CN1301509C - 导电高分子材料及其发热元件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导电高分子材料及其发热元件的制备方法，特征在于：采用聚芳烷基酚树脂为基体，添加剂为：六次甲基四胺，导电性炭黑、碳纤维、玻璃纤维(或其织物)、碳化硼。本导电高分子发热材料的特点：1.发热温度及可使用的温度高，其发热温度可达250～270℃下进行工作。故本发明研制的导电高分子发热材料有着更广阔的用途。如可作为空调机加热器的热源，可作为成型复合材料制作的自加热模具等。2.现今使用的导电陶瓷发热材料其发热温度及可使用的温度较高，但在使用过程中其功率衰减明显，使用时间越长，功率衰减越大。本发明研制的导电高分子发热材料，在长时间的使用过程中其功率衰减仍很低，故其工作的稳定性和可靠性优越。
Description
技术领域：本发明涉及一种导电高分子材料及其发热元件的制备方法，主要采用聚芳烷基酚树脂为基体。此种导电高分子材料可用于制备制热量较高的发热器，如可用于制备飞机复合材料防冰前缘，制备自加热复合材料模具以及用于制备风扇型发热器作为空调机的热源等。
背景技术：目前，在很多领域，需要导电高分子发热材料。如空调机的热源多采用PTC陶瓷发热元件制成的发热器。这种发热器具有正温度系数，不会产生过热现象，因而在使用中安全可靠。但由于PTC陶瓷本身的原因，使得产品在使用过程中功率衰减明显，造成发热器的使用效果在一定时间后明显受到影响。
导电高分子发热材料是一种新兴的具有发热功能的材料，可以用于飞机防冰前缘，输油加热电缆、自加热复合材料摸具等。导电高分子发热材料在使用过程中其功率衰减，远远小于PTC陶瓷发热器的功率衰减。但目前研制的导电高分子发热材料普遍发热温度较低，难以满足空调机热源的要求。
发明内容：为避免现有技术的缺陷，本发明提出了一种导电高分子材料及其发热元件的制备方法，主要优点在于发热温度和使用温度高达250～270℃，且在使用过程中功率衰减现象不明显，远小于PCT陶瓷发热器的功率衰减，可以显著提高使用效果，而且该导电高分子材料发热元件制备工艺比较简便，适宜于大规模生产。
本发明的特征在于：采用聚芳烷基酚树脂为基体，添加剂为：六次甲基四胺，导电性炭黑、碳纤维、玻璃纤维或玻璃纤维织物、碳化硼。
基体与添加剂的配比为：聚芳烷基酚100份，六次甲基四胺7-10份，导电性炭黑6-14份，碳纤维0.5-1.5、碳化硼5-10份，玻璃纤维或玻璃纤维织物30-50份。
上述导电高分子材料的制备方法，其特征在于：通过以下步骤制成：
a：将聚芳烷基酚树脂用乙醇和丙酮混合溶剂溶解后过滤除去杂质，再将过滤出的滤液用热水洗涤，除去低分子原料物；
b：将提纯后的树脂在真空干燥箱中进行真空干燥至基本恒重后，用乙醇和丙酮混合溶剂溶解成树脂溶液；
c：在树脂溶液中加入六次甲基四胺，搅拌使之溶解，然后加入玻璃纤维或玻璃纤维织物、导电性炭黑、碳纤维、碳化硼，经充分混合，浸渍后进行真空干燥，制成导电高分子材料。
一种利用上述导电高分子材料制备发热元件的制备方法，其特征在于：将制得的导电高分子材料盛于模具中在热和压力作用下，压制成型，再经后烘处理即得导电高分子材料发热元件产品。
本发明研制的导电高分子发热材料的特点在于(1)，发热温度及可使用的温度高，其发热温度可达250～270℃下进行工作。而现今应用的导电高分子发热材料，其发热温度一般均不大于200℃，其工作温度亦不超过200℃。故本发明研制的导电高分子发热材料有着更广阔的用途。如可作为空调机加热器的热源，可作为成型复合材料制作的自加热模具等。(2)现今使用的导电陶瓷发热材料其发热温度及可使用的温度较高，如其发热温度及可使用的温度可达250～270℃，但在使用过程中其功率衰减明显，使用时间越长，功率衰减越大。本发明研制的导电高分子发热材料，在长时间的使用过程中其功率衰减仍很低。故其工作的稳定性和可靠性优越。
附图说明：
图1：实施例示意图
具体实施方式：
现结合附图对本发明作进一步描述：
实施例1：(实施例中的份数均为重量份)
1、在装置有搅拌器，回流冷凝器的反应器中加入聚芳烷基酚树脂100份，乙醇和丙酮混合溶剂(乙醇∶丙酮＝4∶1)200份，加热至60℃左右在搅拌下溶解，溶解后冷却至室温，经过滤器过滤，然后将滤出的树脂溶液放入洗涤器中，用80～85℃的热水进行洗涤，洗涤3～4次后，取样测游离酚含量，当游离酚含量小于0.5％时，洗涤即告完毕。由洗涤器蒸发出的溶剂可进行回收和利用。
2、洗净后的聚芳烷基酚树脂置于真空干燥箱中，在0.7～0.8气压的真空度下进行干燥，至基本恒重后，取100份干燥后的树脂，用200份乙醇和丙酮混合溶剂溶解成树脂溶液。
3、在上述树脂溶液中加入7～10份六次甲基四胺，搅拌使其溶解，然后加入导电性炭黑6～14份，碳化硼5～10份，玻璃纤维或玻璃纤维织物30～50份，碳纤维0.5～1.5份，进行混合和浸渍，浸渍均匀后在真空度为0.7～0.8气压下，进行真空干燥。干燥后的材料即为制得的导电高分子材料。
4、将制得的导电高分子材料，加于发热元件的成型模具中，在170～180℃，压强为300～400公斤/厘米2的条件下压制成发热元件。
5、压制成的导电高分子材料发热元件应按梯步升温的形式在120℃、160℃、200℃下分别处理1.5小时，再在250℃下处理1小时。即制得导电高分子材料发热元件产品。
所制得的导电高分子材料发热元件，其发热表面温度可达250～270℃，可用于制造风扇型发热器，能够用作空调机的热源，并具有在使用过程中功率衰减很小的优点。
Claims (9)
1、一种导电高分子材料，其特征在于：采用聚芳烷基酚树脂为基体，添加剂为：六次甲基四胺、导电性炭黑、碳纤维、玻璃纤维或玻璃纤维织物、碳化硼。
2、根据权利要求1所述的导电高分子材料，其特征在于：基体与添加剂的配比为：聚芳烷基酚100份，六次甲基四胺7-10份，导电性炭黑6-14份，碳纤维0.5-1.5、碳化硼5-10份，玻璃纤维或玻璃纤维织物30-50份。
3、一种权利要求1或2所述的导电高分子材料的制备方法，其特征在于：
a：将聚芳烷基酚树脂用乙醇和丙酮混合溶剂溶解后过滤除去杂质，再将过滤出的滤液用热水洗涤，除去低分子原料物；
b：将提纯后的树脂在真空干燥箱中进行真空干燥至基本恒重后，用乙醇和丙酮混合溶剂溶解成树脂溶液；
c：在树脂溶液中加入六次甲基四胺，搅拌使之溶解，然后加入玻璃纤维或玻璃纤维织物、导电性炭黑、碳纤维、碳化硼，经充分混合，浸渍后进行真空干燥处理。
4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在a步骤中，100份的聚芳烷基酚用200份的乙醇和丙酮混合溶剂进行溶解，混合溶剂中乙醇与丙酮的重量比例为4比1，混合溶剂的加热温度为60℃左右，且在搅拌中进行。
5、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：热水洗涤的温度为80～85℃，洗涤次数3～4次，洗涤结束标准为游离酚含量小于0.5％。
6、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：真空干燥的条件为0.7～0.8气压的真空度。
7、一种利用权利要求1或2所述的导电高分子材料制备发热元件的制备方法，其特征在于：将制得的导电高分子材料盛于模具中在热和压力作用下，压制成型，再经后烘处理即得。
8、根据权利要求7所述的导电高分子材料制备发热元件的制备方法，其特征在于：压制成型条件中温度为170～180℃，压强为300～400公斤/厘米2。
9、根据权利要求7所述的导电高分子材料制备发热元件的制备方法，其特征在于：后烘处理是按梯步升温的形式在120℃、160℃、200℃下分别处理1.5小时，再在250℃下处理1小时。
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