[發明專利]阻燃型導電聚合物的組合物

有效

• 申請號: 200910048772.1
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101525495A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 王庚超;劉志軍;施靜蔚;李星瑋;張志平
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L23/20;C08K13/02;C08K3/32;C08K5/524;C08K3/02;C08K5/3492;C08K5/52;C08K5/521;C08K5/5317;C08K3/22
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳淑章

技術領域

本發明涉及一種導電聚合物的組合物，具體地說，涉及一種阻燃型、具有正溫度系數(Positive?Temperature?Coefficient，簡稱PTC)效應(或特性)的導電聚合物組合物。

背景技術

炭黑等導電填料填充結晶性聚合物所構成的具有PTC特性的導電高分子復合材料，具有易成型、成本低、可繞曲和PTC強度高等特點，可用于制造自控溫電熱帶和過電流保護器件等。

迄今，已有諸多專利報道了這類復合材料的組成和制備方法。如美國專利(US?3,914,363；US?4,318,881；US?4,514,620；US?5,068,518；US?5,143,649；US?6,660,795；US?6,773,634)，歐洲專利(EP?224903；EP?460790)，日本專利(JP昭58-212089；JP2003045704)，和中國專利(CN?87104932；ZL?97106304.4；ZL?02114762.0)等。上述專利所描述的PTC材料均存在著遇火易燃燒，阻燃效果差等缺點。而采用這類PTC材料制造的自控溫電熱帶通常又主要應用于石油、化工等易燃易爆場合，存在安全隱患。

鑒于此，研制一種阻燃型PTC導電聚合物組合物就成為本發明需要解決的技術問題。

發明內容

現有的PTC導電聚合物組合物主要由結晶性熱塑性聚合物、導電填料和助劑(如：抗氧劑、交聯敏化劑和/或無機填料)組成(CN?1167325A)，如簡單地將阻燃組分加入到現有的PTC導電聚合物組合物中，不僅不能獲得良好的阻燃性能，而且會降低導電聚合物組合物的PTC效應、甚至導致聚合物組合物的導電性下降。

本發明的發明人經廣泛及深入的研究發現：在現有PTC導電聚合物組合物中引入由磷系阻燃劑、氮系阻燃劑和金屬氫氧化物組成的復合阻燃組分和極性聚烯烴共聚物組分，能獲得不僅具有優異的阻燃性能，而且具備良好PTC效應(或特性)的導電聚合物組合物。

在燃燒時：磷系阻燃劑可充當酸源，生成的磷酸催化炭源脫水并形成炭層；氮系阻燃劑釋放出不燃氣體，既稀釋了氧和聚合物分解產生的可燃氣濃度，又可使炭層膨脹為泡沫炭層；金屬氫氧化分解放出的水既是冷卻劑，又是稀釋劑，脫水生成的金屬氧化物層既有良好的抑煙功能，又有利于誘導炭層的形成。總之，三種阻燃劑的協同效應，賦予復合材料優異的阻燃性能。

此外，極性聚烯烴共聚物組分的引入，改善了導電填料和阻燃劑在結晶性熱塑性聚合物(基體聚合物)中的分散性，從而使目標組合物具有良好的PTC效應(或特性)，同時使目標組合物具備良好力學性能。

本發明所提供的阻燃型PTC導電聚合物組合物，其是將由結晶性熱塑性聚合物(基體聚合物)、導電填料、助劑(如：抗氧劑、交聯敏化劑和/或無機填料)、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、金屬氫氧化物和極性聚烯烴共聚物組成的原料混合物置于混煉設備中混煉，混煉溫度高于所用結晶性熱塑性聚合物熔點20℃以上，混煉時間10分鐘～30分鐘，混煉后的混合物再經電子束或γ-射線輻照(輻照劑量5Mrad～80Mrad)交聯得目標組合物。

在本發明一個優選的技術方案中，以100重量份數的結晶性熱塑性聚合物計：磷系阻燃劑的用量為5重量份數～30重量份數，氮系阻燃劑的用量為10重量份數～40重量份數，金屬氫氧化物的用量為10重量份數～50重量份數，極性聚烯烴共聚物的用量為10重量份數～40重量份數。

在本發明的另一個優選技術方案中，所述的阻燃型PTC導電聚合物組合物的原料混合物由下列組分組成：

結晶性熱塑性聚合物???100重量份數

導電填料?????????????20重量份數～60重量份數

助劑?????????????????1重量份數～15重量份數

磷系阻燃劑???????????5重量份數～30重量份數

氮系阻燃劑???????????10重量份數～40重量份數

金屬氫氧化物?????????10重量份數～50重量份數

極性聚烯烴共聚物?????10重量份數～40重量份數。

在本發明又一個優選技術方案中，所述的磷系阻燃劑為選自：聚磷酸銨、亞磷酸三苯酯、雙酚A-二(磷酸二苯酯)、間苯二酚-雙(磷酸二苯酯)或紅磷中一種；

所述的氮系阻燃劑為選自：三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺焦磷酸鹽或三聚氰胺膦酸鹽中一種；

所述的金屬氫氧化物為氫氧化鋁或氫氧化鎂；