CN103804826A

CN103804826A - 一种聚偏氟乙烯／炭黑ptc复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103804826A
Application number: CN201210451917.4A
Authority: CN
Inventors: 李贻连
Original assignee: ANBANG ELECTRICAL GROUP Co Ltd
Current assignee: ANBANG ELECTRICAL GROUP Co Ltd
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明公开了一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料，所述PTC复合材料由下述重量百分比的组分组成：PVDF为60～70%；粒径为40～60nm的低结构通用炭黑10～20%；粒径为60～100nm的高结构半补强炭黑 5～10%；抗氧剂1010为1～3%；交联敏化剂TAlC为5～10%。由本发明制备的伴热电缆有良好的电阻稳定性和老化性能，在高温下的功率接近于0w/h，具有优异的安全可靠性。

Description

一种聚偏氟乙烯/炭黑PTC复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚合物PTC材料，具体涉及一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料，本发明还涉及该PTC复合材料的制备方法。

背景技术

PTC (Positive Temperature Coefficient)材料是具有正温度系数的导电热敏材料，在较窄的温度范围内，该材料的电阻率会随着温度的上升急剧增加(可增大1.5～1.8个数量级)。即存在着一个使其导电性发生剧变的温度(居里温度Tc，在这一温度以下它有半导体的特性，而在这一温度以上却转呈绝缘体特性)。利用这一特性制成的自控加热元件，在施加一定交流或直流电压后，能迅速升温，电阻也迅速增大，并恒定在预定温度，从而起到调温功能和灵敏的开关效应。

聚合物基PTC材料以高分子材料为基体，通过加入导电填料(炭黑、碳纤维、金属粉末、金属纤维等)，采用分散复合、层积复合以及形成表面导电膜等方式而制得的一种多相复合高分子导电体系。最常用的聚合物基PTC材料是聚乙烯/炭黑(PE/CB)体系，其居里温度在110～120℃之间。但由于聚乙烯的熔融温度较低，为非极性，长期使用的发热稳定性差，以至会失去PTC导电行为。因而需要研究开发新的复合导电体系以适应稳定好、使用寿命长的高温智能PTC自控温加热电缆。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐高温、耐腐蚀、阻燃的聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料。

本发明的上述目的是通过如下方案实现的：

一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料，所述PTC复合材料由下述重量份的组分组成：PVDF为60～70%；粒径为40～60nm的低结构通用炭黑10～20%；粒径为60～100nm的高结构半补强炭黑 5～10%；抗氧剂1010为1～3%；交联敏化剂TAlC为5～10%。

进一步优选地，上述PTC复合材料由下述重量份的组分组成：PVDF为65%；粒径为50nm的低结构通用炭黑15%；粒径为80nm的高结构半补强炭黑 10%；抗氧剂1010为2%；交联敏化剂TAlC为8%。

一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料的制备方法，包括如下步骤：按配方百分比含量准确称取各组分，控制炼塑机辊筒温度为150～200℃，加入PVDF，待熔融包辊后，再加入其它组分，混炼均匀后出薄片备用；控制平板硫化机温度为200～250℃左右．将裁切好的薄片预热软化后，置于伴热电缆试样模具中，安放好两根铜芯后合模，热压成型，压力5～15 MPa，时间为10～20 min，再经冷压定型，压力5～15MPa，时间10～20 min，从而制得内含两根平行放置的间距为5～10mm的铜芯伴热电缆。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明具有良好的PTC性质，经测试其轴向电阻均匀性良好，电阻离散度小，连续通电1000hr，温度、功率及电阻均无明显下降趋势，经按国标测试拉伸性能、弯曲性能及浸油老化性等均未发现下降趋势。本发明制备伴热电缆时，无需特别设备，由本发明制备的伴热电缆有良好的电阻稳定性和老化性能，在高温下的功率接近于0 w/h，具有优异的安全可靠性。

具体实施方式

实施例1

各组分的重量百分比如下：

PVDF为65%（在230℃，50 N 下，MFR 为7.9g／10 min，上海三爱富新材料股份有限公司生产）；粒径为50nm的低结构通用炭黑15%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL／g，南京江北炭黑厂生产）；粒径为80nm的高结构半补强炭黑 10%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15 mL／g，南京江北炭黑厂生产）；抗氧剂1010为2%；交联敏化剂TAlC为8%。

准确称取各组分，控制炼塑机辊筒温度为150～200℃，加入PVDF，待熔融包辊后，再加入其它组分，混炼均匀后出薄片备用；控制平板硫化机温度为200～250℃左右．将裁切好的薄片预热软化后，置于伴热电缆试样模具中，安放好两根铜芯后合模，热压成型，压力10 MPa，时间为15 min，再经冷压定型，压力10 MPa，时间15min，从而制得内含两根平行放置的间距为8 mm的铜芯伴热电缆。

长期通电运行实验：试管规格300×25mm，内充甲基硅油，外用玻璃棉保温，取电缆1m，裁成4根25cm电缆，并联捆绑在试管周围。在220V、50Hz交流电压下连续运行3600h，每24 h记录一次电流、电压和油温的变化。结果显示：随着通断电循环次数增加，加热电缆的室温电阻初期有所增加，约增5倍左右，之后趋于稳定，变化率小于4～5％，说明本发明制备的伴热电缆有良好的电阻稳定性，老化性能好。

自限温度测定：将与220V、50Hz交流电连接的伴热电缆试样放入内装有硅油、外面绝热保温的试管内，记录温度-时间变化值、自限温度取发热24 h后的恒定温度。加热电缆经7200 h运行试验的功率约17±1w／m (23℃条件下测定)，发热温度为135±5℃，具有良好的限温加热作用，通电过程中不需继电器等控制元件，依靠材料自身的功率，电阻对环境温度的响应来实现温度控制，制得稳定发热温度135±5℃ ，发热功率17w／m的自控温加热电缆，在高温下的功率接近于0 w/h，具有优异的安全可靠性。

实施例2

各组分的重量百分比如下：

PVDF为70%（在230℃，50 N 下，MFR 为7.9g／10 min，上海三爱富新材料股份有限公司生产）；粒径为50nm的低结构通用炭黑12%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL／g，南京江北炭黑厂生产）；粒径为80nm的高结构半补强炭黑 5%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15mL／g，南京江北炭黑厂生产）；抗氧剂1010为3%；交联敏化剂TAlC为10%。

实施例3

各组分的重量百分比如下：

PVDF为70%（在230℃，50 N 下，MFR 为7.9g／10 min，上海三爱富新材料股份有限公司生产）；粒径为50nm的低结构通用炭黑20%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL／g，南京江北炭黑厂生产）；粒径为80nm的高结构半补强炭黑 5%（N660型，比表面积35 m²／g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15mL／g，南京江北炭黑厂生产）；抗氧剂1010为2%；交联敏化剂TAlC为3%。

Claims

1. 一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料，其特征在于所述PTC复合材料由下述重量百分比的组分组成：

PVDF 60～70%

粒径为40～60nm的低结构通用炭黑 10～20%

粒径为60～100nm的高结构半补强炭黑 5～10%

抗氧剂1010 1～3%

交联敏化剂TAlC 5～10%。

2.根据权利要求1所述的一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料，其特征在于所述PTC复合材料由下述重量百分比的组分组成：

PVDF 65%

粒径为50nm的低结构通用炭黑炭黑 15%

粒径为80nm的高结构半补强炭黑 10%

抗氧剂1010 2%

交联敏化剂TAlC 8%。

3.一种聚偏氟乙烯／炭黑PTC复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：按配方准确称取各组分，控制炼塑机辊筒温度为150～200℃，加入PVDF，待熔融包辊后，再加入其它组分，混炼均匀后出薄片备用；控制平板硫化机温度为200～250℃左右．将裁切好的薄片预热软化后，置于伴热电缆试样模具中，安放好两根铜芯后合模，热压成型，压力5～15 MPa，时间为10～20 min，再经冷压定型，压力5～15 MPa，时间10～20 min，从而制得内含两根平行放置的间距为5～10 mm的铜芯伴热电缆。