含有氧化物的高分子碳漿及具有ptc效應的加熱材料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種含有氧化物的高分子碳漿及具有PTC效應的加熱材料的制備方法，并制造一種含有氧化物的高分子碳漿及具有PTC效應的加熱材料。采用該法制出的碳漿形貌良好，加熱材料上的碳漿涂覆均勻，加熱材料柔軟光滑，且制備方法簡單，原料易得，成本低廉，有利于PTC碳漿及其加熱材料的工業化，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】含有氧化物的高分子碳漿及具有”0效應的加熱材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含有氧化物的高分子碳漿及具有？扣效應的加熱材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]？10 (^0811:1^6 了6卹61^ 1:111*6 006^1016111:)效應，即正溫度系數效應，指此材料的電阻會隨溫度的升高而增加。？扣材料是指電阻具有非線性正溫度系數效應的材料，該材料的電阻率在某一定的溫度范圍內時基本不變或僅發生微小變化，而當溫度達到材料的特征轉變點溫度附近時，材料的電阻率會在很小的溫度范圍內迅速增大103?109數量級。目前使用的材料按基體可分為陶瓷基材料和聚合物基材料兩類。由于陶瓷熱敏材料一些缺陷，應用受到限制。聚合物基材料易加工成型且成本低，被廣泛應用。
[0003]聚合物基？扣材料一般采用結晶性聚合物如聚乙烯為基體，選擇炭黑、石墨或金屬及其化合物為填料，通過機械混合法，制備出特定形狀的材料。傳統工藝生產出來的聚合物基材料填料不能充分的分布到基體中，而且其類型及狀態不能滿足更多市場需求，一定程度上限制了其應用。通過向以結晶性聚合物為基體的？扣材料中添加交聯劑可以抑制效應，但也會導致？扣材料形成堅硬的塑料結構，極大的限制了其生產和使用。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種含有氧化物的高分子碳漿及具有？扣效應的加熱材料的制備方法。
[0005]本發明結合？扣碳漿制備方法以及含乙烯基聚合物交聯技術，通過溶劑溶解含乙烯基聚合物，加入導電炭黑和氧化物，制成分散均勻的含有氧化物的高分子碳漿，通過在含有氧化物的高分子碳漿中加入并混勻一定量的交聯劑，采用浸潰的方式涂覆到加熱網骨架材料上，通過特定含乙烯基聚合物硫化方式，使含有氧化物的高分子碳漿中的含乙烯基聚合物交聯，制出碳漿均勻分布且發熱效果良好的加熱材料。
[0006]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:
首先用溶劑溶解含乙烯基聚合物，待含乙烯基聚合物溶解后，加入導電炭黑和氧化物，再補加溶劑，制成分散均勻的含有氧化物的高分子碳漿，再在含有氧化物的高分子碳漿中加入一定量的交聯劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到加熱網骨架材料上，通過常溫干燥及100-1501下真空干燥，使含有氧化物的高分子碳漿中的含乙烯基聚合物交聯，并使稀釋劑揮發，制出碳漿均勻分布且發熱效果良好的加熱材料。
[0007]本發明還采取以下技術方案:
一種含有氧化物的高分子碳漿，該含有氧化物的高分子碳漿由含乙烯基聚合物、導電炭黑、氧化物、溶劑構成，其中所述含乙烯基聚合物和導電炭黑之間的重量比為100:1-100:100，含乙烯基聚合物和氧化物之間的重量比為100:0-100:100，含乙烯基聚合物和溶劑之間的重量比為1:4-1:10 ；
優選的，所述的含乙烯基聚合物，按單體不同，還包含有甲基、烷基、乙酰基、苯基、氰基等取代基的一種或多種；
優選的，其中所述的含乙烯基聚合物的分子量為5-100萬，乙烯基含量0.07-4.0^1% ； 優選的，其中所述導電炭黑的粒徑為5-10011111 ；
優選的，其中所述氧化物為納米二氧化硅、納米氧化物、金屬氧化物；
優選的，所述納米二氧化硅的粒徑為10-10011111 ；
優選的，其中所述溶劑為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環。
[0008]一種具有效應的加熱材料的制備方法，該加熱材料是通過將權利要求1中所述的含有氧化物的高分子碳漿加入交聯劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到骨架材料上，并使其交聯固化而制成的，所述的含有氧化物的高分子碳漿中含乙烯基聚合物和所述的交聯劑的重量比為100:0.2-100:5 ；
優選的，其中所述交聯劑為硫粉、有機過氧化物、金屬有機化合物、氮丙啶類、異氰酸酷；
優選的，其中所用的骨架材料為網、桿、環、或條形狀；
優選的，其中所述交聯固化方式是先常溫干燥12匕再在100-1801下真空干燥2匕然后退火到501 ；
優選的，其中所述網是玻璃纖維網格布，由緯線和經線構成的織物，并具有比該織物的所述的經線長的端部，所述端部由導電性較好的導電金屬絲構成。
[0009]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:
1、傳統的導電聚合物，都是采用混煉工藝和硫化機制備出的塊狀材料，本實驗將含乙烯基聚合物采用溶劑溶解，再加入導電炭黑和氧化物成功制備出了流動性好的含有氧化物的高分子碳漿；
2、本實驗在制作加熱網過程中，采用一系列交聯劑，采用自行設計的交聯劑固化方法，成功解決了加熱網上碳漿中含乙烯基聚合物的交聯問題，可以抑制效應的產生，制出了導熱性能良好且結構柔軟，碳漿分布均勻的加熱網；
3、該方法可以通過改變碳漿中含乙烯基聚合物與導電炭黑的比例，制出不同使用溫度的含有氧化物的高分子碳漿，而且不同形狀和尺寸的加熱網也可以調節使用溫度，所以該法可以制出不同使用溫度的加熱網；
4、本碳漿通過加入氧化物，可以制備出具有？扣效應更穩定的碳漿，。
[0010]5、本碳漿及加熱網制備技術簡單，原料易得，成本低廉，加熱網機械性能和熱學性能良好，開拓了碳漿的使用領域，且具有極大的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1例1中碳漿的321圖像；
圖2例2中加熱網骨架照片；
圖3例3中加熱網骨架照片。
【具體實施方式】
[0012]本發明中所使用的裝置為恒溫水浴，機械攪拌裝置，真空干燥箱，烘箱。首先用溶劑溶解含乙烯基聚合物，待含乙烯基聚合物溶解后，加入導電炭黑和氧化物，再補加溶齊0，制成分散均勻的含有氧化物的高分子碳漿，再在含有氧化物的高分子碳漿中加入一定量的交聯劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到加熱網骨架材料上，通過常溫干燥及100-1801下真空干燥，使含有氧化物的高分子碳漿中的含乙烯基聚合物交聯，同時將稀釋劑揮發，制出碳漿均勻分布且發熱效果良好的加熱材料。
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明的進行詳細的描述。
[0014]實施例1 稱取258甲基乙烯基硅橡膠生膠(1= 600 000，乙烯基含量0.15 1110190，將其放入三口燒瓶中，再向其中加入1008 二甲苯，601開始進行攪拌，并不時補加二甲苯，待甲基乙烯基硅橡膠生膠溶解后，向三口燒瓶中按比例加入7.炭黑(粒徑為20-4011111)和1.58納米二氧化硅(粒徑為25-40110)繼續攪拌，并加入808 二甲苯，待溶液均勻后，停止反應并靜置冷卻，制成含有氧化物的高分子碳漿，圖1是該碳漿的321圖像，從圖中可以看出炭黑均勻分布在甲基乙烯基硅橡膠中，且平均粒徑為80=1采用網眼尺寸為10X10111111的玻璃纖維網格布，將其分別制成8X6(3111、10X10(3111、14X10(3111的網狀結構，并在網狀的經線外端兩側綁上銅絲作為電極，制成三種規格的加熱網骨架。采用過氧化苯甲酰(8^0)為交聯劑，稱取508的含有氧化物的高分子碳漿，根據含有氧化物的高分子碳漿中的甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量分數換算出其中甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量，再按照甲基乙烯基硅橡膠生膠與交聯劑的比例為100:1，求出所需的8？0的質量，將該量的8？0加入到上述稱量好的含有氧化物的高分子碳漿中，機械攪拌混勻后，涂覆在加熱網骨架材料上，在室溫下干燥18卜，再將其放入100-1501的真空干燥箱中1小時，再將其退火到501，將其拿出后自然冷卻，制成加熱網。
[0015]實施例2 稱取258甲基乙烯基硅橡膠生膠(1= 600 000，乙烯基含量0.15 1110190，將其放入三口燒瓶中，再向其中加入1008 二甲苯，601開始進行攪拌，并不時補加二甲苯，待甲基乙烯基硅橡膠生膠溶解后，向三口燒瓶中按比例加入7.炭黑(粒徑為20-4011111)和3.58納米二氧化硅(粒徑為25-40110)繼續攪拌，并加入808 二甲苯，待溶液均勻后，停止反應并靜置冷卻，制成含有氧化物的高分子碳漿。采用網眼尺寸為10X10臟的玻璃纖維網格布，將其分別制成8^6(31^10^10(3114^10(^的網狀結構，并在網狀的經線外端兩側綁上銅絲作為電極，制成三種規格的加熱網骨架，圖2是制出的加熱網骨架照片。采用過氧化苯甲酰(890)為交聯劑，稱取508的含有氧化物的高分子碳漿，根據含有氧化物的高分子碳漿中的甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量分數換算出其中甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量，再按照甲基乙烯基硅橡膠生膠與交聯劑的比例為100:1，求出所需的8？0的質量，將該量的8？0加入到上述稱量好的含有氧化物的高分子碳漿中，機械攪拌混勻后，涂覆在加熱網骨架材料上，在室溫下干燥18匕再將其放入100-1501的真空干燥箱中1小時，再將其退火到501，將其拿出后自然冷卻，制成加熱網。
[0016]實施例3 稱取258甲基乙烯基硅橡膠生膠(1= 600 000，乙烯基含量0.15 1110190，將其放入三口燒瓶中，再向其中加入1008 二甲苯，801開始進行攪拌，并不時補加二甲苯，待甲基乙烯基硅橡膠生膠溶解后，向三口燒瓶中按比例加入7.炭黑(粒徑為20-4011111)和4.58納米二氧化硅(粒徑為25-4011111),繼續攪拌，并加入808 二甲苯，待溶液均勻后，停止反應并靜置冷卻，制成含有氧化物的高分子碳漿。采用網眼尺寸為10X10臟的玻璃纖維網格布，將其分別制成8^6(31^10^10(3114^10(^的網狀結構，并在網狀的經線外端兩側綁上銅絲作為電極，制成三種規格的加熱網骨架。采用過氧化苯甲酰(890)為交聯劑，稱取508的碳漿，根據含有氧化物的高分子碳漿中的甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量分數換算出其中甲基乙烯基硅橡膠生膠的質量，再按照甲基乙烯基硅橡膠生膠與交聯劑的比例為100: 1.5，求出所需的8？0的質量，將該量的8？0加入到上述稱量好的含有氧化物的高分子碳漿中，機械攪拌混勻后，涂覆在加熱網骨架材料上，在室溫下干燥18匕再將其放入100-1501的真空干燥箱中1小時，再將其退火到501，將其拿出后自然冷卻，制成加熱網。圖3是制出的加熱網照片，從圖中看以看出加熱網表面光滑且碳漿分布均勻，經通電測試發現加熱網溫度均勻。
【權利要求】
1.一種含有氧化物的高分子碳漿，該含有氧化物的高分子碳漿由含乙烯基聚合物、導電炭黑、氧化物、溶劑構成，其中所述含乙烯基聚合物和導電炭黑之間的重量比為100:1-100:100，含乙烯基聚合物和氧化物之間的重量比為100:0-100:100，含乙烯基聚合物和溶劑之間的重量比為1:4-1:10。
2.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述的含乙烯基聚合物，按單體不同，還包含有甲基、烷基、乙酰基、苯基、氰基等取代基的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述的含乙烯基聚合物的分子量為5-100萬，乙烯基含量0.07-4.0mol%。
4.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述導電炭黑的粒徑為5_100nmo
5.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述氧化物為納米二氧化硅、納米氧化物、金屬氧化物。
6.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述納米二氧化硅的粒徑為1-1OOnm0
7.根據權利要求1所述的含有氧化物的高分子碳漿，其中所述溶劑為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環。
8.一種具有PTC效應的加熱材料的制備方法，該加熱材料是通過將權利要求1中所述的含有氧化物的高分子碳漿加入交聯劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到骨架材料上，并使其交聯固化而制成的，所述的含有氧化物的高分子碳漿中含乙烯基聚合物和所述的交聯劑的重量比為100:0.2-100:5。
9.根據權利要求8所述的具有PTC效應的加熱材料的制備方法，其中所述交聯劑為硫粉、有機過氧化物、金屬有機化合物、氮丙啶類、異氰酸酯。
10.根據權利要求8所述的具有PTC效應的加熱材料的制備方法，其中所用的骨架材料為網、桿、環、或條形狀。
11.根據權利要求8所述的具有PTC效應的加熱材料的制備方法，其中所述交聯固化方式是先常溫干燥12h，再在100-180°C下真空干燥2h，然后退火到50°C。 網、桿、環、或條形狀。
12.根據權利要求8所述的具有PTC效應的加熱材料的制備方法，其中所述網是玻璃纖維網格布，由緯線和經線構成的織物，并具有比該織物的所述的經線長的端部，所述端部由導電性較好的導電金屬絲構成。
【文檔編號】C08K5/14GK104371329SQ201410291664
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】張慶成 申請人:張慶成, 劉太奇