CN108822492A - 一种高分子ptc热敏电阻材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子PTC热敏电阻材料及其制备方法，所述材料由以下成分按重量份组成：40～60份高分子聚合物、15～40份导电填料、10～35份非导电填料、1～5份助剂，其中，所述导电填料为铝粉、铜粉或锌粉，非导电填料为膨润土、水合硅酸钙或滑石粉。本发明的高分子PTC热敏电阻材料具有优良的抗拉伸强度、耐高温性能、抗氧化性能和导电性能，其制备方法工艺简单、适用性强。

Description

一种高分子PTC热敏电阻材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高分子PTC热敏电阻材料及其制备方法。
背景技术
PPTC是Polymeric Positive Temperature Coefficient的缩写，PPTC器件即高分子聚合物正温度系数器件，该器件能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。使用时，将其串接在电路中，在正常情况下，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作；但若有过流(如短路)发生，其温度升高，它的阻值随之急剧升高，达到限制电流的作用，避免损坏电路中的元器件。当故障排除后，PPTC器件的温度自动下降，又恢复到低阻状态，因此PPTC器件又称为可复性保险丝。高分子PTC热敏电阻就是一种自恢复保险丝，一般用于过流保护，很多电子设备都有个额定电流，不允许超过额定电流，不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候，设备自动断电，以保护设备。目前，高分子PTC热敏电阻已被广泛地应用于计算机、通信设备、汽车、家电及工业控制电器设备等领域。然而，现有技术中的高分子PTC热敏电阻，因选材配方较为落后，导致抗拉伸性能较差，且在高温环境下工作状态不稳定，导电性能无法维持。
CN 106158177 A公开了一种PTC高分子热敏电阻材料及其制备方法，其采用高分子聚合物结合石墨烯、炭黑等非金属导电填料的方式，制出导电性能良好的PTC高分子热敏电阻材料，但该材料的抗拉伸性能几乎没有，且缺乏在高温环境下工作的能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高分子PTC热敏电阻材料及其制备方法，该材料具有优良的抗拉伸强度、耐高温性能、抗氧化性能和导电性能，其制备方法工艺简单、适用性强。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高分子PTC热敏电阻材料，所述材料由以下成分按重量份组成：40～60份高分子聚合物、15～40份导电填料、10～35份非导电填料、1～5份助剂，其中，所述导电填料为铝粉、铜粉或锌粉，非导电填料为膨润土、水合硅酸钙或滑石粉。
进一步地，所述高分子聚合物为环氧树脂、脲醛树脂、聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯醇。
进一步地，所述助剂包括硅烷偶联剂、抗氧剂和表面活性剂。
进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氯丙基甲基二氯硅烷或γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂DNP或抗氧剂TPP。
进一步地，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
一种高分子PTC热敏电阻材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)按比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2000～3000r/min下搅拌混合，得到混合物；
步骤2)将步骤1)所述混合物置于密闭式炼胶机中，128～145℃下混炼；
步骤3)将经步骤2)处理的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料
本发明的有益效果如下：
本发明的高分子PTC热敏电阻材料，采用膨润土、水合硅酸钙等延展性较好的非导电填料，有效地增强了热敏电阻的抗拉伸强度；而采用铝粉、铜粉等贱金属粉末作为导电填料，一方面降低了成本，另一方面提供了优良的导电性能；助剂的选用也是基于采用的主料的不同，高分子聚合物具有极其稳定的性能，但其与其他材料的不相容性，需要各种助剂的辅助才能完美的发挥其效用，本发明采用硅烷偶联剂、抗氧剂和表面活性剂作为助剂，在有效缓解高分子聚合物的不相容性的同时，还能提供耐高温、抗氧化、高强度等性能。本发明的制备方法工艺简单、适用性强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种高分子PTC热敏电阻材料，按重量份由以下成分组成：
其制备方法如下：
(1)按上述比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2000r/min下搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述混合物置于密闭式炼胶机中，128℃下混炼3h；
(3)将混炼后的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
实施例2
一种高分子PTC热敏电阻材料，按重量份由以下成分组成：
其制备方法如下：
(1)按上述比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，3000r/min下搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述混合物置于密闭式炼胶机中，145℃下混炼3h；
(3)将混炼后的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
实施例3
一种高分子PTC热敏电阻材料，按重量份由以下成分组成：
其制备方法如下：
(1)按上述比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2500r/min下搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述混合物置于密闭式炼胶机中，132℃下混炼3h；
(3)将混炼后的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
实施例4
一种高分子PTC热敏电阻材料，按重量份由以下成分组成：
其制备方法如下：
(1)按上述比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2500r/min下搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述混合物置于密闭式炼胶机中，138℃下混炼3h；
(3)将混炼后的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
实施例5
一种高分子PTC热敏电阻材料，按重量份由以下成分组成：
其制备方法如下：
(1)按上述比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2500r/min下搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述混合物置于密闭式炼胶机中，140℃下混炼3h；
(3)将混炼后的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
对比例1
与实施例1的不同之处在于：不采用任何助剂。
对比例2
与实施例1的不同之处在于：非导电填料采用二氧化硅。
测试例1
将实施例1～5与对比例1、2制备的材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1性能测试结果
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 (7)

1.一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述材料由以下成分按重量份组成：40～60份高分子聚合物、15～40份导电填料、10～35份非导电填料、1～5份助剂，其中，所述导电填料为铝粉、铜粉或锌粉，非导电填料为膨润土、水合硅酸钙或滑石粉。
2.根据权利要求1所述的一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述高分子聚合物为环氧树脂、脲醛树脂、聚乙烯、聚氯乙烯或聚丙烯醇。
3.根据权利要求1所述的一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述助剂包括硅烷偶联剂、抗氧剂和表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氯丙基甲基二氯硅烷或γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求3所述的一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂DNP或抗氧剂TPP。
6.根据权利要求3所述的一种高分子PTC热敏电阻材料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
7.权利要求1～6任一项所述的一种高分子PTC热敏电阻材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)按比例分别配置高分子聚合物、导电填料、非导电填料和助剂，将上述原料投入高速搅拌机中，2000～3000r/min下搅拌混合，得到混合物；
步骤2)将步骤1)所述混合物置于密闭式炼胶机中，128～145℃下混炼；
步骤3)将经步骤2)处理的混合物置于双螺旋挤压造粒机中，挤出造粒，对粒料进行冷却后，即得到所述高分子PTC热敏电阻材料。
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