[發明專利]自限溫伴熱帶用聚合物基PTC復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310371877.7
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103396599A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 張文龍;戴亞杰;麻居清;萬育萍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08L31/04;C08K3/04;C08K3/24;C08K5/053;C08K5/17;C09K5/02
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術領域：

本發明涉及伴熱電纜技術領域，尤其是指一種自限溫伴熱帶用聚合物基PTC復合材料及其制備方法。

背景技術：

聚合物基PTC材料是以聚合物作為基體，炭黑、石墨、碳纖維、金屬等導電粒子作為填料通過共混制備而成的具有PTC效應的復合材料。具有價格低廉、加工成型容易、電學性能和力學性能高等優點，在伴熱、保溫、限流、傳感等領域有廣泛的應用，尤其是聚乙烯基PTC自控溫電纜在建筑、機場、道路橋梁的坡面及涵洞、輸油管道等的保溫領域都得到實際的應用。

聚乙烯基PTC自控溫電纜存在NTC效應明顯，NTC是影響PTC材料重演性和使用壽命的重要因素。目前PTC材料普遍存在重演性差，使用壽命短等問題嚴重阻礙了其應用。

發明內容：

本發明的目的是針對目前聚乙烯基PTC自控溫電纜存在NTC效應缺陷，提供一種能夠有效抑制NTC作用，具有良好的重演性，使用壽命長，穩定性良好的PTC復合材料；本發明的另一目的是提供該種PTC復合材料的制備方法。

本發明的目的是以如下方式實現的：一種自限溫伴熱帶用聚合物基PTC復合材料，它是由下述質量百分比的原料組成，低密度聚乙烯?55-65%、乙烯-醋酸乙烯共聚物20-25%、炭黑10-15%、鈦酸鋇2-5%、新戊二醇5-10%、三羥甲基乙烷5-10%、季戊四醇5-10%、三羥甲基氨基甲烷5-10%、二苯甲酮2-3%；其中，低密度聚乙烯牌號為18D，熔融指數為2.0g/min；乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯酯質量百分數為14%和51%。

自限溫伴熱帶用聚合物基PTC復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、稱取以下原料組成：

低密度聚乙烯質量百分數?55-65%、乙烯-醋酸乙烯共聚物質量百分數20-25%、炭黑質量百分數10-15%、鈦酸鋇質量百分數2-5%、新戊二醇質量百分數5-10%、三羥甲基乙烷質量百分數5-10%、季戊四醇質量百分數5-10%、三羥甲基氨基甲烷質量百分數5-10%、二苯甲酮質量百分數1-3%；

步驟2、將步驟1稱取的低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物按質量比分為?6:4分為兩份，將一份加入扭矩流變儀，在流變儀溫度140℃、轉速40r/min的條件下密煉3分鐘，使其熔融；??????

步驟3、在步驟2所得的熔體中加入炭黑、鈦酸鋇、二苯甲酮、新戊二醇等有機相變材料后，再加入步驟2中的另一份低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的初混物，在流變儀溫度140℃、轉速40r/min的條件下,密煉10分鐘出料；

步驟4、制作伴熱帶，將步驟3所得粒料通過螺桿擠出機包覆在兩根互相平行的銅導線上，然后采用⁶⁰Coγ射線進行輻照交聯后，給其包覆聚乙烯絕緣層，然后進行恒溫歸一化處理；處理溫度80攝氏度，處理時間2小時。

本發明的有益效果是：在傳統配方中加入新戊二醇、季戊四醇、三羥甲基氨基甲烷等相變儲熱材料作為NTC效應抑制劑能暫時吸收環境熱量，延緩NTC效應的發生，防止材料內部缺陷及雜質或外在因素引起的局部過熱，避免系統“熱崩潰”而加速老化，提高了材料的高溫穩定性和使用壽命；采用低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物為基體材料對提高材料的PTC強度和穩定性有著顯著作用；若單一采用聚乙烯基體，由于其為非極性聚合物，作為填料的極性粒子炭黑和鈦酸鋇在其中分布含量較低，使得材料的室溫電阻較高，從而其PTC強度較低；而采用低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物為基體材料，由于乙烯-醋酸乙烯共聚物為極性共聚物，其對極性填料炭黑、鈦酸鋇粒子體現良好的包容性，從而使得炭黑和鈦酸鋇在基體中分布含量增大，材料的室溫電阻相應降低，因而材料的PTC強度增大，穩定性增強；此外乙烯-醋酸乙烯共聚物具有非常優良的抗老化性和耐臭氧性，從而提高了復合材料的使用壽命；采用鈦酸鋇無機粒子不僅可以微調控材料的加熱功率，不影響復合體系的導電性，而且在升溫過程中由于鈦酸鋇顆粒的阻礙以及其正電性的吸引作用，抑制了導電粒子的附聚作用，從而提高了復合材料的穩定性；采用分步加料法，將填料加入到熔融的基體材料中，使得填料粒子充分的分散；避免了一次性加料中由于基體顆粒受熱不均勻，先融化的顆粒將炭黑及鈦酸鋇包裹在其中，影響了填料粒子的運動，進而被相繼融化的基體顆粒繼續包裹而產生填料粒子的大量團聚現象。

具體實施方式：