CN106009204B - 一种ptc热敏电阻基材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种PTC热敏电阻基材的制备方法,所述PTC热敏电阻基材由以下重量份的原料组成:HDPE 60‑70份、PET 15‑20份、EEA 3‑5份、镀银铜粉25‑30份、碳纤维4‑8份、石墨烯0.8‑1份、坡缕石粉末5‑6份、玄武岩纤维3‑5份、硅灰石3‑4份、云母粉2‑3份、过氧化二异丙苯2‑3份、纳米填料5‑8份、偶联剂3‑5份、抗氧化剂2‑3份、有机硅阻燃剂2‑4份,其制备方法步骤主要包括称量、预混、混炼,本发明中的PTC热敏电阻具有较低的室温电阻率,较高的耐热性,同时具有高稳定性及高强度,综合性能优异。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及一种PTC热敏电阻基材的制备方法。
背景技术
PTC(positive temperature coefficient)为正温度系数热敏材料,它具有电阻率随温度升高而增大的特性。PTC元件可由陶瓷或有机聚合物构成,有机聚合物掺杂有导电性粒子如石墨或炭黑。导电性粒子由于它们彼此接触而允许在低温下的电流流动,但通过加热,聚合物基体膨胀,因而粒子接触变松,并最后阻碍电流流动或甚至不再可能流动。现如今,PTC热敏电阻已广泛应用于加热器中。
目前很多PTC热敏电阻都使用了高分子材料HDPE,但其熔点只有130℃左右,从而限制了PTC材料的应用范围。同时,目前的有机PTC材料主要以石墨和炭黑为导电填料,其主要存在室温电阻分布较宽,PTC强度小、稳定性较低等问题。
中国专利CN 104861273A公开了一种“用于热敏电阻的复合材料及其制备方法和应用”,其采用HDPE为主要基体,使用特定配比的二硼化钛、碳纤维和多壁碳纳米管的混合物作为导电填料,使该材料在室温电导率、PTC强度和稳定性方面有良好的综合性能,但是由于HDPE本身熔点的影响,从而限制了其应用范围。故对HDPE进行改性,使其耐热性提升,具有较大的实际意义。
发明内容
本发明提供了一种PTC热敏电阻基材的制备方法,本发明中的PTC热敏电阻具有较低的室温电阻率、较高的耐热性,同时具有高稳定性及高强度,综合性能优异。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种PTC热敏电阻基材,由以下重量份的原料组成:HDPE 60-70份、PET 15-20份、EEA 3-5份、镀银铜粉25-30份、碳纤维4-8份、石墨烯0.8-1份、坡缕石粉末5-6份、玄武岩纤维3-5份、硅灰石3-4份、云母粉2-3份、过氧化二异丙苯2-3份、纳米填料5-8份、偶联剂3-5份、抗氧化剂2-3份、有机硅阻燃剂2-4份。
优选地,所述PTC热敏电阻基材由以下重量份的原料组成:HDPE 65份、PET 18份、EEA 4份、镀银铜粉28份、碳纤维6份、石墨烯1份、坡缕石粉6份、玄武岩纤维4份、硅灰石3份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料7份、偶联剂4份、抗氧化剂2.5份、有机硅阻燃剂3份。
优选地,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
优选地,所述抗氧化剂为胺类抗氧化剂或酚类抗氧化剂。
优选地,所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉末、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、偶联剂、抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼10-15min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为20-25min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
本发明的有益效果是:
本发明采用耐热性较高的PET与HDPE进行共混,采用EEA对体系进行增容,有效的增强了PTC热敏电阻基材的耐热性,添加坡缕石粉及玄武岩纤维,可有效的改善耐热性能及力学强度,同时可提高其耐酸碱及降低其吸湿性。本发明中加入碳纤维,其不仅作为一种导电填料存在,同时可改善拉伸性能及冲击性能。导电填料采用大量的镀银铜粉及少量的石墨烯,镀银铜粉导电性好,化学稳定性高,不易氧化,价格低,少量的石墨烯就可使塑料具备良好的导电性,同时显著提高其耐热性能及增强拉伸性及韧性。采用的硅灰石可提高热变形温度、抗阻燃性能、力学性能及降低吸水性,云母粉的加入则可提高塑料耐高温性、耐酸碱性及耐腐蚀性。在制备中先将一部分原料进行预混,采用超声波搅拌后喷雾干燥,增加了各原料组份的分散性及兼容性,有利于提高本发明的PTC强度和稳定性。本发明中的PTC热敏电阻具有较低的室温电阻率,较高的耐热性,同时具有高稳定性及高强度,综合性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案,实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。
实施例1:
一种PTC热敏电阻基材,由以下重量份的原料组成:HDPE 65份、PET 18份、EEA 4份、镀银铜粉28份、碳纤维6份、石墨烯1份、坡缕石粉6份、玄武岩纤维4份、硅灰石3份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料7份、硅烷偶联剂4份、胺类抗氧化剂2.5份、有机硅阻燃剂3份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉末、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、硅烷偶联剂、胺类抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼15min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为20min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
实施例2:
一种PTC热敏电阻基材,其特征在于,由以下重量份的原料组成:HDPE 70份、PET15份、EEA 5份、镀银铜粉25份、碳纤维8份、石墨烯0.8份、坡缕石粉末6份、玄武岩纤维3份、硅灰石4份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料5份、钛酸酯偶联剂5份、酚类抗氧化剂2份、有机硅阻燃剂4份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉末、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、钛酸酯偶联剂、酚类抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼10min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为25min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
实施例3:
一种PTC热敏电阻基材,其特征在于,由以下重量份的原料组成:HDPE 60份、PET20份、EEA 3份、镀银铜粉30份、碳纤维4份、石墨烯1份、坡缕石粉末5份、玄武岩纤维5份、硅灰石3份、云母粉3份、过氧化二异丙苯2份、纳米填料8份、硅烷偶联剂3份、酚类抗氧化剂3份、有机硅阻燃剂2份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉末、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、硅烷偶联剂、酚类抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼12min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为22min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
实施例4:
一种PTC热敏电阻基材,其特征在于,由以下重量份的原料组成:HDPE 70份、PET20份、EEA 3份、镀银铜粉25份、碳纤维8份、石墨烯0.9份、坡缕石粉末5份、玄武岩纤维4份、硅灰石3.5份、云母粉3份、过氧化二异丙苯2份、纳米填料6份、钛酸酯偶联剂4份、胺类抗氧化剂2份、有机硅阻燃剂2份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉末、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、钛酸酯偶联剂、胺类抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼13min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为24min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
实施例5:
一种PTC热敏电阻基材,其特征在于,由以下重量份的原料组成:HDPE 60份、PET15份、EEA 5份、镀银铜粉230份、碳纤维4份、石墨烯0.8份、坡缕石粉末6份、玄武岩纤维5份、硅灰石3份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料8份、硅烷偶联剂3份、胺类抗氧化剂2份、有机硅阻燃剂4份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法同实施例1。
实施例6:
一种PTC热敏电阻基材,其特征在于,由以下重量份的原料组成:HDPE 68、PET 16份、EEA 5份、镀银铜粉30份、碳纤维8份、石墨烯0.8份、坡缕石粉末6份、玄武岩纤维5份、硅灰石3份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料7份、钛酸酯偶联剂4份、酚类抗氧化剂3份、有机硅阻燃剂4份。所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
PTC热敏电阻基材的制备方法同实施例2。
性能检测:
将本发明中实施例1-6所制得的PTC热敏电阻基材压制成片材,制备成长100mm、宽10mm、厚2mm的条形样品,再在片材表面压制导线,即得到PTC发热片,再将PTC发热片进行性能测试。
测试结果为:室温(25℃)下的平均电阻率为0.008Ω·m,PTC强度达到8.4以上,将其在-20℃和150℃之间热循环200次后其室温电阻率仍在0.01Ω·m以下,并且在热循环中电阻的变化情况稳定,具有长期通流大于100A的通流能力。由此可见,本发明所制得的热敏电阻具有较低的室温电阻率,较高的耐热性,同时具有高稳定性及高强度。
Claims (5)
1.一种PTC热敏电阻基材的制备方法,其特征在于,所述PTC热敏电阻基材由以下重量份的原料组成:HDPE 60-70份、PET 15-20份、EEA 3-5份、镀银铜粉25-30份、碳纤维4-8份、石墨烯0.8-1份、坡缕石粉5-6份、玄武岩纤维3-5份、硅灰石3-4份、云母粉2-3份、过氧化二异丙苯2-3份、纳米填料5-8份、偶联剂3-5份、抗氧化剂2-3份、有机硅阻燃剂2-4份;
制备方法具体包括以下步骤:
(1)称量:按比例称取各原料;
(2)预混:将镀银铜粉、碳纤维、石墨烯、坡缕石粉、玄武岩纤维、硅灰石、云母粉、过氧化二异丙苯、纳米填料、偶联剂、抗氧化剂、有机硅阻燃剂加入到乙醇中进行超声波搅拌,然后进行喷雾干燥,得预混粉末;
(3)混炼:将HDPE、PET、EEA加入到双辊开炼机中,混炼10-15min后,得混合料,再将步骤(2)中的预混粉末加入到双辊开炼机的辊筒中,使其与混合料充分混合,以达到充分熔融混炼的目的,混炼时间为20-25min,最后经拉片出料、冷却、切割,得所述PTC热敏电阻基材。
2.根据权利要求1所述的PTC热敏电阻基材的制备方法,其特征在于,所述PTC热敏电阻基材由以下重量份的原料组成:HDPE 65份、PET 18份、EEA 4份、镀银铜粉28份、碳纤维6份、石墨烯1份、坡缕石粉6份、玄武岩纤维4份、硅灰石3份、云母粉2份、过氧化二异丙苯3份、纳米填料7份、偶联剂4份、抗氧化剂2.5份、有机硅阻燃剂3份。
3.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻基材的制备方法,其特征在于,所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
4.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻基材的制备方法,其特征在于,所述抗氧化剂为胺类抗氧化剂或酚类抗氧化剂。
5.根据权利要求2所述的PTC热敏电阻基材的制备方法,其特征在于,所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛的混合物。
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