CN105017608A - 一种导电高分子材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电高分子材料及制备方法。按重量百分比包括乙烯-醋酸乙烯酯25.0～35.0％；碳纳米管3.0～10.0％；聚乙烯25.0～40.0％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0～15.0％；钛酸酯偶联剂0.1～1.0％；导电炭黑15.0～20.0％和抗氧剂0.1～1.0％。本发明使用压片法制备导电高分子材料，制备工艺简单，制备的导电高分子材料具有很好的力学性能和导电性，在低电压下具有很好的PTC效应，能够替代电加热元器件，具有安全、节能、易加工、成本低、制品轻便、可移动、可折叠等特点，可以广泛应用在地暖、壁暖、移动加热取暖等行业。

Description

一种导电高分子材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体为一种导电高分子材料及制备方法。
背景技术
导电高分子材料由于具有很好的正温度系数效应(PTC效应)，材料的电阻会随温度的升高而增加，通常用来替代金属制成电加热元器件。制备导电高分子材料时，通常是在基材中添加导电炭黑来实现的，这样一来由于加入大量的导电炭黑就会导致导电高分子材料的力学性能大幅度下降。而且很多高分子替代材料只有在比较高的电压下才能呈现很好的PTC效应，因此很容易导致在加热器元件使用过程中的安全性问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种导电高分子材料及制备方法，获得了一种力学性能和导电高，同时在低压下具有很好PTC效应的导电高分子材料。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种导电高分子材料，包括由以下重量百分比的各组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯25.0～35.0％；碳纳米管3.0～10.0％；聚乙烯25.0～40.0％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0～15.0％；钛酸酯偶联剂0.1～1.0％；导电炭黑15.0～20.0％和抗氧剂0.1～1.0％。
优先地，包括由以下重量百分比的各组分组成：乙烯-醋酸乙烯酯31.6％；碳纳米管8.0％；聚乙烯30.0％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物10.0％；钛酸酯偶联剂0.2％；导电炭黑20.0％和抗氧剂0.2％。
进一步地，碳纳米管的质量百分含量大于90％，碳纳米管的直径为5～50nm。
进一步地，乙烯-醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的质量百分含量在9.0～33.0％。
进一步地，还包括芳香剂，芳香剂添加量为0.1～1.0％。
进一步地，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA中的任意一种或任意两种或三种混合物。
一种制备权利要求1所述的导电高分子材料的方法：包括以下步骤：
(1)常温条件下，将配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，加入低混机中30～50rpm/min转速下搅拌5～15min，充分混匀；
(2)在低混机中继续加入配方量的碳纳米管、导电炭黑、钛酸酯偶联剂和抗氧剂，继续搅拌5～8min，充分混匀；
(3)混匀后的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机转速为80～200rpm/min，挤出温度为180～200℃；
(4)对成型粒进行烘干，烘干温度为70～80℃，时间为1～2h，烘干后获得导电高分子材料。
本发明采用压片法制备导电高分子材料，制备工艺简单。采用将碳纳米管和导电炭黑混合添加到高分子材料中，由于碳纳米管的特性制备的高分子材料具有很好的力学性能，而且碳纳米管分散在导电炭黑间构成共通导电通路使导电高分子材料的导电性提高。本发明的导电高分子材料在低电压24V～36V下具有很好的PTC效应，能够替代电加热元器件，使用安全、节能，具有易加工、成本低、制品轻便、可移动、可折叠等特点，可以广泛应用在地暖、壁暖、移动加热取暖等行业。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
导电高分子材料包括以下重量百分比的各组分组成：
在常温条件下使用压片法制备导电高分子材料，具体步骤如下：将上述配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，加入低混机混匀，低混机的转速为30～50rpm/min，搅拌5～15min；在低混机中继续加入上述配方量的碳纳米管、导电炭黑、钛酸酯偶联剂和抗氧剂，搅拌5～8min，将上述物料充分混匀；将混匀后的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机转速为80～200rpm/min，挤出温度为180～200℃；挤出后对成型粒进行烘干，烘干温度为70～80℃，时间为1～2h，烘干后获得导电高分子材料。
导电高分子材料在拉伸速率为50mm/min，温度为23℃时的拉伸强度为8～15MPa，断裂伸长率为835～1650％，弯曲模量为101～183MPa，表面电阻率为1.3×102～3.5×102Ω。在24～36V电压时，通电15～20min材料的温度达到70～80℃。
实施例2
根据实施例1中的导电高分子材料还包括重量百分比的下列组分：
芳香剂    0.1～1.0％
在常温条件下使用压片法制备导电高分子材料，具体步骤如下：将配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和芳香剂，加入低混机混匀，低混机的转速为30～50rpm/min，搅拌5～15min；在低混机中继续加入配方量的碳纳米管、导电炭黑、钛酸酯偶联剂和抗氧剂，搅拌5～8min，将上述物料充分混匀；将混匀后的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机转速为80～200rpm/min，挤出温度为180～200℃；挤出后对成型粒进行烘干，烘干温度为70～80℃，时间为1～2h，烘干后获得导电高分子材料。
导电高分子材料在拉伸速率为50mm/min，温度为23℃时的拉伸强度为8～15MPa，断裂伸长率为835～1650％，弯曲模量为101～183Mpa，表面电阻率为1.3×102～3.5×102Ω。在24～36V电压时，通电15～20min后材料的温度达到70～80℃。芳香剂可以为天然香料也可以为人工合成的高分子芳香剂。由于添加了芳香剂，制备的导电高分子材料的气味好闻，使用起来使人感觉更舒适。
实施例3
导电高分子材料包括以下重量百分比的各组分组成：
当配制1000g的导电高分子材料时，将乙烯-醋酸乙烯酯316g、聚乙烯300g和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物100g加入低混机中在50rpm/min转速下，搅拌10min；在低混机中继续加入碳纳米管8g、导电炭黑200g、钛酸酯偶联剂2g和抗氧剂2g，继续搅拌8min，充分搅拌混匀上述物料；将混匀后的物料经双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机转速100rpm/min，挤出温度为200℃；挤出后对成型粒进行烘干，烘干温度为80℃，时间为1～2h，烘干后获得导电高分子材料。
导电高分子材料在拉伸速率为50mm/min，温度为23℃时的拉伸强度为12MPa，断裂伸长率为953％，弯曲模量为164MPa，表面电阻率为1.73×102Ω。在24V电压下作用5min时，材料的温度在通电4min时就能够达到使用温度40℃，通电15min时达到75℃。
本发明的导电高分子材料，加入碳纳米管使导电高分子材料的导电性能提高，同时减少了导电炭黑的添加，减少了加工过程中在设备磨头部位杂质的析出。由于碳纳米管的加入提高了产品力学性能，产品可以制成1mm厚的制品， 产品轻、用料少、轻便，制品在包装、储存、运输、装卸、安装上的成本都会减少。产品的流动性提高，使产品易加工。本发明的导电高分子材料在低电压24V～36V下具有很好的PTC效应，能够替代电加热元器件，达到恒温采暖、导热的作用，因此具有使用安全、节能、易加工、成本低、制品轻便、可移动、可折叠等特点，可以广泛应用在地暖、壁暖、移动加热取暖等行业。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种导电高分子材料，其特征在于：包括以下重量百分比的各组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯25.0～35.0％；碳纳米管3.0～10.0％；聚乙烯25.0～40.0％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0～15.0％；钛酸酯偶联剂0.1～1.0％；导电炭黑15.0～20.0％和抗氧剂0.1～1.0％。
2.根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：包括以下重量百分比的各组分组成：
所述乙烯-醋酸乙烯酯为31.6％；所述碳纳米管为8.0％；所述聚乙烯为30.0％；所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物为10.0％；所述钛酸酯偶联剂为0.2％；所述导电炭黑为20.0％；所述抗氧剂为0.2％。
3.根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：所述碳纳米管的质量百分含量大于90％，所述碳纳米管的直径为5～50nm。
4.根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的质量百分含量在9.0～33.0％。
5.根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：还包括芳香剂，所述芳香剂添加量为0.1～1.0％。
6.根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA中的任意一种或任意两种或三种混合物。
7.一种制备权利要求1所述的导电高分子材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)常温条件下，将所述配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，加入低混机中30～50rpm/min搅拌5～15min，充分混匀；
(2)在低混机中继续加入所述配方量的碳纳米管、导电炭黑、钛酸酯偶联剂和抗氧剂，继续搅拌5～8min，充分混匀；
(3)混匀后的物料经双螺杆挤出机挤出造粒获得成型粒，双螺杆挤出机转速为80～200rpm/min，挤出温度为180～200℃；
(4)对所述成型粒进行烘干，烘干温度为70～80℃，时间为1～2h，烘干后获得导电高分子材料。
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