[發明專利]具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體及其制備方法

在審

• 申請號: 201410346093.3
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104130500A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 楊偉;馬麗鳳;包睿瑩;竇睿;劉正英;謝邦互;楊鳴波
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/16;C08L61/06;C08K13/02;C08K5/14;C08K5/134;C08K3/04
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體及其制備方法。

背景技術

正溫度系數(Positive?Temperature?Coefficient,PTC)效應是當導電復合材料的溫度升高到的某一特定轉變溫度附近時，其電阻率會在幾度或者十幾度的狹窄溫度范圍內發生5-10個數量級的突然增加，材料從導體轉變為半導體甚至是絕緣體的過程。具有PTC效應的聚合物基導電復合材料被廣泛應用于生產自控溫加熱電纜、溫度傳感器、限流器和微型開關等產品。PTC效應通常伴隨著一定程度的負溫度系數(Negative?Temperature?Coefficient,NTC)效應，這是與PTC效應截然相反的過程，即隨著材料溫度達到熔點后繼續升高，其電阻率下降的現象。伴隨著PTC效應出現的NTC效應是PTC材料在應用中存在的一大缺陷，在科學研究與實際應用中都在盡量減弱甚至消除其強度。

一般而言，導電粒子的加入會大幅降低材料的力學性能，尤其是韌性與延展性，這在實際應用中很大程度上限制了具有PTC效應的導電復合材料的應用。為此具有PTC效應且兼具良好回彈性與強度的導電復合材料具有重要的潛在應用價值。熱塑性硫化膠(TPV)，作為一種加工工藝和工程應用最成熟的彈性體，不僅具有優良的類橡膠的回彈性，同時具有可重復加工的良好使用前景。近年來，通過引入第三組分的方式拓寬TPV的應用受到研究者的持續關注。炭黑(CB)作為一種結構穩定性較高且成本較低的導電粒子廣泛應用于工業領域，由于其具有一定的比表面積，構建的導電網絡穩定，導電效率高等優點被作為廣泛的導電填料，而CB填充TPV導電復合材料是否可以作為一種新型的具有PTC效應的兼具平衡的力學與導電性能的功能材料至今未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體，本發明的有益效果是具有穩定的正溫度系數效應的同時，兼具平衡的回彈性與力學強度。其制備工藝簡單，易操作，成本低。

本發明的另一個目的是提供具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體的制備方法；

本發明所采用的技術方案是各組成成分質量百分比為：70-92wt％的熱塑性硫化膠，0.1～5wt％的硫化劑，0.1～0.5wt％的抗氧劑和8-30wt％的導電炭黑(CB)，以上各成分總和為100wt％。

進一步，所述熱塑性硫化膠由聚丙烯(PP)與三元乙丙橡膠(EPDM)按照質量比為30：70-50：50組成。

進一步，所述三元乙丙橡膠，其乙烯含量為40-75，第三單體為乙叉降冰片烯ENB，其含量為2-10。

進一步，所述硫化劑為酚醛樹脂、有機過氧化物或其復配體系。

進一步，所述有機過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或正丁基-4,5-雙(叔丁基過氧化)戊酸酯。

進一步，所述抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，即抗氧劑1010。

進一步，所述導電炭黑的粒徑為25-35nm，比表面積為50-250m²/g，鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值100-180mL/100g。

制作具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體的方法：準備70-92wt％的熱塑性硫化膠，0.1～5wt％的硫化劑，0.1～0.5wt％的抗氧劑和8-30wt％的導電炭黑(CB)，以上各成分總和為100wt％；將PP，EPDM與抗氧劑1010加入密煉機中，在70rpm，200℃條件下混煉3min后，加入硫化劑混煉5min，最后加入CB粒子混煉10min后取出，得到CB填充動態硫化膠導電彈性體。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

具有正溫度系數效應的聚合物基導電彈性體，其特征在于組成成分為70-92wt％的熱塑性硫化膠(其組分聚丙烯(PP)與三元乙丙橡膠(EPDM)的質量比為30：70-50：50)，0.1～5wt％的硫化劑，0.1～0.5wt％的抗氧劑和8-30wt％的導電炭黑(CB)組成，以上各成分總和為100wt％。

所述的聚丙烯為各種品級的聚丙烯；所述的三元乙丙橡膠，其乙烯含量為40-75，第三單體為乙叉降冰片烯ENB，其含量為2-10。

所述的硫化劑為酚醛樹脂、有機過氧化物或其復配體系；

所述的有機過氧化物為過氧化二異丙苯(DCP)或正丁基-4,5-雙(叔丁基過氧化)戊酸酯；