[發明專利]基于聚苯胺的PTC電阻及其制備方法

有效

• 申請號: 201610437930.2
• 申請日: 2016-06-18
• 公開（公告）號: CN106158176B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 肖旭東;汪澤
• 申請（專利權）人: 蕪湖長啟爐業有限公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及PTC材料，具體地，涉及一種基于聚苯胺的PTC電阻及其制備方法。

背景技術

PTC電阻指的是正溫度系數熱敏電阻，簡稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。PTC電阻根據其材料屬性進行劃分，可以分為陶瓷PTC電阻和高分子PTC電阻。

陶瓷PTC電阻具有優異的機械強度和電阻穩定性，可以在較高溫度下使用；但是其也具有不足之處，便是在較低溫度下的電阻率較大，如室溫電阻率在20-2.0×10⁴Ω·m，并且剛性大、成型工藝復雜且難以制成帶狀。高分子PTC電阻具有優異的電學和成型加工的性能且成本低；但是，其電阻率的穩定性較差以及加工重現性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于聚苯胺的PTC電阻及其制備方法，通過該方法制得的PTC電阻具有優異的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性，同時該制備方法具有操作簡便、原料易得和條件溫和的優點。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于聚苯胺的PTC電阻的制備方法，該制備方法包括：

1)將鈦酸鋇、鈦酸鉛和氧化鈮置于堿液中浸泡，接著過濾并取濾餅清洗，然后將清洗后的濾餅置于氨基酸溶液中進行改性以得到改性組合物的工序；

2)將石墨烯分散于水中，接著加入對氨基苯磺酸和五氧化二釩進行磺化反應以得到磺化石墨烯的工序；

3)在保護氣的存在下：將聚苯胺和馬來酸酐枝接聚乙烯溶解于有機溶劑中，接著向體系中加入改性組合物、磺化石墨烯和碳納米管并進行超聲震蕩，然后蒸發去除有機溶劑以得到基于聚苯胺的PTC電阻的工序。

本發明還提供了一種基于聚苯胺的PTC電阻，該PTC電阻通過上述的方法制備而得。

通過上述技術方案，本發明首先通過對有鈦酸鋇、鈦酸鉛和氧化鈮組成的組合物進行表面改性，進而使得組合物的表面修飾有氨基酸基團；接著對石墨烯的表面進行改性，進而使得制得的磺化石墨烯的表面富集有對氨基苯磺基；最后，在聚苯胺和馬來酸酐枝接聚乙烯組成的溶液中，使得改性組合物相互接觸反應磺化石墨烯，同時反應物與碳納米管在溶液中均勻地分散，最終將有機溶劑去除便得到了基于聚苯胺的PTC電阻。通過該方法制得的PTC電阻兼具陶瓷PTC電阻和高分子PTC電阻的優點，即具有優異的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性。另外，該制備方法具有操作簡便、原料易得和條件溫和的優點。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

本發明提供了一種基于聚苯胺的PTC電阻的制備方法，該制備方法包括：

1)將鈦酸鋇、鈦酸鉛和氧化鈮置于堿液中浸泡，接著過濾并取濾餅清洗，然后將清洗后的濾餅置于氨基酸溶液中進行改性以得到改性組合物的工序；

2)將石墨烯分散于水中，接著加入對氨基苯磺酸和五氧化二釩(起催化劑的作用)進行磺化反應以得到磺化石墨烯的工序；

3)在保護氣的存在下：將聚苯胺和馬來酸酐枝接聚乙烯溶解于有機溶劑中，接著向體系中加入改性組合物、磺化石墨烯和碳納米管并進行超聲震蕩，然后蒸發去除有機溶劑以得到基于聚苯胺的PTC電阻的工序。

在本發明的工序1)中，各物料的用量可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的PTC電阻的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性，優選地，在工序1)中，相對于100重量份的鈦酸鋇，鈦酸鉛的用量為23-34重量份，氧化鈮的用量為35-41重量份。

在本發明的工序1)中，鈦酸鋇、鈦酸鉛和氧化鈮的粒徑可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的PTC電阻的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性，優選地，在工序1)中，鈦酸鋇、鈦酸鉛和氧化鈮的粒徑各自獨立地為0.1-0.5mm。

在本發明的工序1)中，堿液的種類可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的PTC電阻的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性，優選地，在工序1)中，堿液的pH為12-14，并且為氫氧化鈉溶液和/或氫氧化鉀溶液。

在本發明的工序1)中，浸泡的具體條件可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的PTC電阻的機械強度、電阻穩定性、加工性能和重現性，優選地，在工序1)中，浸泡至少滿足以下條件：浸泡溫度為40-60℃，浸泡時間為2-4h。