[发明专利]一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料。

技术背景

自限温电伴热带电缆具有“PTC”特性即正温度系数效应，是指材料电阻率随着温度升高而增大，并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性，从而该电缆可以被任意截短或在一定范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温热点及烧毁之虑，因此被广泛地应用于化工、电、制糖等行业用于自动调节温度要求高的领域。自限温电伴热带电缆具有以下优点：①自动调节输出功率，因此不会因自身发热而烧毁，却因实际需要热量进行补偿，因此为新一代节能型恒温加热器；②低温状态快速启动，温度均匀，每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节；③安装简便，维护简单，自动化水平高，运行及维护费用低；④安全可靠，用途广，不污染环境，寿命长。

自限温电伴热带电缆由导电高分子聚合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆，其这些优点是由于导电高分子复合材料具有正温度系数“PTC”特性，且相互并联，能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度。

目前，自限温电伴热带电缆的导电聚合材料存在的室温电阻率偏高，PTC效应稳定性差，致使PTC强度及输出功率衰减过快，保护后漏电流大等。这是由于炭黑所限制造成的，结晶性聚合物与炭黑粒子之间的浸润性差，分散在基体内的炭黑粒子之间又具有较强的附聚力，因此炭黑粒子在基体中的分散不稳定，当PTC材料在使用过程中随着温度升高一下降循环往复时，处于非晶区的炭黑粒子很难回到原来的位置，尤其在聚合物结晶熔点以上时，因晶区熔融和体积膨胀而分开的炭黑粒子很容易重新附聚，从而产生负温度系数效应，最终导致炭黑分散状态发生变化，PTC效应的回复性变差。宏观表现为电阻率增加，PTC强度和输出功率逐渐衰退。

而随着电子行业的发展，要求PTC保护器件电阻越小越好，保证正常电路中功耗更小，并具有更高的切断电阻，保证电路切断后漏电流愈小愈好。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种低电阻导电聚合材料，该导电聚合材料具有低室温电阻率、高PTC强度。   

为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种自限温电伴热带电缆的低电阻导电聚合材料，由下列组份按重量份构成：热塑性聚合物：100份、磁性导电物：400-800份、惰性填料：20-100份、偶联剂：1-2、抗氧剂 ：0.1-0.5份、润滑剂：0 -1份、抵制剂：0.1-0.5份。

热塑性聚合物为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、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。

所述磁性导电物为镍粉、铁粉、铝粉、铜粉、银粉中至少一种。

所述惰性填料为氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氧化钛或三氧化二锑中的至少一种。

所述偶联剂为硅烷类KH550、KH560、KH570中一种，或钛酸酯类NDZ-101、NDZ-40中一种。

所述抗氧剂为四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯（1010）、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（168）、硫代二丙酸双十八醇酯（DSTDP）中的至少一种。

所述润滑剂为有机硅树脂、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚硬脂酸乙烯醋、脂肪酸醋。

所述抑制剂为双亚水杨基二胺。

本发明的进一步优化方案是：所述磁性导电物的平均粒径为50nm－1um，所述惰性填料的平均粒径为1－3um。

本发明材料的制备方法采用现有技术的制备方法进行制备，一般先在螺杆机中进行混合、造粒、挤出机熔融挤出成型，最后再成型后的聚合材料采用辐射、过氧化物、硅烷或光化学等方法交联，再进行热处理得产品。

聚合物基体交联后形成网络，热稳定性和机械稳定性显著提高，可使磁性导电物牢固地固定于网络上，一定程度上阻碍了磁性导电物的运动;另一方面，聚合物分子链间的相对滑动和位移变得困难，磁性导电物聚集体不能随之运动而互相接近形成新的导电通路，从而进一步提高了导电结构和基体结构的稳定性，同时足够的交联可以消除NTC效应。