[发明专利]高密度聚乙烯基PTC 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，具体涉及一种高分子基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PTC高分子发热材料及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种高密度聚乙烯基PTC 高分子发热材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯60-70、马来酸酐接枝的聚乙烯10-15、聚甲基丙烯酸甲酯4-5、碳纤维10-15、镍粉20-30、氧化锌5-8、氮化铝粉3-5、刚玉粉6-9、二氧化硅3-8、凹凸棒土25-30、硫代二丙酸二月桂酯1-2、乙烯基三乙氧基硅烷4-6、硬脂酸锌2-4、聚乙烯蜡1-2、邻苯二甲酸酯2-3、二甲基硅油1-2。

所述的高密度聚乙烯基PTC 高分子发热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将凹凸棒土加水搅拌制成悬浮液，再加入镍粉、氮化铝粉、刚玉粉，高速分散15-30分钟后，加热至70-75℃，再加乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸锌，搅研磨2-3小时，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；

（2）、将聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、邻苯二甲酸酯、二甲基硅油在180-245℃下混炼10-15分钟，得到混合料；

（3）、将高密度聚乙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯、所得粉末与混合料及其它剩余原料混合，加热至170-240℃，混炼10-15分钟，挤出造粒得到。

马来酸酐接枝的聚乙烯中马来酸酐接枝率为5-8%；

将本发明PTC 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。

本发明采用碳纤维与镍粉作为导电复合材料，镍粉与凹凸棒土粉加入氮化铝粉、乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸锌进行研磨，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；本发明聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、邻苯二甲酸酯、二甲基硅油实行一次混料，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

高密度聚乙烯基PTC 高分子发热材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：高密度聚乙烯60、马来酸酐接枝的聚乙烯15、聚甲基丙烯酸甲酯4、碳纤维15、镍粉20、氧化锌8、氮化铝粉5、刚玉粉9、二氧化硅8、凹凸棒土30、硫代二丙酸二月桂酯1、乙烯基三乙氧基硅烷6、硬脂酸锌4、聚乙烯蜡1、邻苯二甲酸酯3、二甲基硅油1。制备方法，包括以下步骤：

（1）、将凹凸棒土加水搅拌制成悬浮液，再加入镍粉、氮化铝粉、刚玉粉，高速分散30分钟后，加热至70-75℃，再加乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸锌，搅研磨2小时，到浆料，喷雾干燥，得到粉末；

（2）、将聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、邻苯二甲酸酯、二甲基硅油在180-245℃下混炼15分钟，得到混合料；

（3）、将高密度聚乙烯、马来酸酐接枝的聚乙烯、所得粉末与混合料及其它剩余原料混合，加热至190-240℃，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16mΩ，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30mΩ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95%，温度变化率98%。