[发明专利]具有PTC特性的高分子发热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种PTC 发热材料及其制备方法。

背景技术

PTC 高分子发热材料作为过热、过流保护和自控温加热材料广泛应用于通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。目前的有机PTC 材料主要以石墨和炭黑为导电填料，主要存在室温电阻分布较宽，PTC 强度小、稳定性较低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有PTC特性的高分子发热材料及其制备方法，具备低的室温电阻率、长期通流稳定的性能、高的PTC 强度和高的PTC 稳定性的。

本发明技术方案如下：

一种具有PTC特性的高分子发热材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：中密度聚乙烯90-95、尼龙6 5-8、碳纳米管5-8、碳黑12-16、镍粉20-30、氮化铝12-14、麦饭石粉5-8、氧化铝12-14、滑石粉4-6、膨润土20-25、乙烯基三乙氧基硅烷10-12、钛酸酯偶联剂TMC-TTS 2-3、抗氧剂1010 1-2、乙酰柠檬酸三(2-乙基已基)酯3-5、对叔丁基邻苯二酚1-2。

所述的具有PTC特性的高分子发热材料，其特征在于：包括以下步骤：将中密度聚乙烯粉末加水搅拌制成悬浮液，加热至90-95℃，再加入膨润土、碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷，高速分散20-30分钟后，降温至60-65℃，再加钛酸酯偶联剂TMC-TTS、滑石粉，搅拌15-20分钟后，研磨2-3小时，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；将尼龙6、碳黑、麦饭石粉、氧化铝、对叔丁基邻苯二酚在180-240℃下混炼15-25分钟，得到混合料；将所得粉末与混合料及其它剩余原料混合，加热至180-245℃，混炼10-15分钟，挤出造粒得到。

将本发明高分子发热材料压制成片材，再在片材表面压制导线，即得到PTC发热片。

本发明采用碳纳米管、碳黑与镍粉作为导电复合材料，膨润土、碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷加入钛酸酯偶联剂TMC-TTS、滑石粉进行研磨，增加其之间的分子网格结构，具有加强耐热、耐流、耐压和提高电阻变化稳定性的作用；本发明尼龙6、碳黑、麦饭石粉、氧化铝、对叔丁基邻苯二酚实行一次混料，增加了各原料组成分散性，经过二次混料后，增加了各原料成分之间的兼容性，导电网络结构的更加稳固，大大提高了本发明的PTC 强度和高的PTC 稳定性，电阻稳定、温度均匀、PTC特性稳定、增加材料的使用寿命。

具体实施方式

一种具有PTC特性的高分子发热材料，由下列重量份（原料）的原料制成：中密度聚乙烯90、尼龙6 8、碳纳米管8、碳黑12、镍粉20、氮化铝14、麦饭石粉5、氧化铝12、滑石粉6、膨润土25、乙烯基三乙氧基硅烷10、钛酸酯偶联剂TMC-TTS 2、抗氧剂1010 2、乙酰柠檬酸三(2-乙基已基)酯3、对叔丁基邻苯二酚2。

所述的具有PTC特性的高分子发热材料的制是备方法，包括以下步骤：将中密度聚乙烯粉末加水搅拌制成悬浮液，加热至90-95℃，再加入膨润土、碳纳米管、乙烯基三乙氧基硅烷，高速分散20-30分钟后，降温至60-65℃，再加钛酸酯偶联剂TMC-TTS、滑石粉，搅拌15-20分钟后，研磨2-3小时，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；将尼龙6、碳黑、麦饭石粉、氧化铝、对叔丁基邻苯二酚在180-240℃下混炼15-25分钟，得到混合料；将所得粉末与混合料及其它剩余原料混合，加热至180-245℃，混炼10-15分钟，挤出造粒得到。

将本发明PTC 高分子发热材料压制成片材，制备长100mm、宽6.5mm、厚2mm 的条形样品，再在片材表面压制导线，即得到PTC发热片。

检测性能：

室温(25℃ ) 零功率电阻为12mΩ，PTC 强度达到8.8 以上，将其在-20℃和140℃之间热循环200 次后其室温电阻仍在24mΩ以下，并且在热循环中电阻的变化情况稳定，具有长期通流大于100A 的通流能力。在200下连续发热36小时，无烧焦现象。PTC高分子发热材料寿命：15分钟通电一次，15分钟断电一次，30分钟一个循环，通断5000次，功率变化率96%，温度变化率98%。