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Abstract

本发明公开了一种耐高温PTC导电复合材料，按重量计，包括54％～66％的有机聚合物，13.9％～17.1％的无机填料，7％～9％的炭黑XC-72，10％～14％的HAF，3％～4％的石墨烯以及0.3％～0.7％的加工助剂。基于本发明的配方制成的PTC导电复合材料具有耐高温的优点，其发热要求可以满足高温的发热要求，不会发生烧带现象，不存在衰减率过快的问题，能够持续可靠地使用。

Description

一种耐高温PTC导电复合材料
技术领域
本发明涉及正温度系数PTC导电组合物技术领域，具体涉及一种耐高温PTC导电复合材料。
背景技术
聚合物基PTC材料的基体是有机聚合物，然后在其中加入一些无机导电填料而形成的一种复合材料，这种材料最早是Frydman在1948年发现的，但是当时人们对此并不是非常重视，直到60年代报道炭黑复合材料等也具有PTC效应才引起了科学研究者的注意，首先于20世纪末在美国进行了实际使用与开发。这种材料很好地综合了无机填料导电性能及聚合物材料好的柔韧性能，具有很好的综合性能。聚合物基PTC导电复合材料性能表现出良好与综合性特点，聚合物基PTC材料具有较低的室温电阻率、PTC强度较高、成本低廉便宜及容易加工成型等性能，这些特点也是陶瓷基PTC材料所具有的，这些优势特点使聚合物基PTC材料成为了PTC材料研发的热点与重点，聚合物基PTC不仅广泛地使用在卫生医疗、自限温伴热带及各种加热装置中，在过流过压保护、弱电系统温度补偿等方面也有很大的使用与发展前景。
炭黑填充聚合物基PTC导电复合材料的主要应用包括以下几个方面。
1、用于起动元件及消磁元件。PTC材料在刚开始通电时，冲击电流较大，等待通电比较稳定之后，其稳定电流又非常小，PTC材料因为没有触点、振动、磨损、干扰等等，因此不会产生电弧，具有较高的可靠性与较长寿命，现在这种材料主要使用在制作冷压缩机中起动器、日光灯及彩色电视机中的消磁电阻等等。起动器中使用这种材料有效地取代了以往常用的离心开关，应用在电容运行的单相电动机中，在机器起动运行过程中具有非常好的起动性能，而且当PTC电阻值出现急剧变大时，会出现“断路”，进一步将起动绕组与运行电容串联起来，保证电机在正常工作状态下运行电容。
2、用于加热元件及恒温元件。PTC具有恒温特性，能够应用在家用中的多种热源，例如暖风机、驱蚊器及手暖器等等。
3、用于保护元件及控温元件。PTC还具有阻温特性，能够用于自控温加热元件，例如气体、液体输送管道及仪器的加热保温等等，也可以应用在育种、发酵等的低温加热中。
4、用于温度补偿。
要使得聚合物基PTC导电复合材料能够完全满足上个各个领域的使用要求，必须开发能够满足各种温度环境的材料。目前，聚合物基PTC导电复合材料都只能满足低温和中温领域的使用要求，难以满足120℃甚至更高的高温领域的使用要求。部分材料是因为其居里温度达不到高温要求，当其温度超过居里温度后电阻急剧增大，温度迅速降低。部分材料虽然居里温度达到了要求，但其发热效率低，难以满足发热要求，这些材料在持续高温条件下可靠性不足，容易发生烧带现象，另外，材料会存在衰减率过快的问题，材料使用一段时间后，本身电阻会成几何倍数增长，发热温度急速下降。
因此，目前并没有一种能够满足使用要求的耐高温PTC复合材料。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种耐高温PTC导电复合材料，其可以完全满足120℃甚至更高的高温领域的使用要求
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种耐高温PTC导电复合材料，按重量计，包括54％～66％的有机聚合物，13.9％～17.1％的无机填料，7％～9％的炭黑XC-72，10％～14％的HAF，3％～4％的石墨烯以及0.3％～0.7％的加工助剂。
作为优选的实施方式，所述有机聚合物选自乙烯聚四氟乙烯ETFE、氟乙烯丙烯共聚物FEP、乙烯三氟氯乙烯共聚物ECTFE中的一种或以上。
作为优选的实施方式，所述无机填料选自碳酸钙、氧化锌、氧化钙、氧化铝、二氧化硅和氢氧化镁中的一种或以上。
作为优选的实施方式，按重量计，包括60.8％的乙烯聚四氟乙烯ETFE，5.7％的碳酸钙，10.6％的氧化锌，8.7％的炭黑XC-72，12.4％的HAF，3.8％的石墨烯以及0.4％的加工助剂。
本发明的有益效果是：基于本发明的配方制成的PTC导电复合材料具有耐高温的优点，其发热要求可以满足高温的发热要求，不会发生烧带现象，不存在衰减率过快的问题，能够持续可靠地使用。
具体实施方式
本发明的一种耐高温PTC导电复合材料，按重量计，包括54％～66％的有机聚合物，13.9％～17.1％的无机填料，7％～9％的炭黑XC-72，10％～14％的HAF，3％～4％的石墨烯以及0.3％～0.7％的加工助剂。有机聚合物选自乙烯聚四氟乙烯ETFE、氟乙烯丙烯共聚物FEP、乙烯三氟氯乙烯共聚物ECTFE中的一种或以上。无机填料选自碳酸钙、氧化锌、氧化钙、氧化铝、二氧化硅和氢氧化镁中的一种或以上。
下面以具体的实施例进行说明。
PTC导电复合材料，按重量计，包括60.8％的乙烯聚四氟乙烯ETFE，5.7％的碳酸钙，10.6％的氧化锌，8.7％的炭黑XC-72，12.4％的HAF，3.8％的石墨烯以及0.4％的加工助剂。
准备上述配比的材料，通过螺杆式注塑机混合后挤出至一7.8mmx2.2mm的扁平模具内，冷却成型后得到耐高温PTC芯带。
取一定单位长度的芯带进行检测，供电使其发热，检测其阻值、电流大小及温度值，结果如下：
表1
从表1可以看出，此实施例的PTC导电复合材料的发热温度可以达到120℃设置更高的发热要求，处在高温状态下电阻不会发生几何倍数增长，工作可靠稳定，具有耐高温的优点。
本发明的PTC导电复合材料有效地填补了高温领域的空白。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (4)

1.一种耐高温PTC导电复合材料，其特征在于：按重量计，包括54％～66％的有机聚合物，13.9％～17.1％的无机填料，7％～9％的炭黑XC-72，10％～14％的HAF，3％～4％的石墨烯以及0.3％～0.7％的加工助剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温PTC导电复合材料，其特征在于：所述有机聚合物选自乙烯聚四氟乙烯ETFE、氟乙烯丙烯共聚物FEP、乙烯三氟氯乙烯共聚物ECTFE中的一种或以上。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温PTC导电复合材料，其特征在于：所述无机填料选自碳酸钙、氧化锌、氧化钙、氧化铝、二氧化硅和氢氧化镁中的一种或以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种耐高温PTC导电复合材料，其特征在于：按重量计，包括60.8％的乙烯聚四氟乙烯ETFE，5.7％的碳酸钙，10.6％的氧化锌，8.7％的炭黑XC-72，12.4％的HAF，3.2％的石墨烯以及0.4％的加工助剂。
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