[發明專利]具有負溫度系數效應的聚合物基溫敏電阻材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410759145.X
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104497394A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 代坤;趙帥國;李國杰;鄭國強;劉春太;申長雨
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L77/02;C08L51/06;C08K3/04
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 劉文娟;柯海軍

技術領域

本發明屬于導電高分子復合材料的制造技術領域，具體涉及一種具有負溫度電阻系數(NTC)特征的導電高分子復合材料的制備方法。

背景技術

導電高分子復合材料(Conductive?Polymer?Composites,CPCs)是指將導電填料(如石墨、炭黑(CB)、碳納米管(CNTs)、石墨烯等)加入到高分子基體中制成的功能性高分子材料。

目前，CPCs材料的溫敏特性已經引起了學術界和產業界的廣泛關注。一般情況下，CPC電阻率隨溫度的升高而逐漸增大，且在高分子熔點附近迅速升高，即表現出正溫度系數(PTC)阻抗特性。基于CPCs的PTC特性，CPCs已經被廣泛應用于制造自限溫加熱、電流和溫度過載保護裝置。PTC特性的主要機理是隨著溫度的升高，高分子基體膨脹，當在熔點附近，高分子晶體熔融，引起高分子體積急劇增大，從而破壞了導電填料形成的導電網絡。近年來，研究者報道了一些新奇的溫敏特性現象。例如Chen等制備了CB/尼龍6(PA6)/聚丙烯(PP)CPCs，其中CB選擇性分布在PA6相中，發現CPCs電阻率基本不隨溫度變化(Chen?GS，et?al.Journal?of?Applied?Polymer?Scicence，2008；114：1848-1855)；他們將這種新奇的溫敏特性歸結為PP的體積膨脹對PA6相中導電網絡的影響性較小。

近年來，有報道提出一種聚合物基負溫度系數(簡稱NTC)溫敏電阻材料，它是以聚合物材料為基體，加入炭黑、金屬粉、金屬氧化物等導電填料，經過分散復合、層積復合等方式處理后而形成的多相復合體系，其電阻率具有隨溫度升高而降低的特點；NTC溫敏電阻主要用于測量及電子電路的溫度補償，已廣泛用于家用電器、汽車以及工業生產設備的溫度傳感與控制；由于聚合物基NTC材料原料易得，加工成型簡單，室溫電阻率低，同時又具有高分子材料的許多優異性能，因而日益受到人們的重視。如公開號為CN102796333A公開了一種具有負溫度系數效應的聚偏氟乙烯基溫敏電阻材料的制備方法，其以聚對苯乙烯磺酸鈉接枝的石墨烯或負載納米銀的石墨烯為導電填料制備了聚偏氟乙烯基溫敏電阻材料；以解決現有聚合物基溫敏材料存在的導電相填充料高、室溫電阻率偏大、靈敏度偏低的問題。

發明內容

本發明提供一種新的具有負溫度系數效應的聚合物基溫敏電阻材料，所得電阻材料電學性能穩定，逾滲值低；且所得電阻材料的NTC特性可重復性好，便于長期使用。

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種具有負溫度系數效應的聚合物基溫敏電阻材料，其原料及其重量含量為：

聚合物1+聚合物2??????????88.5～96.9份

導電填料?????????????????0.1～1.5份

相容劑???????????????????3～10份；

并且，所述聚合物基溫敏電阻材料中導電填料分布在聚合物2相中；

其中，所述聚合物1的熔融指數≤7g/10min，聚合物2的熔融指數≥12g/10min，熔融指數按照GB/T?3682-2000測定；聚合物2的熱膨脹系數大于聚合物1的熱膨脹系數，導電填料為二維導電填料；聚合物1與聚合物2的質量配比為(3：7)～(7：3)。優選的，所述聚合物1的熔融指數≤6g/10min，聚合物2的熔融指數≥20g/10min。

進一步，所述聚合物1選自超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚苯乙烯(PS)中的至少一種；所述聚合物2選自尼龍6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍1010(PA1010)、尼龍610(PA610)、尼龍1212(PA1212)、聚甲醛(POM)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一種；所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)、馬來酸酐接枝超高分子量聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯中的至少一種；所述導電填料選自石墨烯、石墨或納米石墨片中的至少一種。

進一步，聚合物1+聚合物2為95.5份，聚合物1與聚合物2的重量配比為7︰3，相容劑的重量份數為3份，導電填料的重量份數為1.5份。

優選的，上述具有負溫度系數效應的聚合物基溫敏電阻材料中，所述聚合物1為UHMWPE，聚合物2為PA6，導電填料為石墨烯，相容劑為MAH-g-PE。