[發明專利]具有正電阻溫度系數的阻燃樹脂組合物

有效

• 申請號: 200410042532.8
• 申請日: 2004-05-21
• 公開（公告）號: CN100348694C
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 殷茜;趙振興;李社青;張立基;趙旭濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C09K21/14
• 分類號: C09K21/14;C08L23/06;C08L23/28;C08K5/04
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 李琰

技術領域

本發明涉及一種具有正電阻溫度系數(PTC)組合物，特別是具有阻燃特性的PTC組合物。

背景技術

當聚合物基體中摻入一定量的導電粒子，如炭黑，石墨，金屬氧化物等可以制成具有PTC效應(即Positive?Temperature?Coefficient)的有機PTC材料。這種材料的顯著特點是其電阻隨溫度變化呈非線性變化，并在臨界組成區域表現出獨特的PTC特性，由于隨溫度變化材料的結構和性能具有可回復性，當溫度升高或降低，材料發熱功率能自動沿曲線進行自我調節，因此，亦稱為“溫度記憶材料”，目前，有機PTC材料已廣泛用于制備自限溫加熱電纜，過電流保護元件等產品并應用于電子電器，汽車，計算機，醫療器械、石油化工、建筑等諸多領域。

自20世紀70年代PTC加熱電纜問世至今，美國、日本及歐洲國家已開發出具有商業用途的PTC加熱元件及保護元件，并形成系列化產品，同時也取得了數百篇專利，推動了伴熱技術的發展。目前，對PTC材料的研究多集中于新制品、新工藝的開發，未發現有專利涉及PTC材料阻燃性能的改善，但目前開發的低溫等級PTC導電材料通常選用LLDPE、HDPE等聚烯烴材料為基體樹脂，都為易燃材料，以PE為基料制得的自控溫伴熱帶在易燃易爆的石油化工場區使用會受到限制，現有的解決辦法是包覆阻燃護套，但考慮到傳熱問題，護套又不宜包覆過厚，而僅靠護套阻燃通常不能達到化工場區的阻燃要求。

本申請人曾在ZL97119459.9公開了一種低溫等級具有PTC特性的樹脂組合物，以LLDPE和/或粘接性樹脂為基料，與氟樹脂或聚酯樹脂配合，并將炭黑(CB)粒子接枝或表面處理而制得PTC材料，由該樹脂組合物制成的自控溫伴熱帶具有長期通電或通斷電穩定的特點；US6,303,866公開了一種自限溫加熱電纜及組合物，其組合物以極性聚烯烴、與聚醚、聚碳、或聚苯乙烯共混物(可相容的合金)為基體，填加CB導電粒子作為PTC材料，制備自限溫加熱帶，所制得的加熱帶不須交聯和熱處理，同時包覆以PP、PVDF為基料的阻燃護套，但未提到包覆阻燃護套后加熱帶的阻燃效果。JP11-283808公開了一種PTC組合物，以50～90％(重量百分比)不飽和聚酯或乙烯基酯為基體樹脂，填加5～30％的炭黑，同時填加＜20％阻燃劑，制成的PTC材料具有良好的通斷電穩定性，在通斷電前后室溫電阻率變化很小，但未涉及阻燃劑的種類及具體用量。CN1124746公開了一種抗靜電阻燃低密度聚乙烯軟管，以低密度聚乙烯為原料，其阻燃劑的組成為氯化聚乙烯30-35份，十溴二苯醚7-10份，三氯化銻6-12份，含水硼酸鋅12-24份(以低密度聚乙烯為100份計)。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有良好阻燃性，在長期通電或通斷電循環中PTC性能十分穩定的低溫等級的樹脂組合物，由此制備的自控溫伴熱帶可用于易燃易爆化工場區管道保溫，具有一定安全性。

通常認定氧指數OI＜22屬易燃材料，OI在22～26之間為難燃材料，具有自熄性，OI＞26則為極難燃材料具有很好的阻燃性。現有包覆阻燃護套后PTC電纜，在點燃后很難完全自熄，這是因為護套內的PTC材料并不具有阻燃性，僅靠相對較薄的護套難以實現材料的完全阻燃。發明人發現，若將大量阻燃劑填加到PTC材料中來提高材料的阻燃性能，會使材料的PTC強度下降，發熱控溫特性變差，甚至失去使用價值，因此，需要填加第三組分以維持材料原有的PTC特性。由此，發明人提出一種以線性低密度聚乙烯(LLDPE)為基料的阻燃PTC材料，具體組成為(各組分含量均以組合物為百分之百計)：

LLDPE??????????????30～60％

氯化聚乙烯(CPE)????10～30％

炭黑(CB)???????????15～25％

阻燃劑?????????????10～20％

其它助劑???????????5～10％

PTC基料一般應選擇結晶度較高的材料，對于結晶度較低的材料如低密度聚乙烯則不適用。這是因為在PTC材料中由于碳黑顆粒僅能分布于基體的非晶相中。

LDPE結晶度低，因此無定形區含量較多，形成連續導電通路所需的炭黑量會增加，因此滲透閥也就較高(在某個濃度下，炭黑填充的高分子材料的電阻急劇減小而呈現導電性，這個濃度稱為臨界濃度或滲透閥。)，材料的穩定性也極差。結晶度較高的高密度聚乙烯由于其彈性模量高，材料的撓性差，由此得到的PTC材料實際使用價值差。因此本發明選擇LLDPE作為PTC的基料。