一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其由熱塑性聚合物、磁性導(dǎo)電物、惰性填料、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑和抵制劑構(gòu)成。本發(fā)明提高了導(dǎo)電聚合材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，其電阻率低、PTC強(qiáng)度提高，使本材料具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料。
技術(shù)背景
[0002]自限溫電伴熱帶電纜具有“PTC”特性即正溫度系數(shù)效應(yīng)，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區(qū)間電阻率急劇增大的特性，從而該電纜可以被任意截短或在一定范圍內(nèi)接長(zhǎng)使用，并允許多次交叉重疊而無(wú)高溫?zé)狳c(diǎn)及燒毀之慮，因此被廣泛地應(yīng)用于化工、電、制糖等行業(yè)用于自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度要求高的領(lǐng)域。自限溫電伴熱帶電纜具有以下優(yōu)點(diǎn):①自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，因此不會(huì)因自身發(fā)熱而燒毀，卻因?qū)嶋H需要熱量進(jìn)行補(bǔ)償，因此為新一代節(jié)能型恒溫加熱器；②低溫狀態(tài)快速啟動(dòng)，溫度均勻，每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)；③安裝簡(jiǎn)便，維護(hù)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化水平高，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低；④安全可靠，用途廣，不污染環(huán)境，壽命長(zhǎng)。
[0003]自限溫電伴熱帶電纜由導(dǎo)電高分子聚合材料(塑料)和兩根平行金屬導(dǎo)線(xiàn)及絕緣護(hù)套構(gòu)成的扁形帶狀電纜，其這些優(yōu)點(diǎn)是由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有正溫度系數(shù)“PTC”特性，且相互并聯(lián)，能隨被加熱體系的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，自動(dòng)限制加熱的溫度。
[0004]目前，自限溫電伴熱帶電纜的導(dǎo)電聚合材料存在的室溫電阻率偏高，PTC效應(yīng)穩(wěn)定性差，致使PTC強(qiáng)度及輸出功率衰減過(guò)快，保護(hù)后漏電流大等。這是由于炭黑所限制造成的，結(jié)晶性聚合物與炭黑粒子之間的浸潤(rùn)性差，分散在基體內(nèi)的炭黑粒子之間又具有較強(qiáng)的附聚力，因此炭黑粒子在基體中的分散不穩(wěn)定，當(dāng)PTC材料在使用過(guò)程中隨著溫度升高一下降循環(huán)往復(fù)時(shí)，處于非晶區(qū)的炭黑粒子很難回到原來(lái)的位置，尤其在聚合物結(jié)晶熔點(diǎn)以上時(shí)，因晶區(qū)熔融和體積膨脹而分開(kāi)的炭黑粒子很容易重新附聚，從而產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)，最終導(dǎo)致炭黑分散狀`態(tài)發(fā)生變化，PTC效應(yīng)的回復(fù)性變差。宏觀表現(xiàn)為電阻率增加，PTC強(qiáng)度和輸出功率逐漸衰退。
[0005]而隨著電子行業(yè)的發(fā)展，要求PTC保護(hù)器件電阻越小越好，保證正常電路中功耗更小，并具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流愈小愈好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種低電阻導(dǎo)電聚合材料，該導(dǎo)電聚合材料具有低室溫電阻率、高PTC強(qiáng)度。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料，由下列組份按重量份構(gòu)成:熱塑性聚合物:100份、磁性導(dǎo)電物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶聯(lián)劑:1_2、抗氧劑:0.1-0.5份、潤(rùn)滑劑:0 -1份、抵制劑:0.1-0.5份。
[0009]熱塑性聚合物為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線(xiàn)性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯一丙烯共聚物、乙烯一乙酸乙烯醋共聚物或乙烯一丙烯酸乙醋共聚物。[0010]所述磁性導(dǎo)電物為鎳粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、銀粉中至少一種。
[0011]所述惰性填料為氫氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦或三氧化二銻中的至少一種。
[0012]所述偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)KH550、KH560、KH570中一種，或鈦酸酯類(lèi)NDZ-101、NDZ_40中一種。
[0013]所述抗氧劑為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯(168)、硫代二丙酸雙十八醇酯(DSTDP)中的至少一種。
[0014]所述潤(rùn)滑劑為有機(jī)硅樹(shù)脂、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
[0015]所述抑制劑為雙亞水楊基二胺。
[0016]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案是:所述磁性導(dǎo)電物的平均粒徑為50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒徑為I 一 3um。
[0017]本發(fā)明材料的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)的制備方法進(jìn)行制備，一般先在螺桿機(jī)中進(jìn)行混合、造粒、擠出機(jī)熔融擠出成型，最后再成型后的聚合材料采用輻射、過(guò)氧化物、硅烷或光化學(xué)等方法交聯(lián)，再進(jìn)行熱處理得產(chǎn)品。
[0018]聚合物基體交聯(lián)后形成網(wǎng)絡(luò)，熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性顯著提高，可使磁性導(dǎo)電物牢固地固定于網(wǎng)絡(luò)上，一定程度上阻礙了磁性導(dǎo)電物的運(yùn)動(dòng)；另一方面，聚合物分子鏈間的相對(duì)滑動(dòng)和位移變得困難，磁性導(dǎo)電物聚集體不能隨之運(yùn)動(dòng)而互相接近形成新的導(dǎo)電通路，從而進(jìn)一步提高了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和基體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，`同時(shí)足夠的交聯(lián)可以消除NTC效應(yīng)。
[0019]本發(fā)明通過(guò)上述原料配比及制備方法獲得的低電阻率正溫度系數(shù)型導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料，其室溫電阻率為I * 10 —4歐姆?厘米，室溫電隊(duì)率低，超過(guò)居里溫度點(diǎn)后電阻率能升高IO8 -1O10倍，具有更高的切斷電阻，保證電路切斷后漏電流小，PTC強(qiáng)度高，達(dá)到
1.725*108Rmax/RQ。
【具體實(shí)施方式】:
[0020]下面給出實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
對(duì)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]在本發(fā)明中，一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料是將所有原料在螺桿機(jī)中進(jìn)行混合、造粒、擠出機(jī)熔融擠出成型，最后再成型后的聚合材料采用輻射、過(guò)氧化物、硅烷或光化學(xué)等方法交聯(lián)，再進(jìn)行熱處理得產(chǎn)品。
[0022]本發(fā)明中所用的原料均是市售產(chǎn)品，各廠(chǎng)家生產(chǎn)的基本類(lèi)似，在此不一一指出。下面對(duì)本發(fā)明的原料配方進(jìn)行舉例說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]高密度聚乙烯:100份；
[0025]鎳粉:400份；
[0026]氫氧化鎂:100份；
[0027]KH550:1 份；
[0028]抗1010:0.5 份；
[0029]聚乙烯蠟:1份；[0030]雙亞水楊基二胺:0.1份。
[0031]實(shí)施例2
[0032]低密度聚乙烯:100份；
[0033]鐵粉:800份；
[0034]氫氧化鋁:20份；
[0035]KH556:2 份；
[0036]抗168:0.1 份；
[0037]雙亞水楊基二胺:0.5份。
[0038]實(shí)施例3
[0039]線(xiàn)性低密度聚乙烯:100份；
[0040]鋁粉:500份；
[0041]氧化鋅:80份；
[0042]ΚΗ570:1.5份;
[0043]抗DSTDP:0.3 份;`[0044]氧化聚乙烯蠟:0.5份；
[0045]雙亞水楊基二胺:0.2份。
[0046]實(shí)施例4
[0047]聚偏氟乙烯:100份；
[0048]銅粉:600份；
[0049]氧化鋁:90份；
[0050]NDZ-40:1.8份；
[0051]抗1010:0.3 份；
[0052]抗168:0.1 份
[0053]聚硬脂酸乙烯醋:0.8份；
[0054]雙亞水楊基二胺:0.4份。
[0055]實(shí)施例5
[0056]乙烯一丙烯共聚物:100份；
[0057]銀粉:600份；
[0058]鎳粉:100份；
[0059]三氧化二銻:30份；
[0060]氧化鋁:60份；
[0061]NDZ-101:1.8 份；
[0062]抗DSTDP:0.3 份；
[0063]抗168:0.1 份
[0064]脂肪酸醋:0.8份；
[0065]雙亞水楊基二胺:0.4份。
[0066]對(duì)比試驗(yàn):
[0067]將上述實(shí)施例1-5中制得的聚合物材料按照統(tǒng)一工藝注塑成長(zhǎng)為5_、寬為5_、厚為0.5 mm的樣品，采用微歐計(jì)測(cè)量樣品的電阻，根據(jù)面積和厚度換算得到各聚合材料的常溫電阻Ri。再把制成的樣品放入150度恒溫箱中30分鐘后測(cè)量樣品的電阻民，用電阻民除以樣品的常溫電阻R1，得到PTC強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0068]表1:聚合材料的PTC性能測(cè)試比較
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種自限溫電伴熱帶電纜的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:由下列組份按重量份構(gòu)成:熱塑性聚合物:100份、磁性導(dǎo)電物:400-800份、惰性填料:20-100份、偶聯(lián)劑:1-2、抗氧劑:0.1-0.5份、潤(rùn)滑劑:0 -1份、抵制劑:0.1-0.5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:熱塑性聚合物為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線(xiàn)性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯一丙烯共聚物、乙烯一乙酸乙烯醋共聚物或乙烯一丙烯酸乙醋共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述磁性導(dǎo)電物為鎳粉、鐵粉、鋁粉、銅粉、銀粉中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述惰性填料為氫氧化鎂、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦或三氧化二銻中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)KH550、KH560、KH570 中一種，或鈦酸酯類(lèi) NDZ-101、NDZ-40 中一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述抗氧劑為四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(168)、硫代二丙酸雙十八醇酯(DSTDP)中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述潤(rùn)滑劑為有機(jī)硅樹(shù)月旨、聚乙烯蠟、氧化聚 乙烯蠟、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述抑制劑為雙亞水楊基二胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻導(dǎo)電聚合材料，其特征在于:所述磁性導(dǎo)電物的平均粒徑為50nm — Ium,所述惰性填料的平均粒徑為I 一 3um。
【文檔編號(hào)】H05B3/10GK103804744SQ201210454211
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】李貽連 申請(qǐng)人:安邦電氣集團(tuán)有限公司