[發明專利]一種高分子基導電復合材料及釆用該復合材料制備自限溫伴熱電纜的方法

無效

• 申請號: 201310004135.0
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN103113668A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李貽連
• 申請（專利權）人: 安邦電氣集團有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L27/16;C08L23/06;C08L23/08;C08L23/16;C08L33/12;C08L51/06;C08K13/02;C08K3/04;C08K3/34;C08K3/26;C08K3/22;H01B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明一種涉及高分子基導電復合材料，本發明也涉及釆用該復合材料制備自限溫伴熱電纜的方法。?

背景技術

高分子基導電復合材料的電阻率具有隨溫度變化而變化的特性，當通電時，電路持續發熱，當發生過高溫現象時，其電阻會瞬間升高到一高阻值狀態，使電纜處于斷路狀態，以達到限溫的目的。因此，可將高分子導電復合材料制備成發熱芯帶應用到電纜中。?

高分子基導電復合材料一般由高分子基材和導電填料復合而成，導電填料宏觀上均勻分布于所述高分子基材中。高分子一般為聚烯烴及其共聚物，如聚乙烯或乙烯-丙烯共聚物等，而導電填料最常用的為炭黑或導電石墨。炭黑作導電填料的高分子基導電復合材料，由于炭黑特殊的聚集體結構且其表面具有極性基團，而高分子聚烯烴通常是表面無極性基團，呈現惰性，因而炭黑與高分子基體的粘結力較差。制備的伴熱電纜在發熱自限溫時，由于炭黑自團聚現象，回到常溫炭黑與高分子分相，高分子基體中由炭黑形成導電鏈隨著使用逐漸被破壞，常溫狀態電阻逐漸上升，發熱功率降低或劣化，降低了伴熱電纜的使用壽命和運行的可靠性。?

此外，由于導電電極是金屬，其表面呈極性，而高分子表面呈惰性，在包覆電極時，粘結力也相對較弱。在伴熱電纜發熱自限溫時，由于金屬與高分子材料熱膨脹率的巨大差異，回到常溫時，電極與高分子基導電復合材料之間的界面電阻也隨之增加，同樣影響到伴熱電纜的正常使用。?

目前，雖有添加各類偶聯劑來改善高分子與炭黑之間的粘結力，偶聯劑一端極性基團與炭黑反應，另一端有機基團與高分子形成物理“纏結”，從而減緩了高分子基體中炭黑的自團聚；但是，由于偶聯劑上是短鏈的有機基團，與高分子的長鏈分子之間的物理“纏結”力仍是較低。若較長時間處于高溫度的環境下，常溫電阻仍會大幅升高，影響其使用壽命和運行的有效性。此外，偶聯劑對炭黑的表面處理工藝也相對較復雜，成本也較高。?

發明內容

本發明旨在提供一種電氣特性穩定、使用壽命長的高分子基導電復合材料，本發明還提供釆用該復合材料制備自限溫伴熱電纜的方法，該制備方法工藝簡單、成本低廉。?

本發明之一是揭示一種高分子基導電復合材料，其包含由結晶性高分子、導電填料、無機填料和加工助劑混合制備而成，各組分的體積百分比如下：?

（1）具體的，上所述第一結晶性高分子的體積百分比大于15%，優選為大于25%，更優為大于35%；第二結晶性高分子的體積百分比小于50%，優選為小于45%，更優為小于40%；導電填料的體積百分比大于25%，優選大于30%，更優為大于35%；無機填料的體積百分比小于30%，優選小于25%，更優為小于20%。?

（2）在上述方案的基礎之上，第一結晶性高分子為聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的一種或多種，其中聚乙烯為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯或高密度聚乙烯，聚乙烯的熔融指數選為0.1~15.0?g/10min，優選為0.3~10.0g/10min；聚乙烯的維卡軟化點選95℃，優選為100℃。?

（3）在上述方案的基礎之上，第二結晶性高分子為上述第一結晶性高分子單體表面接枝極性單體的高分子、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-丙烯酸、乙烯-丙烯酸乙酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯和乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或多種；其中，聚乙烯（聚丙烯）接枝馬來酸酐（丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯），接枝率為0.2~10.0，熔融指數為5~300g/10min。?

（4）在上述方案的基礎之上，導電填料為炭黑或石墨，其中炭黑的粒徑為10nm～10μm，優選30nm~1um，其吸碘值40～300cc/kg，BET氮氣吸附法比表面積30~80m²/g。?

（5）在上述方案的基礎之上，無機填料為增強炭黑、層狀納米蒙脫土、納?米或微米碳酸鈣、氧化鎂、氧化鋁和氧化鋅的一種或幾種。其中，增強炭黑粒徑為60~150nm，其鄰苯二甲酸二丁酯吸收值50~120cc/100g，BET氮氣吸收比表面積小于30m²/g；其他無機填料為層狀納米蒙脫土、納米或微米碳酸鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鋅，粒徑優先選用小于1um。?