[發明專利]一種基于熱塑性硫化膠的NTC材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310476561.4
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103554680A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王兆波;李帥
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L23/06;C08L23/08;C08L23/14;C08L23/28;C08L9/02;C08L9/06;C08L7/00;C08L9/00;C08L77/00;C08L27/06;C08L25/06;C08L55/02
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 王志義

技術領域

本發明涉及一種NTC（負溫度系數，Negative?Temperature?Coefficient）材料的制備方法，具體涉及一種基于熱塑性硫化膠的NTC材料的制備方法，具體地說，涉及一種將導電材料分散于熱塑性硫化膠的樹脂連續相而獲得的一種具有橡膠柔韌性、導電性能可控的高分子NTC材料的制備方法。

背景技術

NTC材料指的是隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象的材料。常見的NTC材料是由錳、鈷、鎳和銅等具有半導體性質的金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷的工藝制造而制備。這類材料在溫度比較低時，氧化物材料中的載流子（電子和孔穴）數目相對較少，并導致材料自身的電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數目增加，材料的電阻值發生明顯的降低。NTC材料制備的熱敏電阻器可廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合。在所見報道的NTC材料中，存在著密度高、成型工藝復雜、材料無柔韌可卷曲性等問題。

高分子基導電材料是以高分子材料為基體，通過與一定數量的導電物質復合而制備的材料，兼有高分子的低密度、良好加工成型性、工藝簡單、電阻率可調范圍大、價格低等優點。導電物質包括炭黑、石墨、膨脹石墨、碳納米管、碳纖維、金屬粉末（如銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉、不銹鋼粉）以及表面鍍有金屬的陶瓷微珠、玻璃微珠中的一種或一種以上材料的混合物。高分子基PTC(正溫度系數，Positive?Temperature?Coefficient)材料在過去的三十多年里獲得了廣泛的使用，PTC材料隨著溫度的升高，電阻由小變大，由導體轉變成絕緣體；在PTC材料的制備過程中，總要想辦法消除或抑制在升溫過程中產生PTC行為之后發生的NTC行為。

到目前為止，基于高分子基的NTC材料的制備極少涉及，尚沒有真正意義上的基于彈性體的NTC材料被實際應用。

發明目的及發明內容

本發明針對目前的NTC材料密度高、脆性大、不可卷曲、成型工藝復雜等問題，提出了一種基于熱塑性硫化膠的NTC材料的制備方法，該方法簡單，導電性控制容易，成型性好，制品柔韌可卷曲，并賦予了良好的批量生產可行性。

本發明提供了一種基于熱塑性硫化膠的NTC材料的制備方法，包括下列順序步驟：

（1）通過混煉工藝，將橡膠與硫化劑、促進劑、活化劑、防老劑、防焦劑、填料、軟化油等助劑混合均勻，制成混煉膠；

（2）將熱塑性樹脂在高溫混合器具中熔融塑化，加入導電材料，在剪切力場作用下實現導電材料在熱塑性樹脂中的均勻分散；

（3）將混煉膠加入高溫混合器，并與熔融的且已分散了導電材料的熱塑性樹脂在溫度場和剪切力場作用下進行動態硫化；

（4）動態硫化完成后，取出動態硫化產物，根據需要進行熱塑性成型。

其中，所述的橡膠可選擇一種或多種，所述的橡膠是天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠及氯化聚乙烯橡膠中的任意一種或其任意組合；混煉設備是開放式煉膠機、密煉機、螺桿式擠出機或轉矩流變儀。

所述的熱塑性樹脂是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的一種；所述的導電材料是炭黑、石墨、膨脹石墨、碳納米管、碳纖維、金屬粉末以及表面鍍有金屬的陶瓷微珠、玻璃微珠中的任意一種或其任意組合。

優選方案：所述的橡膠是乙丙橡膠；所述熱塑性樹脂是聚乙烯及聚丙烯中的一種；所述導電材料是炭黑及碳納米管的一種。

所述的高溫混合器包括雙輥開煉機、密煉機、螺桿式擠出機或轉矩流變儀；對于結晶性熱塑性塑料，高溫混合器中的溫度應高于其熔點30～50℃；對于非晶態的熱塑性塑料，高溫混合器中的溫度應高于其玻璃化轉變溫度50～80℃。

所述動態硫化的時間應控制為混煉膠在高溫混合器中的溫度條件下，采用硫化曲線測試儀器所測試的混煉膠的正硫化時間。

在高溫混合器中，所述熱塑性樹脂與混煉膠的質量比例控制在1:1～2.5。

控制導電材料在熱塑性樹脂中的加入量，在室溫條件下，使其動態硫化產物的體積電阻率處于半導體的區域(10³～10⁸Ω·cm)。