[发明专利]基于聚苯胺的PTC电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及PTC材料，具体地，涉及一种基于聚苯胺的PTC电阻及其制备方法。

背景技术

PTC电阻指的是正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。PTC电阻根据其材料属性进行划分，可以分为陶瓷PTC电阻和高分子PTC电阻。

陶瓷PTC电阻具有优异的机械强度和电阻稳定性，可以在较高温度下使用；但是其也具有不足之处，便是在较低温度下的电阻率较大，如室温电阻率在20-2.0×10⁴Ω·m，并且刚性大、成型工艺复杂且难以制成带状。高分子PTC电阻具有优异的电学和成型加工的性能且成本低；但是，其电阻率的稳定性较差以及加工重现性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于聚苯胺的PTC电阻及其制备方法，通过该方法制得的PTC电阻具有优异的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性，同时该制备方法具有操作简便、原料易得和条件温和的优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于聚苯胺的PTC电阻的制备方法，该制备方法包括：

1)将钛酸钡、钛酸铅和氧化铌置于碱液中浸泡，接着过滤并取滤饼清洗，然后将清洗后的滤饼置于氨基酸溶液中进行改性以得到改性组合物的工序；

2)将石墨烯分散于水中，接着加入对氨基苯磺酸和五氧化二钒进行磺化反应以得到磺化石墨烯的工序；

3)在保护气的存在下：将聚苯胺和马来酸酐枝接聚乙烯溶解于有机溶剂中，接着向体系中加入改性组合物、磺化石墨烯和碳纳米管并进行超声震荡，然后蒸发去除有机溶剂以得到基于聚苯胺的PTC电阻的工序。

本发明还提供了一种基于聚苯胺的PTC电阻，该PTC电阻通过上述的方法制备而得。

通过上述技术方案，本发明首先通过对有钛酸钡、钛酸铅和氧化铌组成的组合物进行表面改性，进而使得组合物的表面修饰有氨基酸基团；接着对石墨烯的表面进行改性，进而使得制得的磺化石墨烯的表面富集有对氨基苯磺基；最后，在聚苯胺和马来酸酐枝接聚乙烯组成的溶液中，使得改性组合物相互接触反应磺化石墨烯，同时反应物与碳纳米管在溶液中均匀地分散，最终将有机溶剂去除便得到了基于聚苯胺的PTC电阻。通过该方法制得的PTC电阻兼具陶瓷PTC电阻和高分子PTC电阻的优点，即具有优异的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性。另外，该制备方法具有操作简便、原料易得和条件温和的优点。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种基于聚苯胺的PTC电阻的制备方法，该制备方法包括：

1)将钛酸钡、钛酸铅和氧化铌置于碱液中浸泡，接着过滤并取滤饼清洗，然后将清洗后的滤饼置于氨基酸溶液中进行改性以得到改性组合物的工序；

2)将石墨烯分散于水中，接着加入对氨基苯磺酸和五氧化二钒(起催化剂的作用)进行磺化反应以得到磺化石墨烯的工序；

3)在保护气的存在下：将聚苯胺和马来酸酐枝接聚乙烯溶解于有机溶剂中，接着向体系中加入改性组合物、磺化石墨烯和碳纳米管并进行超声震荡，然后蒸发去除有机溶剂以得到基于聚苯胺的PTC电阻的工序。

在本发明的工序1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PTC电阻的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性，优选地，在工序1)中，相对于100重量份的钛酸钡，钛酸铅的用量为23-34重量份，氧化铌的用量为35-41重量份。

在本发明的工序1)中，钛酸钡、钛酸铅和氧化铌的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PTC电阻的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性，优选地，在工序1)中，钛酸钡、钛酸铅和氧化铌的粒径各自独立地为0.1-0.5mm。

在本发明的工序1)中，碱液的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PTC电阻的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性，优选地，在工序1)中，碱液的pH为12-14，并且为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。

在本发明的工序1)中，浸泡的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的PTC电阻的机械强度、电阻稳定性、加工性能和重现性，优选地，在工序1)中，浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为40-60℃，浸泡时间为2-4h。