CN106009685A - 一种复合型ptc热敏电阻器发热材料 - Google Patents

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陈启志
危国慧
权惠玲
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Abstract

本发明涉及加热器生产技术领域，具体涉及一种复合型PTC热敏电阻器发热材料。由如下重体积分数的原料组成：导电硅橡胶58.5‑68.2％；功能材料18.5‑30.8％；助剂：5.6‑13.3％。本发明提供的复合型PTC热敏电阻器发热材料温感灵敏度高，热惰性小，电阻稳定性好，温升均匀，力学、热学和化学稳定性优良。

Description

一种复合型PTC热敏电阻器发热材料
技术领域
本发明涉及加热器生产技术领域，具体涉及一种复合型PTC热敏电阻器发热材料。
背景技术
功能高分子材料是目前材料科学研究的热点，具有PTC特性的高分子复合导电材料便是其中的佼佼者，迄今学术界产业界都在踊跃地对它进行研究开发。所谓高分子PTC复合导电材料，就是具有PTC电阻特性的高分子复合导电材料。也就是说，在一定的温度范围内，这种导电材料自身的电阻率会随温度的升高而增大。PTC加热器是采用PTC热敏电阻元件为发热源的一种加热器，广泛用于空调器的辅助加热和暖风机、取暖器等电气设备上，PTC热敏电阻元件因具有随环境温度高低的变化，其电阻值随之增加或减小的变化特性，所以PTC加热器具有节能、恒温、安全、寿命长等特点，被越来越多的用户所欢迎。
目前国内PTC热敏电阻器导热材料仍采用上个世纪90年代的配方，加上在生产中由于加工条件和环境条件的限制，使产品的抗拉伸强度性能不高，材料温度升降不均匀、PTC特性不稳定、PTC特性重演性下降，从而进一步的减短加热器的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种温感灵敏度高，热惰性小，电阻稳定性好，温升均匀，力学、热学和化学稳定性优良的复合型PTC热敏电阻器发热材料。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种复合型PTC热敏电阻器发热材料，由如下体积分数的原料组成：
导电硅橡胶58.5-68.2％；
功能材料18.5-30.8％；
助剂：5.6-13.3％。
进一步的，所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料，由如下重量份的原料组成：
导电硅橡胶62.8％；
功能材料25.4％；
助剂：11.8％。
进一步的，所述导电硅橡胶包括如下重量份的原料：导电乙炔3-5份，炭黑8-13份，硅橡胶22-26份。
进一步的，所述功能材料由如下重量份的原料组成：铜粉5-9份，碳酸锶0.5-2份，氧化铁1-4份，钛酸钡2-3份，氧化钒2-5份，石墨烯3-5份，聚丙烯酰胺1-3份，改性纤维素3-6份，聚丙烯醇2-6份，N，N-二甲基甲酰胺0.5-2份。
进一步的，所述助剂由如下重量份的原料组成：防老剂DTDM 1-3份，促进剂M 0.5-1份，抗氧剂DLTP1-2份，分散剂NNO0.5-2份，氧化锌1-3份，硬脂酸锌1-2份，氢氧化镁2-4份，氢氧化铝0.5-1份。
进一步的，所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将3-5份导电乙炔，8-13份炭黑和22-26份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为215-242℃，熔融共混2-3.5h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将5-9份铜粉，0.5-2份碳酸锶，1-4份氧化铁，2-3份钛酸钡和2-5份氧化钒煅烧0.5-1h，冷却，粉碎为600-1000目；然后和3-5份石墨烯，1-3份聚丙烯酰胺，3-6份改性纤维素，2-6份聚丙烯醇，0.5-2份N，N-二甲基甲酰胺混合，备用；
S3、助剂制备：将1-3份防老剂DTDM，0.5-1份促进剂M，1-2份抗氧剂DLTP，0.5-2份分散剂NNO，1-3份氧化锌，1-2份硬脂酸锌，2-4份氢氧化镁，0.5-1份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
S4、按上述体积分数配比将导电硅橡胶，功能材料和助剂混合放入高速搅拌机中，搅拌1.5-3h，挤出造粒，即得。
本发明的有益效果为：
本发明提供的复合型PTC热敏电阻器发热材料以导电硅橡胶为主体材料，加入可以起到增强、传导效益的铜粉和氧化铁，热效应良好的石墨烯，氧化钒，钛酸和碳酸锶，起到补充增强作用的改性纤维素等，减少了大粒径粒子间的阻抗，使高分子复合材料具有更稳定的温阻变化率；本发明提供的复合型PTC热敏电阻器发热材料灵敏度高，热惰性小，电阻稳定性好，寿命长，价格便宜，具有优良的力学、热学和化学稳定性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。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：
一种复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将4份导电乙炔，10份炭黑和25份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为225℃，熔融共混2.5h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将8份铜粉，1份碳酸锶，3份氧化铁，2份钛酸钡和4份氧化钒煅烧0.5h，冷却，粉碎为600-1000目和4份石墨烯，2份聚丙烯酰胺，5份改性纤维素，4份聚丙烯醇，1份N，N-二甲基甲酰胺混合；
S3、助剂制备：将2份防老剂DTDM，0.5份促进剂M，2份抗氧剂DLTP，1份分散剂NNO，2份氧化锌，2份硬脂酸锌，3份氢氧化镁，0.5份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
S4、按如下体积分数配比将导电硅橡胶，功能材料和助剂混合放入高速搅拌机中，搅拌2h，挤出造粒，即得；
各物质的体积分数配比为：导电硅橡胶62.8％；
功能材料25.4％；
助剂：11.8％。
实施例2：
一种复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将3份导电乙炔，13份炭黑和22份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为215℃，熔融共混3.5h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将9份铜粉，0.5份碳酸锶，4份氧化铁，2份钛酸钡和5份氧化钒煅烧0.5-1h，冷却，粉碎为600-1000目和3份石墨烯，3份聚丙烯酰胺，3份改性纤维素，6份聚丙烯醇，0.5份N，N-二甲基甲酰胺混合；
S3、助剂制备：将3份防老剂DTDM，0.5份促进剂M，2份抗氧剂DLTP，0.5份分散剂NNO，3份氧化锌，1份硬脂酸锌，4份氢氧化镁，0.5份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
S4、按如下体积分数配比将导电硅橡胶，功能材料和助剂混合放入高速搅拌机中，搅拌2h，挤出造粒，即得；
各物质的体积分数配比为：导电硅橡胶68.2％；
功能材料18.5％；
助剂：13.3％。
实施例3：
一种复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将4份导电乙炔，12份炭黑和24份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为242℃，熔融共混3h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将7份铜粉，1份碳酸锶，3份氧化铁，2份钛酸钡和4份氧化钒煅烧1h，冷却，粉碎为600-1000目和4份石墨烯，2份聚丙烯酰胺，34份改性纤维素，3份聚丙烯醇，1.5份N，N-二甲基甲酰胺混合；
S3、助剂制备：将1份防老剂DTDM，1份促进剂M，2份抗氧剂DLTP，0.5份分散剂NNO，3份氧化锌，1份硬脂酸锌，3份氢氧化镁，0.5份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
S4、按如下体积分数配比将导电硅橡胶，功能材料和助剂混合放入高速搅拌机中，搅拌1.5h，挤出造粒，即得；
各物质的体积分数配比为：导电硅橡胶58.5％；
功能材料30.8％；
助剂：10.7％。
实施例4：
一种复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将5份导电乙炔，8份炭黑和26份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为235℃，熔融共混2h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将5份铜粉，2份碳酸锶，1份氧化铁，3份钛酸钡和2份氧化钒煅烧1h，冷却，粉碎为600-1000目和3份石墨烯，3份聚丙烯酰胺，3份改性纤维素，6份聚丙烯醇，0.5份N，N-二甲基甲酰胺混合；
S3、助剂制备：将3份防老剂DTDM，0.5份促进剂M，2份抗氧剂DLTP，0.5份分散剂NNO，3份氧化锌，1份硬脂酸锌，4份氢氧化镁，0.5份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
S4、按如下体积分数配比将导电硅橡胶，功能材料和助剂混合放入高速搅拌机中，搅拌3h，挤出造粒，即得；
各物质的体积分数配比为：导电硅橡胶64.4％；
功能材料30％；
助剂：5.6％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种复合型PTC热敏电阻器发热材料，其特征在于，由如下重体积分数的原料组成：
导电硅橡胶58.5-68.2％；
功能材料18.5-30.8％；
助剂：5.6-13.3％。
2.如权利要求1所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料，其特征在于，由如下重量份的原料组成：
导电硅橡胶62.8％；
功能材料25.4％；
助剂：11.8％。
3.如权利要求1所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料，其特征在于，所述导电硅橡胶包括如下重量份的原料：导电乙炔3-5份，炭黑8-13份，硅橡胶22-26份。
4.如权利要求1所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料，其特征在于，所述功能材料由如下重量份的原料组成：铜粉5-9份，碳酸锶0.5-2份，氧化铁1-4份，钛酸钡2-3份，氧化钒2-5份，石墨烯3-5份，聚丙烯酰胺1-3份，改性纤维素3-6份，聚丙烯醇2-6份，N，N-二甲基甲酰胺0.5-2份。
5.如权利要求1所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料，其特征在于，所述助剂由如下重量份的原料组成：防老剂DTDM 1-3份，促进剂M 0.5-1份，抗氧剂DLTP1-2份，分散剂NNO0.5-2份，氧化锌1-3份，硬脂酸锌1-2份，氢氧化镁2-4份，氢氧化铝0.5-1份。
6.如权利要求1-5中任一项所述的复合型PTC热敏电阻器发热材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1、导电硅橡胶制备：按重量份计，将3-5份导电乙炔，8-13份炭黑和22-26份硅橡胶放入密炼机中混炼，混炼温度为215-242℃，熔融共混2-3.5h；
S2、功能材料制备：在450-600℃条件下，将5-9份铜粉，0.5-2份碳酸锶，1-4份氧化铁，2-3份钛酸钡和2-5份氧化钒煅烧0.5-1h，冷却，粉碎为600-1000目；然后和3-5份石墨烯，1-3份聚丙烯酰胺，3-6份改性纤维素，2-6份聚丙烯醇，0.5-2份N，N-二甲基甲酰胺混合，备用；
S3、助剂制备：将1-3份防老剂DTDM，0.5-1份促进剂M，1-2份抗氧剂DLTP，0.5-2份分散剂NNO，1-3份氧化锌，1-2份硬脂酸锌，2-4份氢氧化镁，0.5-1份氢氧化铝混合搅拌5-10min，得助剂；
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