一種聚偏氟乙烯／炭黑ptc復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚偏氟乙烯／炭黑PTC復合材料，所述PTC復合材料由下述重量百分比的組分組成：PVDF為60～70%；粒徑為40～60nm的低結構通用炭黑10～20%；粒徑為60～100nm的高結構半補強炭黑?5～10%；抗氧劑1010為1～3%；交聯敏化劑TAlC為5～10%。由本發明制備的伴熱電纜有良好的電阻穩定性和老化性能，在高溫下的功率接近于0w/h，具有優異的安全可靠性。
【專利說明】一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚合物PTC材料，具體涉及一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料，本發明還涉及該PTC復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]PTC (Positive Temperature Coefficient)材料是具有正溫度系數的導電熱敏材料，在較窄的溫度范圍內，該材料的電阻率會隨著溫度的上升急劇增加(可增大1.5~
1.8個數量級)。即存在著一個使其導電性發生劇變的溫度(居里溫度Tc，在這一溫度以下它有半導體的特性，而在這一溫度以上卻轉呈絕緣體特性)。利用這一特性制成的自控加熱元件，在施加一定交流或直流電壓后，能迅速升溫，電阻也迅速增大，并恒定在預定溫度，從而起到調溫功能和靈敏的開關效應。
[0003]聚合物基PTC材料以高分子材料為基體，通過加入導電填料(炭黑、碳纖維、金屬粉末、金屬纖維等)，采用分散復合、層積復合以及形成表面導電膜等方式而制得的一種多相復合高分子導電體系。最常用的聚合物基PTC材料是聚乙烯/炭黑(PE/CB)體系，其居里溫度在110~120°C之間。但由于聚乙烯的熔融溫度較低，為非極性，長期使用的發熱穩定性差，以至會失去PTC導電行為。因而需要研究開發新的復合導電體系以適應穩定好、使用壽命長的高溫智能PTC自控溫加熱電纜。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種耐高溫、耐腐蝕、阻燃的聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料。
[0005]本發明的上述目的是通過如下方案實現的:`[0006]一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料，所述PTC復合材料由下述重量份的組分組成:PVDF為60~70% ;粒徑為40~60nm的低結構通用炭黑10~20% ;粒徑為60~IOOnm的高結構半補強炭黑5~10% ;抗氧劑1010為I~3% ;交聯敏化劑TAlC為5~10%。
[0007]進一步優選地,上述PTC復合材料由下述重量份的組分組成:PVDF為65% ;粒徑為50nm的低結構通用炭黑15% ;粒徑為80nm的高結構半補強炭黑10% ;抗氧劑1010為2% ;交聯敏化劑TAlC為8%。
[0008]一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料的制備方法，包括如下步驟:按配方百分比含量準確稱取各組分，控制煉塑機輥筒溫度為150~20(TC，加入PVDF，待熔融包輥后，再加入其它組分，混煉均勻后出薄片備用；控制平板硫化機溫度為200~250°C左右.將裁切好的薄片預熱軟化后，置于伴熱電纜試樣模具中，安放好兩根銅芯后合模，熱壓成型，壓力5~15 MPa，時間為10~20 min，再經冷壓定型，壓力5~15 MPa，時間10~20 min，從而制得內含兩根平行放置的間距為5~10 mm的銅芯伴熱電纜。
[0009]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0010]本發明具有良好的PTC性質，經測試其軸向電阻均勻性良好，電阻離散度小，連續通電lOOOhr，溫度、功率及電阻均無明顯下降趨勢，經按國標測試拉伸性能、彎曲性能及浸油老化性等均未發現下降趨勢。本發明制備伴熱電纜時，無需特別設備，由本發明制備的伴熱電纜有良好的電阻穩定性和老化性能，在高溫下的功率接近于O w/h，具有優異的安全可靠性。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
[0012]各組分的重量百分比如下:
[0013]PVDF為65% (在230°C，50 N下，MFR為7.9g / 10 min，上海三愛富新材料股份有限公司生產);粒徑為50nm的低結構通用炭黑15% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL / g，南京江北炭黑廠生產);粒徑為80nm的高結構半補強炭黑10% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15 mL / g，南京江北炭黑廠生產)；抗氧劑1010為2% ;交聯敏化劑TAlC為8%。
[0014]準確稱取各組分，控制煉塑機輥筒溫度為150~200°C，加入PVDF，待熔融包輥后，再加入其它組分，混煉均勻后出薄片備用；控制平板硫化機溫度為200~250°C左右.將裁切好的薄片預熱軟化后，置于伴熱電纜試樣模具中，安放好兩根銅芯后合模，熱壓成型，壓力10 MPa，時間為15 min，再經冷壓定型，壓力10 MPa，時間15min，從而制得內含兩根平行放置的間距為8 mm的銅芯伴熱電纜。
[0015]長期通電運行實驗:試管規格300X25mm，內充甲基硅油，外用玻璃棉保溫，取電纜lm，裁成4根25cm電纜，并聯捆綁在試管周圍。在220V、50Hz交流電壓下連續運行3600h，每24 h記錄一次電流、電壓和油溫的變化。結果顯示:隨著通斷電循環次數增加，加熱電纜的室溫電阻初期有所增加，約增5倍左右，之后趨于穩定，變化率小于4~5%，說明本發明制備的伴熱電纜有良好的電阻穩定性，老化性能好。
[0016]自限溫度測定:將與220V、50Hz交流電連接的伴熱電纜試樣放入內裝有硅油、外面絕熱保溫的試管內，記錄溫度-時間變化值、自限溫度取發熱24 h后的恒定溫度。加熱電纜經7200 h運行試驗的功率約17±lw / m (23°C條件下測定)，發熱溫度為135±5°C，具有良好的限溫加熱作用，通電過程中不需繼電器等控制元件，依靠材料自身的功率，電阻對環境溫度的響應來實現溫度控制，制得穩定發熱溫度135±5°C，發熱功率17w / m的自控溫加熱電纜，在高溫下的功率接近于O w/h，具有優異的安全可靠性。
[0017]實施例2
[0018]各組分的重量百分比如下:
[0019]PVDF為70% (在230°C，50 N下，MFR為7.9g / 10 min，上海三愛富新材料股份有限公司生產);粒徑為50nm的低結構通用炭黑12% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL / g，南京江北炭黑廠生產);粒徑為80nm的高結構半補強炭黑5% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15 mL / g，南京江北炭黑廠生產)；抗氧劑1010為3% ;交聯敏化劑TAlC為10%。
[0020]實施例3
[0021]各組分的重量百分比如下: [0022]PVDF為70% (在230°C，50 N下，MFR為7.9g / 10 min，上海三愛富新材料股份有限公司生產);粒徑為50nm的低結構通用炭黑20% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值36 rng/g，DBP吸收值0.90 mL / g，南京江北炭黑廠生產);粒徑為80nm的高結構半補強炭黑5% (N660型，比表面積35 m2 / g，吸碘值31 rng/g，DBP吸收值1.15 mL / g，南京江北炭黑廠生產)；抗氧劑1010為2% ;交聯`敏化劑TAlC為3%。
【權利要求】
1.一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料，其特征在于所述PTC復合材料由下述重量百分比的組分組成: PVDF60 ~70% 粒徑為40~60nm的低結構通用炭黑 10~20% 粒徑為60~1OOnm的高結構半補強炭黑 5~10% 抗氧劑10101~3% 交聯敏化劑TAlC5~10%。
2.根據權利要求1所述的一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料，其特征在于所述PTC復合材料由下述重量百分比的組分組成:PVDF65% 粒徑為50nm的低結構通用炭黑炭黑15% 粒徑為80nm的高結構半補強炭黑10% 抗氧劑10102% 交聯敏化劑TAlC8%。
3.一種聚偏氟乙烯/炭黑PTC復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:按配方準確稱取各組分，控制煉塑機輥筒溫度為150~200°C，加入PVDF，待熔融包輥后，再加入其它組分，混煉均勻后出薄片備用；控制平板硫化機溫度為200~250°C左右.將裁切好的薄片預熱軟化后，置于伴熱電纜試樣模具中，安放好兩根銅芯后合模，熱壓成型，壓力5~.15 MPa，時間為10~20 min，再經冷壓定型，壓力5~15 MPa，時間10~20 min，從而制得內含兩根平行放置的間距為5~10 mm的銅芯伴熱電纜。
【文檔編號】C08L27/16GK103804826SQ201210451917
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優先權日:2012年11月13日
【發明者】李貽連 申請人:安邦電氣集團有限公司