CN107540928A

CN107540928A - 一种ptc复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN107540928A
Application number: CN201610459669.6A
Authority: CN
Inventors: 李亮
Original assignee: Jiangyin Rui Hong Electronics Co Ltd
Current assignee: Jiangyin Rui Hong Electronics Co Ltd
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2018-01-05

Abstract

一种PTC复合材料，按重量份数计，包括低密度聚乙烯76～80份、顺酐5～10份、醋酸乙烯酯10～20份、甲基丙烯酸甲酯10～15份、聚偏氟乙烯6～7份、铝粉25～27份、炭黑10～15份、碳化硅8～10份、海泡石粉10～12份、氧化钙5～7份、高岭土8～10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯9～12份、环氧油酸丁酯8～10份、阻燃剂1～2份。该种PTC聚合材料具有低的室温电阻，并具有自身强度大、稳定性高，耐高温效果好和使用寿命长等特点，因此，适合作为各类锂电池的热敏电阻来使用，受到了市场的一致好评。

Description

一种PTC复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种PTC复合材料及其制备方法。

背景技术

PTC高分子发热材料作为过热、过流保护和自控温加热材料广泛应用于通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。目前的有机PTC材料主要以石墨和炭黑为导电填料，主要存在室温电阻分布较宽，PTC强度小、稳定性较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低的室温电阻率、长期通流稳定的性能、强度大和稳定性高的PTC复合材料及其制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种PTC复合材料，按重量份数计，包括低密度聚乙烯76～80份、顺酐5～10份、醋酸乙烯酯10～20份、甲基丙烯酸甲酯10～15份、聚偏氟乙烯6～7份、铝粉25～27份、炭黑10～15份、碳化硅8～10份、海泡石粉10～12份、氧化钙5～7份、高岭土8～10份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯9～12份、环氧油酸丁酯8～10份、阻燃剂1～2份。

作为优选，按重量份数计，包括低密度聚乙烯78份、顺酐7.5份、醋酸乙烯酯15份、甲基丙烯酸甲酯12.5份、聚偏氟乙烯6.5份、铝粉26份、炭黑12.5份、碳化硅9份、海泡石粉11份、氧化钙6份、高岭土9份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10.5份、环氧油酸丁酯9份、阻燃剂1.5份。

由于甲基丙烯酸甲酯能够自身聚形成聚甲基丙烯酸甲酯，而聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的化学稳定性和耐候性，并且其质地轻便机械强度大，从而大大提高了PTC复合材料的强度。同时，顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯也可以发生共聚反应，而该种共聚物本身就是一种防垢剂，可以保证制备好的PTC复合材料在长期存放的过程中不易附着上污垢。

另外，醋酸乙烯酯自身也会发生聚合反应，聚合后的醋酸乙烯酯能作为胶合剂，从而进一步促进了各组分之间的连接牢度，提高了PTC复合材料的强度。

而海泡石粉本身的分散性能好，其可以在反应地过程中均匀地分散到反应物中，并且，其耐高温性可达1500～1700℃，热稳定性极高，所以有利于增强PTC材料的耐热能力。

其次，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯是可以作为交联改性剂来使用，在顺酐、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯及其他单体聚合的过程中，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯就能够植入到聚合分子中，从而有利于提高聚合分子连接牢固度，并且也提高了PTC复合材料的耐老化的能力，有利于提高PTC材料的使用寿命。

作为优选，所述阻燃剂为三聚氰胺。

三聚氰胺本身是一种强效的阻燃剂，并且，其可以提升PTC复合材料的阻燃效果，同时，也免去了溴系阻燃剂的使用，有利于对环境起到保护作用。

一种PTC复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、：将聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至86～95℃，再加入高岭土、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、炭黑，高速分散16～25分钟后，降温至55～60℃，再加阻燃剂、氧化钙，搅拌10～20min；S2、再研磨2.5～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；S3、将顺酐、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、铝粉、海泡石粉在100～115℃下混炼10～15min，得到混合料；S4、将低密度聚乙烯、S2中所得粉末与S3中的混合料及其它剩余原料混合，加热至80～140℃，混炼10～15min，挤出造粒得到。

作为优选，S3中的顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入引发剂，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h。

通过该步骤可以先使的顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯自身以及甲基丙烯酸甲酯自身都能够发生一定的预反应，之后再与铝粉、海泡石粉混合，这样可以有效地通过大分子的作用将铝粉和海泡石粉牢牢地联系在一起，从而更进一步提高了PTC材料的强度。

作为优选，所述引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯。

由于过氧化苯甲酸叔丁酯是一种良好的引发剂，同时其也是一种良好的溶剂，可以将顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯充分地溶合在一起，从而可以有效地提高顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯聚合度。并且在整个反应的过程中会加入水，而过氧化苯甲酸叔丁酯遇水就会分解，从而不会对有效最终的压敏胶产生影响，而且其对反应釜也不会造成腐蚀。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.甲基丙烯酸甲酯自身发生聚合可以有效提高PTC复合材料的强度；

2.顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯之间发生聚合，其提高了PTC复合材料的防垢能力；

3.三聚氰胺有助于提高PTC复合材料的阻燃性，从而大大延长了PTC复合材料的使用寿命。

具体实施方式

实施例一、

将6kg聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至86～95℃，再加入8kg高岭土、9kg三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、10kg炭黑，高速分散16～25分钟后，降温至55～60℃，再加1kg三聚氰胺、5kg氧化钙，搅拌10～20min；再研磨2.5～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；将5kg顺酐、10kg醋酸乙烯酯和10kg甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入0.2kg氧化苯甲酸叔丁酯，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h；将顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯的预聚物与25kg铝粉和10kg海泡石粉在100～115℃下混炼10～15min，得到混合料；

将76kg低密度聚乙烯、中所得粉末与中的混合料及8kg碳化硅和8kg环氧油酸丁酯均匀混合，加热至80～140℃，混炼10～15min，挤出造粒得到。

实施例二、

将7kg聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至86～95℃，再加入10kg高岭土、12kg三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、15kg炭黑，高速分散16～25分钟后，降温至55～60℃，再加2kg三聚氰胺、7kg氧化钙，搅拌10～20min；再研磨2.5～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；将10kg顺酐、20kg醋酸乙烯酯和15kg甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入0.6kg氧化苯甲酸叔丁酯，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h；将顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯的预聚物与27kg铝粉和12kg海泡石粉在100～115℃下混炼10～15min，得到混合料；

将80kg低密度聚乙烯、中所得粉末与中的混合料及10kg碳化硅和10kg环氧油酸丁酯均匀混合，加热至80～140℃，混炼10～15min，挤出造粒得到。

实施例三、

将6.5kg聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至86～95℃，再加入9kg高岭土、10.5kg三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、12.5kg炭黑，高速分散16～25分钟后，降温至55～60℃，再加1.5kg三聚氰胺、6kg氧化钙，搅拌10～20min；再研磨2.5～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；

将7.5kg顺酐、15kg醋酸乙烯酯和12.5kg甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入0.4kg氧化苯甲酸叔丁酯，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h；将顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯的预聚物与26kg铝粉和11kg海泡石粉在100～115℃下混炼10～15min，得到混合料；

将78kg低密度聚乙烯、中所得粉末与中的混合料及9kg碳化硅和9kg环氧油酸丁酯均匀混合，加热至80～140℃，混炼10～15min，挤出造粒得到。

实施例四、

将6.5kg聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至86～95℃，再加入8kg高岭土、12kg三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、12.5kg炭黑，高速分散16～25分钟后，降温至55～60℃，再加2kg三聚氰胺、7kg氧化钙，搅拌10～20min；再研磨2.5～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；

将7.5kg顺酐、10kg醋酸乙烯酯和15kg甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入1kg氧化苯甲酸叔丁酯，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h；将顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯的预聚物与26kg铝粉和12kg海泡石粉在100～115℃下混炼10～15min，得到混合料；

将76kg低密度聚乙烯、中所得粉末与中的混合料及10kg碳化硅和10kg环氧油酸丁酯均匀混合，加热至80～140℃，混炼10～15min，挤出造粒得到。

通过对实施例一至实施例四的检测性能，得到以下数据。

室温(25℃)零功率电阻为16mΩ，PTC强度达到8.2以上，将其在-20℃和140℃之间热循环200次后其室温电阻仍在30mΩ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。在200下连续发热36小时，无烧焦现象。PTC高分子发热材料寿命：15分钟通电一次，15分钟断电一次，30分钟一个循环，通断5000次，功率变化率93％，温度变化率98％。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种PTC复合材料，其特征在于：按重量份数计，包括

低密度聚乙烯 76～80份

顺酐 5～10份

醋酸乙烯酯 10～20份

甲基丙烯酸甲酯 10～15份

聚偏氟乙烯 6～7份

铝粉 25～27份

炭黑 10～15份

碳化硅 8～10份

海泡石粉 10～12份

氧化钙 5～7份

高岭土 8～10份

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 9～12份

环氧油酸丁酯 8～10份

阻燃剂 1～2份。

2.根据权利要求1所述的一种PTC复合材料，其特征在于：

按重量份数计，包括

低密度聚乙烯 78份

顺酐 7.5份

醋酸乙烯酯 15份

甲基丙烯酸甲酯 12.5份

聚偏氟乙烯 6.5份

铝粉 26份

炭黑 12.5份

碳化硅 9份

海泡石粉 11份

氧化钙 6份

高岭土 9份

三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 10.5份

环氧油酸丁酯 9份

阻燃剂 1.5份。

3.根据权利要求1或2所述的一种PTC复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为三聚氰胺。

4.如权利要求1至2中任意一项权利要求所述的一种PTC复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、：将聚偏氟乙烯加水搅拌制成悬浮液，加热至 86～95℃，再加入高岭土、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、炭黑，高速分散 15～30 分钟后，降温至 50～65℃，再加阻燃剂、氧化钙，搅拌10～20min；

S2、再研磨 2～3h，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；

S3、将顺酐、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、铝粉、海泡石粉在100～115℃下混炼 10～15 min，得到混合料；

S4、将低密度聚乙烯、S2中所得粉末与S3中的混合料及其它剩余原料混合，加热至 80～140℃，混炼 10～15 min，挤出造粒得到。

5.根据权利要求4所述的一种PTC复合材料的制备方法，其特征在于：S3中的顺酐、醋酸乙烯酯和甲基丙烯酸甲酯先搅拌混合并加入引发剂，并将温度升至90～100℃进行聚合反应，反应是2～2.5h。

6.根据权利要求5所述的一种PTC复合材料的制备方法，其特征在于：所述引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯。