物热敏电阻材料的制备方法，其特征在于其配比为A低密度聚乙烯(LDPE) 50～80wt％B炭黑(CB)10～35wt％C相变材料(PCM) 10～45wt％D抗氧剂(AO) 0.01～1.0wt％E无机填料4～15wt％F金属离子抑制剂 0.01～1.0wt％其制备方法为将双辊混炼机辊温加热至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混炼10～30分钟，下料，冷却，切料。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物热敏电阻材料的制备方法，其特征在于，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相变材料(PCM) 15～40wt％D抗氧剂(AO)0.1～0.8wt％E无机填料 6～12wt％F金属离子抑制剂0.05～0.8wt％其制备方法为将双辊混炼机辊温加热至90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混炼10～30分钟，下料，冷却，切料。
3.一种按照上述方法制备的聚合物热敏电阻材料，其特征在于其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)50～80wt％B炭黑(CB) 10～35wt％C相变材料(PCM) 10～45wt％D抗氧剂(AO)0.01～1.0wt％E无机填料 4～15wt％F金属离子抑制剂0.01～1.0wt％
4.根据权利要求3所述的一种按照上述方法制备的聚合物热敏电阻材料，其特征在于，其配比为A低密度聚乙烯(LDPE)60～75wt％B炭黑(CB) 15～30wt％C相变材料(PCM) 15～40wt％D抗氧剂(AO)0.1～0.8wt％E无机填料 6～12wt％F金属离子抑制剂0.05～0.8wt％
5.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料及其制备方法，其特征在于，A料分子量Mn＝25.000～45.000，结晶度20％～70％，密度d为0.918～0.922g/cm3。
6.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料其及制备方法，其特征在于，B料平均粒径D为20～150nm，最佳平均粒径D为25～70nm，表面积S为20～180m2/g，最佳表面积S为30～100m2/g。
7.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料其及制备方法，其特征在于，C料选用季戊四醇，其相转变温度大于A料的熔化温度。
8.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料其及制备方法，其特征在于，D料选用胺类及酚类抗氧剂。
9.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料其及制备方法，其特征在于，E料选用TiO2、ZnO、CaCO3及粘土，粒料粒径d＜1μm。
10.根据权利要求1或3所述的一种聚合物热敏电阻材料其及制备方法，其特征在于，F料选用酰肼类化合物。
全文摘要
本发明公开了一种聚合物热敏电阻材料及其制备方法。其材料配比为A.低密度聚乙烯50～80wt％，B.炭黑10～35wt％，C.相变材料10～45wt％，D.抗氧剂0.01～1.0wt％，E.无机填料4～15wt％，F.金属离子抑制剂0.01～1.0wt％，其制备方法为将双辊混炼机辊温加热到90～160℃，加入A，熔化后，依次加入C、D、E、F、B混炼10～30分钟，下料，冷却，切料。本发明制得的材料具有良好的高温稳定性，无需化学或物理交联，其NTC特性得到有效的抑制。
文档编号H01C7/02GK1132398SQ9512092
公开日1996年10月2日 申请日期1995年12月1日 优先权日1995年12月1日
发明者张静, 袁丽青 申请人:杭州富阳华源电热有限公司