炭黑填充聚偏氟乙烯ptc復(fù)合材料的合成方法
【專利摘要】炭黑填充聚偏氟乙烯正電阻溫度系數(shù)(PTC)復(fù)合材料的合成方法，包含以下步驟：步驟一：將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均勻；步驟二：在密煉機(jī)中塑化步驟一所形成的混合物；步驟三：出料、下片、切粒；步驟四：片材在平板硫化機(jī)上壓制成型。聚偏氟乙烯的加入可以減少炭黑的用量，降低逾滲閾值；通過改變聚偏氟乙烯／高密度聚乙烯配比可以減弱NTC效應(yīng)的產(chǎn)生，輻射之后可以消除NTC效應(yīng)，PTC穩(wěn)定性增強(qiáng)。
【專利說明】炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自限溫導(dǎo)電功能材料的制備方法，特別涉及一種炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年來，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究取得了重大進(jìn)展。將炭黑或金屬等導(dǎo)電粒子分散在聚合物基體中形成的復(fù)合材料是一類重要的導(dǎo)電高分子材料。將導(dǎo)電粒子填充到聚合物基體中不僅可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性，而且可以在很寬的溫度范圍(室溫到基體材料的熔化溫度)提高電阻值。高分子PTC材料在電流限流器、電磁波屏蔽、自控溫加熱及高溫保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，是一種很有發(fā)展前途的新型功能材料。
[0003]在實(shí)際使用過程中，高分子導(dǎo)電功能復(fù)合材料PTC行為的穩(wěn)定性較差。通常采用基體交聯(lián)、導(dǎo)電粒子表面處理、復(fù)合物熱處理等手段來改善PTC行為的穩(wěn)定性。但這些方法對(duì)PTC效應(yīng)的穩(wěn)定作用均是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。輻射交聯(lián)聚乙烯/炭黑能消除NTC效應(yīng)，延長PTC材料使用壽命和耐溫等級(jí)，但仍不能滿足高溫下的器件要求。以聚氟乙烯作為基體可以獲得優(yōu)質(zhì)PTC材料，但氟材料價(jià)格昂貴，加工困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，加入聚偏氟乙烯通過對(duì)高密度聚乙烯進(jìn)行共混來改善基體與炭黑的親和力以抑制炭黑的附聚幾率，從而增加PTC復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度并提高其穩(wěn)定性。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，包含以下步驟:
[0007]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均勻；
[0008]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一所形成的混合物；
[0009]步驟三:出料、下片、切粒；
[0010]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟二中密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟四中壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0013]進(jìn)一步地，所述炭黑為乙炔炭黑。
[0014]進(jìn)一步地,所述步驟一中高密度聚乙烯與所述聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1~4:1,高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與所述乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:2~100:20o
[0015]進(jìn)一步地，所述高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和乙炔炭黑的質(zhì)量比為80:20:18，利用電子加速器輻照高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料，輻照劑量為150千戈瑞，循環(huán)次數(shù)I~5次。
[0016]進(jìn)一步地，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和所述乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24，利用電子加速器輻照高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料，輻照劑量為150千戈瑞。
[0017]進(jìn)一步地，對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為80°C，熱處理時(shí)間為O~36小時(shí)。
[0018]本發(fā)明提供的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，聚偏氟乙烯的加入可以減少炭黑的用量，降低逾滲閾值；通過改變聚偏氟乙烯/高密度聚乙烯配比可以減弱NTC效應(yīng)的產(chǎn)生，電子加速器輻射之后可以消除NTC效應(yīng)，PTC穩(wěn)定性增強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法示意圖。
[0020]圖2是高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯質(zhì)量比不同時(shí)，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率與乙炔炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系的對(duì)比圖。
[0021]圖3是高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯質(zhì)量比不同時(shí)，乙炔炭黑在高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料中分布的SEM圖。
[0022]圖4是高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯質(zhì)量比不同時(shí)，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻與溫度關(guān)系的對(duì)比圖。
[0023]圖5是高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料經(jīng)電子加速器不同循環(huán)輻照次數(shù)后的電阻與溫度關(guān)系的對(duì)比圖。
[0024]圖6是高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料經(jīng)過不同熱處理時(shí)間和溫度的熱處理后的室溫電阻對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]本實(shí)施例提供炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，如圖1所示，包含以下步驟:
[0027]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均勻；
[0028]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一所形成的混合物；
[0029]步驟三:出料、下片、切粒；
[0030]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型。
[0031]以下以優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0032]實(shí)施例一:
[0033]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為4:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100:4 ；
[0034]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物， 密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0035]步驟三:出料、下片、切粒；[0036]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0037]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2a中所示。
[0038]實(shí)施例二:
[0039]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為4:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 18 ；
[0040]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0041]步驟三:出料、下片、切粒；
[0042]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0043]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2a中所示。
[0044]實(shí)施例三:
[0045]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟 乙烯的質(zhì)量比為4:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:20 ；
[0046]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0047]步驟三:出料、下片、切粒；
[0048]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0049]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2a中所示。
[0050]高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為4:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:9U00:11,100:13,100:14、100:16時(shí)，制備方法與上述方法相同，此處不再描述，制備的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2a中所示。
[0051]實(shí)施例四:
[0052]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為3:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100:4 ；
[0053]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0054]步驟三:出料、下片、切粒；
[0055]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。[0056]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2b中所示
[0057]實(shí)施例五:
[0058]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為3:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 16 ；
[0059]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0060]步驟三:出料、下片、切粒；
[0061 ] 步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0062]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2b中所示。乙炔炭黑在高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料中分布的SEM圖如圖3a所示。
[0063]實(shí)施例六:
[0064]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為3:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 18 ；
[0065]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0066]步驟三:出料、下片、切粒；
[0067]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0068]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2b中所
/Jn ο
[0069]高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為3:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:6U00:9U00 =IUlOO:13、100:14時(shí)，制備方法與上述方法相同，此處不再描述，制備的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2b中所示。
[0070]實(shí)施例七:
[0071]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為2:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100:2 ；
[0072]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0073]步驟三:出料、下片、切粒；
[0074]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C
[0075]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2c中所[0076]實(shí)施例八:[0077]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為2:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 12 ；[0078]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；[0079]步驟三:出料、下片、切粒；[0080]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C[0081]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2c中所示。乙炔炭黑在高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料中分布的SEM圖如圖3b所示。[0082]實(shí)施例九:[0083]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為2:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 16 ；[0084]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；[0085]步驟三:出料、下片、切粒；[0086]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C[0087]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2c中所[0088]高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為2:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:4U00:6U00:8U00 =IOUOO:14時(shí)，制備方法與上述方法相同，此處不再描述，制備的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2c中所示。[0089]實(shí)施例十:[0090]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100:2 ；[0091]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；[0092]步驟三:出料、下片、切粒；[0093]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。[0094]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2d中所[0095]實(shí)施例^^一:
[0096]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 12 ；
[0097]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0098]步驟三:出料、下片、切粒；
[0099]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0100]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2d中所
/Jn ο
[0101]乙炔炭黑在高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料中分布的SEM圖如圖3c所示，
[0102]實(shí)施例十二:
[0103]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙塊炭黑的質(zhì)量比為100: 16 ；
[0104]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0105]步驟三:出料、下片、切粒；
[0106]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0107]高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2d中所
/Jn ο
[0108]高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:4U00:6U00:8U00 =IOUOO:14時(shí)，制備方法與上述方法相同，此處不再描述，制備的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率在圖2d中所示。
[0109]實(shí)施例一至實(shí)施例十二中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻率與乙炔炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線如圖2所示，隨著聚偏氟乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，乙炔炭黑的臨界質(zhì)量分?jǐn)?shù)由18 phr (phr代表每IOOg或kg等質(zhì)量單位)降低到12phr,即聚偏氟乙烯的加入可減少乙炔炭黑的用量，降低逾滲閾值。這是由于聚偏氟乙烯的熔融溫度明顯高于高密度聚乙烯，在200°C加工時(shí)，其熔體粘度也高于高密度聚乙烯，因而乙炔炭黑主要分布在高密度聚乙烯相及兩相界面；乙炔炭黑粒子在高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯中的不均勻分配造成了乙炔炭黑粒子局部濃縮，偏析現(xiàn)象明顯，有利于乙炔炭黑導(dǎo)電通路的形成，使乙炔炭黑的有效導(dǎo)電鏈密度增加。
[0110]圖3所示是乙炔炭黑在合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料中的分布的SEM圖，隨著聚偏氟乙烯含量的增加，乙炔炭黑聚集的情況明顯被消弱，有利于偏析現(xiàn)象的產(chǎn)生。[0111]實(shí)施例十三:
[0112]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和乙炔炭黑的質(zhì)量比為80:20:18 ；
[0113]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0114]步驟三:出料、下片、切粒；
[0115]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0116]利用電子加速器對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行輻照，輻照劑量為150千戈瑞，輻照循環(huán)次數(shù)I次。
[0117]實(shí)施例十四:
[0118]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和乙炔炭黑的質(zhì)量比為80:20:18 ；
[0119]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0120]步驟三:出料、下片、切粒；
[0121]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0122]利用電子加速器對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行輻照，輻照劑量為150千戈瑞，輻照循環(huán)次數(shù)5次。
[0123]實(shí)施例十五:
[0124]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24 ；
[0125]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0126]步驟三:出料、下片、切粒；
[0127]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0128]利用電子加速器對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行輻照，輻照劑量為150千戈瑞。
[0129]實(shí)施例十五對(duì)比例:
[0130]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24 ；
[0131]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0132]步驟三:出料、下片、切粒；
[0133]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0134]實(shí)施例十六:[0135]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24 ；
[0136]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0137]步驟三:出料、下片、切粒；
[0138]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0139]利用電子加速器對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行輻照，輻照劑量為150千戈瑞。對(duì)輻照后的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行80°C的熱處理。
[0140]實(shí)施例十六對(duì)比例:
[0141]步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和炭黑置于高混器中干混均勻，炭黑為乙炔炭黑，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24 ；
[0142]步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一中形成的混合物，密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘；
[0143]步驟三:出料、下片、切粒；
[0144]步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型，壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
[0145]對(duì)合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行80°C的熱處理。
[0146]性能測(cè)試:
[0147]1、測(cè)試實(shí)施例二、實(shí)施例五、實(shí)施例八和實(shí)施例1^一中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料在不同溫度下的電阻值，以評(píng)估其PTC強(qiáng)度和NTC效應(yīng)。測(cè)試溫度范圍為 20°c~180°C，溫度點(diǎn)取為 20°c、30°c、50°c、7(rc、8(rc、9(rc、10(rc、IlO0C > 120。。、130。。、140。。、150。。、160°C、170。。和 180°C。各個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻值在圖 4中所示。圖4A為實(shí)施例二合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻與溫度關(guān)系曲線。圖4B為實(shí)施例五合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻與溫度關(guān)系曲線。圖4C為實(shí)施例八合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻與溫度關(guān)系曲線。圖4D為實(shí)施例十一合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻與溫度關(guān)系曲線。
[0148]參照?qǐng)D4,根據(jù)計(jì)算式:PTC 強(qiáng)度=P max/Pci=Rmax/R。；NTC 強(qiáng)度=Pmax/P 140.。=Rmax /R14Or (忽略了升溫過程中體積變化)，隨著高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯質(zhì)量比的變化，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度基本沒有變化，開關(guān)溫度為160 V左右，NTC效應(yīng)明顯減弱。這是由于高密度聚乙烯與聚偏氟乙烯不相容，體系仍存在兩個(gè)開關(guān)溫度造成。當(dāng)溫度在130~140°C時(shí)，高密度聚乙烯相開始熔融，產(chǎn)生一定的PTC效應(yīng)；當(dāng)溫度在160~170°C時(shí)，聚偏氟乙烯相開始熔融，產(chǎn)生與之相應(yīng)的PTC效應(yīng)；兩個(gè)PTC效應(yīng)相疊加使整個(gè)開關(guān)溫度范圍拓寬，曲線變得平緩。當(dāng)溫度高于高密度聚乙烯的熔融溫度時(shí)，由于聚偏氟乙烯相的存在阻止了高密度聚乙烯相的自由擴(kuò)散，限制了乙炔炭黑顆粒的活動(dòng)能力，以致不能形成新的導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò)，所以NTC效應(yīng)減弱。[0149]2、測(cè)試實(shí)施例十三和實(shí)施例十四中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料在不同溫度下的電阻值，以評(píng)估其PTC強(qiáng)度。測(cè)試溫度范圍為20°C~180°c，溫度點(diǎn)取為 2(rc、3(rc、4(rc、5(rc、7(rc、8(rc、9(rc、io(rc、ii(rc、i2(rc、i3(rc、140°c、150°c、160°c、17(rc和180°C。各個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻值在圖5中所示。圖5a所示為實(shí)施例十三中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料循環(huán)輻照I次后的電阻與溫度關(guān)系圖。圖5b所示為實(shí)施例十四中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料循環(huán)輻照5次后的電阻與溫度關(guān)系圖。 [0150]參照?qǐng)D5，PTC強(qiáng)度計(jì)算公式如上所述，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料經(jīng)150千戈瑞Y-射線輻照后，穩(wěn)定性增強(qiáng)，最大PTC強(qiáng)度幾乎不變。這是由于當(dāng)劑量加大時(shí)，聚合物基體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)或與聚集體表面的官能團(tuán)之間發(fā)生反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。使產(chǎn)品的工藝更有保障，不致于微小的變化就使產(chǎn)品性能波動(dòng)很大。
[0151]3、對(duì)實(shí)施例十五和實(shí)施例十五對(duì)比例中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料分別進(jìn)行O °C~150 0C的熱處理，熱處理溫度取O °C、100 0C、120 °C、135°C和150°C。熱處理后的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料對(duì)應(yīng)的室溫電阻在圖6B中所示。圖6Bb為實(shí)施例十五中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻與熱處理溫度的關(guān)系曲線。圖6Ba為實(shí)施例十五對(duì)比例中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻與熱處理溫度的關(guān)系曲線。
[0152]4、對(duì)實(shí)施例十六和實(shí)施例十六對(duì)比例中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料分別進(jìn)行O~36小時(shí)的熱處理，熱處理時(shí)間取0、4、8、12、24和36小時(shí)。熱處理后的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料對(duì)應(yīng)的室溫電阻在圖6A中所示。圖6Ab為實(shí)施例十六中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻與熱處理時(shí)間的關(guān)系曲線。圖6Aa為實(shí)施例十六對(duì)比例中合成的高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的室溫電阻與熱處理時(shí)間的關(guān)系曲線。
[0153]參照?qǐng)D6，經(jīng)熱處理后，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料的電阻均明顯下降。雖然超過熔點(diǎn)后處理效果更明顯，但容易引起材料老化和材料變形。
[0154]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，包含以下步驟: 步驟一:將高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均勻； 步驟二:在密煉機(jī)中塑化步驟一所形成的混合物； 步驟三:出料、下片、切粒； 步驟四:片材在平板硫化機(jī)上壓制成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，所述步驟二中密煉溫度為200°C，塑化時(shí)間10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，所述步驟四中壓制成型的條件為，預(yù)熱8分鐘，熱壓3分鐘，壓力18兆帕斯卡，溫度200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，所述炭黑為乙塊炭黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，所述步驟一中高密度聚乙烯與所述聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1~4:1，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物與所述乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:2~100:20o
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，所述高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和乙炔炭黑的質(zhì)量比為80:20:18，利用電子加速器輻照高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料，輻照劑量為150千戈瑞，循環(huán)次數(shù)I~5次。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯共混物和所述乙炔炭黑的質(zhì)量比為100:24，利用電子加速器輻照高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料，輻照劑量為150千戈瑞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC復(fù)合材料的合成方法，其特征在于，對(duì)高密度聚乙烯/聚偏氟乙烯/乙炔炭黑PTC復(fù)合材料進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為80°C，熱處理時(shí)間為O~36小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C08J3/28GK103467831SQ201310456064
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】顧建忠, 吳明紅, 蔡建球 申請(qǐng)人:太倉金凱特種線纜有限公司