本發(fā)明屬于電發(fā)熱材料領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物ptc電發(fā)熱材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚合物基PTC材料的基體是有機(jī)聚合物，然后在其中加入一些無機(jī)導(dǎo)電填料而形成的一種復(fù)合材料，這種材料最早是Frydman在1948年發(fā)現(xiàn)的，但是當(dāng)時(shí)人們對(duì)此并不是非常重視，直到60年代報(bào)道炭黑復(fù)合材料等也具有PTC效應(yīng)才引起了科學(xué)研究者的注意，首先于20世紀(jì)末在美國(guó)進(jìn)行了實(shí)際使用與開發(fā)。這種材料很好地綜合了無機(jī)填料導(dǎo)電性能及聚合物材料好的柔韌性能，具有很好的綜合性能。聚合物基PTC導(dǎo)電復(fù)合材料性能表現(xiàn)出良好與綜合性特點(diǎn)，聚合物基PTC材料具有較低的室溫電阻率、PTC強(qiáng)度較高、成本低廉便宜及容易加工成型等性能，這些特點(diǎn)也是陶瓷基PTC材料所具有的，這些優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)使聚合物基PTC材料成為了PTC材料研發(fā)的熱點(diǎn)與重點(diǎn)，聚合物基PTC不僅廣泛地使用在衛(wèi)生醫(yī)療、自限溫伴熱帶及各種加熱裝置中，在過流過壓保護(hù)、弱電系統(tǒng)溫度補(bǔ)償?shù)确矫嬉灿泻艽蟮氖褂门c發(fā)展前景。目前的有機(jī)PTC 材料主要以石墨和炭黑為導(dǎo)電填料，主要存在的問題為該填料在聚合物中分散性較差，導(dǎo)致成品的穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種聚合物ptc電發(fā)熱材料及其制備方法
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料，它是由下述重量份的原料制成的：
低密度聚乙烯90-100、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物16-20、石墨粉20-30、鋁粉10-15、碳納米管10-16、三羥甲基丙烷0.7-1、羧甲基纖維素鈉1-2、十二烷基硫醇4-6、二烷基對(duì)二苯酚0.6-1、羥基錫酸鋅2-3、甲基纖維素4-5、棕櫚酸鈣0.8-1、苯乙烯10-14、過氧化二苯甲酰0.1-0.2、松香2-3、對(duì)氨基苯磺酸1-2、抗壞血酸0.7-1、過氧化鈉0.3-1。
進(jìn)一步地，所述低密度聚乙烯的密度為0.915-0.925g/cm3。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將上述石墨粉加入到質(zhì)量比為3-4:1的硫酸、硝酸溶液中，所述的硫酸的濃度為90-95%，硝酸的濃度為96-98%，升高溫度為60-70℃，超聲1-2小時(shí)，過濾，將沉淀水洗2-3次，在60-70℃下真空干燥1-2小時(shí)，得酸化石墨粉；
（2）將上述二烷基對(duì)二苯酚加入到其重量16-20倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為70-75℃，加入上述三羥甲基丙烷，保溫?cái)嚢?-10分鐘，得丙烷醇分散液；
（3）將上述碳納米管、抗壞血酸混合，加入到混合料重量75-100倍的去離子水中，在80-90℃下保溫?cái)嚢?0-30分鐘，加入上述過氧化鈉，超聲40-54分鐘，過濾，將沉淀水洗2-3次，常溫干燥，得氧化碳納米管；
（4）將上述酸化石墨粉、氧化碳納米管混合，加入到混合料重量35-40倍的去離子水中，加入上述對(duì)氨基苯磺酸，超聲10-15分鐘，得磺化復(fù)合填料；
（5）將上述苯乙烯加入到其重量10-15倍的二甲基甲酰胺中，加入上述十二烷基硫醇，升高溫度為70-75℃，加入上述過氧化二苯甲酰，通入氮?dú)?，加入上述磺化?fù)合填料，保溫反應(yīng)2-3小時(shí)，加入上述棕櫚酸鈣，攪拌至常溫，抽濾，將沉淀用二甲基甲酰胺洗2-3次，真空50-60℃下干燥1-2小時(shí)，得改性聚合物；
（6）將上述甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉混合，加入到混合料重量100-120倍的去離子水中，攪拌均勻，得復(fù)合纖維分散液；
（7）將上述丙烷醇分散液、復(fù)合纖維分散液混合，攪拌均勻，加入上述改性聚合物、低密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，超聲1-2小時(shí)，過濾，常溫干燥，在130-200℃真空條件下熔融混合，攪拌均勻，與剩余各原料混合，攪拌30-40分鐘，擠出造粒，壓制成片材，再在片材表面壓制導(dǎo)線，即得到PTC電發(fā)熱材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明的材料具有耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)熱要求可以滿足高溫的發(fā)熱要求，不會(huì)發(fā)生燒帶現(xiàn)象，本發(fā)明采用苯乙烯為單體，在制備聚合物的過程中將經(jīng)過表面處理后的石墨粉和碳納米管混合，將填料有效的分散到聚合物中，有效的提高了各原料成分之間的兼容性，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的更加穩(wěn)固，大大提高了本發(fā)明的PTC 強(qiáng)度和PTC 穩(wěn)定性，電阻穩(wěn)定、溫度均勻，增強(qiáng)了成品材料的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的實(shí)施例一。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料，它是由下述重量份的原料制成的：
低密度聚乙烯90、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物16、石墨粉20、鋁粉10、碳納米管10、三羥甲基丙烷0.7、羧甲基纖維素鈉1、十二烷基硫醇4、二烷基對(duì)二苯酚0.6、羥基錫酸鋅2、甲基纖維素4、棕櫚酸鈣0.8、苯乙烯10、過氧化二苯甲酰0.1、松香2、對(duì)氨基苯磺酸1、抗壞血酸0.7、過氧化鈉0.3。
其中，所述低密度聚乙烯的密度為0.915g/cm3。
以下是本發(fā)明的實(shí)施例二。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料，它是由下述重量份的原料制成的：
低密度聚乙烯95、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物18、石墨粉25、鋁粉13、碳納米管14、三羥甲基丙烷0.9、羧甲基纖維素鈉1.5、十二烷基硫醇5、二烷基對(duì)二苯酚0.8、羥基錫酸鋅2、甲基纖維素4.5、棕櫚酸鈣0.9、苯乙烯12、過氧化二苯甲酰0.1、松香2.5、對(duì)氨基苯磺酸1.5、抗壞血酸0.9、過氧化鈉0.7。
其中，所述低密度聚乙烯的密度為0.920g/cm3。
以下是本發(fā)明的實(shí)施例三。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料，它是由下述重量份的原料制成的：
低密度聚乙烯100、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物20、石墨粉30、鋁粉15、碳納米管16、三羥甲基丙烷1、羧甲基纖維素鈉2、十二烷基硫醇6、二烷基對(duì)二苯酚1、羥基錫酸鋅3、甲基纖維素5、棕櫚酸鈣1、苯乙烯14、過氧化二苯甲酰0.2、松香3、對(duì)氨基苯磺酸2、抗壞血酸1、過氧化鈉1。
其中，所述低密度聚乙烯的密度為0.925g/cm3。
一種聚合物ptc電發(fā)熱材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將上述石墨粉加入到質(zhì)量比為4:1的硫酸、硝酸溶液中，所述的硫酸的濃度為95%，硝酸的濃度為98%，升高溫度為70℃，超聲2小時(shí)，過濾，將沉淀水洗3次，在70℃下真空干燥1小時(shí)，得酸化石墨粉；
（2）將上述二烷基對(duì)二苯酚加入到其重量20倍的無水乙醇中，攪拌均勻，升高溫度為75℃，加入上述三羥甲基丙烷，保溫?cái)嚢?0分鐘，得丙烷醇分散液；
（3）將上述碳納米管、抗壞血酸混合，加入到混合料重量100倍的去離子水中，在90℃下保溫?cái)嚢?0分鐘，加入上述過氧化鈉，超聲54分鐘，過濾，將沉淀水洗2次，常溫干燥，得氧化碳納米管；
（4）將上述酸化石墨粉、氧化碳納米管混合，加入到混合料重量35倍的去離子水中，加入上述對(duì)氨基苯磺酸，超聲15分鐘，得磺化復(fù)合填料；
（5）將上述苯乙烯加入到其重量15倍的二甲基甲酰胺中，加入上述十二烷基硫醇，升高溫度為75℃，加入上述過氧化二苯甲酰，通入氮?dú)?，加入上述磺化?fù)合填料，保溫反應(yīng)2小時(shí)，加入上述棕櫚酸鈣，攪拌至常溫，抽濾，將沉淀用二甲基甲酰胺洗2次，真空50℃下干燥2小時(shí)，得改性聚合物；
（6）將上述甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉混合，加入到混合料重量100倍的去離子水中，攪拌均勻，得復(fù)合纖維分散液；
（7）將上述丙烷醇分散液、復(fù)合纖維分散液混合，攪拌均勻，加入上述改性聚合物、低密度聚乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，超聲2小時(shí)，過濾，常溫干燥，在200℃真空條件下熔融混合，攪拌均勻，與剩余各原料混合，攪拌30分鐘，擠出造粒，壓制成片材，再在片材表面壓制導(dǎo)線，即得到PTC電發(fā)熱材料。