[发明专利]炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及自限温导电功能材料的制备方法，特别涉及一种炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法。

背景技术

近几十年来，导电高分子复合材料的研究取得了重大进展。将炭黑或金属等导电粒子分散在聚合物基体中形成的复合材料是一类重要的导电高分子材料。将导电粒子填充到聚合物基体中不仅可以提高复合材料的导电性，而且可以在很宽的温度范围(室温到基体材料的熔化温度)提高电阻值。高分子PTC材料在电流限流器、电磁波屏蔽、自控温加热及高温保护等方面具有广阔的应用前景，是一种很有发展前途的新型功能材料。

在实际使用过程中，高分子导电功能复合材料PTC行为的稳定性较差。通常采用基体交联、导电粒子表面处理、复合物热处理等手段来改善PTC行为的稳定性。但这些方法对PTC效应的稳定作用均是相对的，而不是绝对的。辐射交联聚乙烯／炭黑能消除NTC效应，延长PTC材料使用寿命和耐温等级，但仍不能满足高温下的器件要求。以聚氟乙烯作为基体可以获得优质PTC材料，但氟材料价格昂贵，加工困难。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法，加入聚偏氟乙烯通过对高密度聚乙烯进行共混来改善基体与炭黑的亲和力以抑制炭黑的附聚几率，从而增加PTC复合材料的PTC强度并提高其稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法，包含以下步骤：

步骤一：将高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均匀；

步骤二：在密炼机中塑化步骤一所形成的混合物；

步骤三：出料、下片、切粒；

步骤四：片材在平板硫化机上压制成型。

进一步地，所述步骤二中密炼温度为200℃，塑化时间10分钟。

进一步地，所述步骤四中压制成型的条件为，预热8分钟，热压3分钟，压力18兆帕斯卡，温度200℃。

进一步地，所述炭黑为乙炔炭黑。

进一步地，所述步骤一中高密度聚乙烯与所述聚偏氟乙烯的质量比为1：1～4：1，高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯共混物与所述乙炔炭黑的质量比为100：2～100：20。

进一步地，所述高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯和乙炔炭黑的质量比为80：20：18，利用电子加速器辐照高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料，辐照剂量为150千戈瑞，循环次数1～5次。

进一步地，高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯共混物和所述乙炔炭黑的质量比为100：24，利用电子加速器辐照高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料，辐照剂量为150千戈瑞。

进一步地，对高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料进行热处理，热处理温度为80℃，热处理时间为0～36小时。

本发明提供的炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法，聚偏氟乙烯的加入可以减少炭黑的用量，降低逾渗阈值；通过改变聚偏氟乙烯／高密度聚乙烯配比可以减弱NTC效应的产生，电子加速器辐射之后可以消除NTC效应，PTC稳定性增强。

附图说明

图1是炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法示意图。

图2是高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯质量比不同时，高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料的室温电阻率与乙炔炭黑质量分数关系的对比图。

图3是高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯质量比不同时，乙炔炭黑在高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料中分布的SEM图。

图4是高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯质量比不同时，高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料的电阻与温度关系的对比图。

图5是高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料经电子加速器不同循环辐照次数后的电阻与温度关系的对比图。

图6是高密度聚乙烯／聚偏氟乙烯／乙炔炭黑PTC复合材料经过不同热处理时间和温度的热处理后的室温电阻对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供炭黑填充聚偏氟乙烯PTC复合材料的合成方法，如图1所示，包含以下步骤：

步骤一：将高密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、炭黑置于高混器中干混均匀；

步骤二：在密炼机中塑化步骤一所形成的混合物；