一种热敏电阻用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热敏电阻用复合材料及其制备方法，通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，80～90份；乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物，25～35份；聚四氟乙烯，10～20份；聚乙烯吡咯烷酮，5～15份；导电填料，25～35份；偶联剂，6～8份；交联剂，3～5份；抗氧剂，1～3份；润滑剂，2～4份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为6～10:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。本发明专利技术提供的热敏电阻用复合材料制备的正温度系数热敏电阻的室温电阻率低，PTC强度高，并且经过100次循环后，室温电阻率和PTC强度的变化率均较低，具有较低的室温电阻率、较高的PTC强度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种热敏电阻用复合材料及其制备方法。
技术介绍
具有正温度系数(PTC)的聚合物复合材料广泛应用于计算机及其外部设备、移动电话、电池组、远程通讯和网络装备、变压器、工业控制设备、汽车及其它电子产品中，起到过电流或过温保护的作用。PTC聚合物复合材料是电阻值随温度的升高而上升的一种热敏材料，即材料的电阻或者电阻率在某一定的温度范围内时基本保持不变或仅有微小量的变化，而当温度达到材料的某个特定的转变点温度附近时，材料的电阻率会在几度或十几度狭窄的温度范围内发生突变，电阻率迅速增大103～109数量级。借助于这种电阻率随温度的变化关系，该正温度系数复合材料可实现过电流或过温保护的目的。对于热敏电阻复合材料，一般希望其具有尽可能低的室温电阻率、尽可能高的PTC强度以及足够的稳定性。目前，国内外研究和应用较为广泛的具有正温度系数(PTC)特性导电复合材料是炭黑填充的复合材料和金属颗粒为导电填料的复合材料。炭黑填充的PTC聚合物复合材料具有在较大范围内可调的导电性能，易于成型，成本低等特点；但存在的问题是室温电阻率偏高，PTC效应稳定性差，致使PTC强度及输出功率衰减过快，保护后漏电流大等。而金属颗粒为导电填料的PTC聚合物复合材料，由于金属颗粒在PTC升温相变过程中始终是刚性颗粒，不发生相变，从而导致继续升温过程中出现较严重的负温度电阻效应(NTC)；NTC现象的出现不仅使PTC材料的电性能发生不可逆的变化，而且在材料的使用过程中会因材料温度过高而失效，甚至起火燃烧。因此，如何能有效构筑导电网络，保持较低的室温电阻率，并在稳定性和PTC强度方面也具备良好性能，对热敏电阻材料的实际应用意义重大。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种热敏电阻用复合材料；本专利技术的第二目的在于提供上述热敏电阻用复合材料的制备方法。本专利技术的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：一种热敏电阻用复合材料，通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，80～90份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，25～35份；聚四氟乙烯，10～20份；聚乙烯吡咯烷酮，5～15份；导电填料，25～35份；偶联剂，6～8份；交联剂，3～5份；抗氧剂，1～3份；润滑剂，2～4份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为6～10:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。进一步地，所述的热敏电阻用复合材料通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，85份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30份；聚四氟乙烯，15份；聚乙烯吡咯烷酮，10份；导电填料，30份；偶联剂，7份；交联剂，4份；抗氧剂，2份；润滑剂，3份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为8:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。进一步地，所述润滑剂为硬脂酸锌。进一步地，所述碳纤维的长度为100～200μm。上述热敏电阻用复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，按重量份比将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮加入密炼机中，在转速为20～40rpm，温度为180～200℃的条件下搅拌混合6～10分钟；再加入交联剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合1～3分钟；步骤S2，按重量份称取所述偶联剂和导电填料，并用所述偶联剂对导电填料进行表面处理，再将处理后的导电填料加入上述混合物中，将转速提高到60～80rpm，然后继续混合3～5分钟后，得到混合料；步骤S3，将上述混合物料用双螺杆挤出机挤出、造粒后，得到复合材料粒料；步骤S4，根据产品形状要求，将上述粒料通过模压成型得到复合材料；步骤S5，用剂量120～160KGy的γ射线或电子束辐射，使成型后的复合材料辐照交联；步骤S6，将交联后的复合材料在90～100℃的温度下，热处理10～14小时，得到所述热敏电阻用复合材料。进一步地，步骤S5采用剂量140KGy的γ射线或电子束进行辐照交联。进一步地，步骤S6将交联后的复合材料在95℃的温度下热处理12小时，得到所述热敏电阻用复合材料。本专利技术的优点：1、本专利技术热敏电阻用复合材料具有较低的室温电阻率、较高的PTC强度和稳定性；2、本专利技术热敏电阻用复合材料制备方法简单可行，易于推广。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本专利技术的实质性内容，但并不以此限定本专利技术保护范围。尽管参照较佳实施例对本专利技术作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的实质和范围。实施例1：热敏电阻用复合材料的制备原料重量份比：高密度聚乙烯，85份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30份；聚四氟乙烯，15份；聚乙烯吡咯烷酮，10份；导电填料，30份；偶联剂，7份；交联剂，4份；抗氧剂，2份；润滑剂，3份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为8:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸锌；碳纤维的长度为100～200μm。制备方法：步骤S1，按重量份比将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮加入密炼机中，在转速为30rpm，温度为190℃的条件下搅拌混合8分钟；再加入交联剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合2分钟；步骤S2，按重量份称取所述偶联剂和导电填料，并用所述偶联剂对导电填料进行表面处理，再将处理后的导电填料加入上述混合物中，将转速提高到70rpm，然后继续混合4分钟后，得到混合料；步骤S3，将上述混合物料用双螺杆挤出机挤出、造粒后，得到复合材料粒料；步骤S4，根据产品形状要求，将上述粒料通过模压成型得到复合材料；步骤S5，用剂量140KGy的γ射线或电子束辐射，使成型后的复合材料辐照交联；步骤S6，将交联后的复合材料在95℃的温度下，热处理12小时即得。实施例2：热敏电阻用复合材料的制备原料重量份比：高密度聚乙烯，80份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，25份；聚四氟乙烯，10份；聚乙烯吡咯烷酮，5份；导电填料，25份；偶联剂，6份；交联剂，3份；抗氧剂，1份；润滑剂，2份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为6:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；所述抗氧剂为抗氧剂1010；所述润滑剂为硬脂酸锌；碳纤维的长度为100～200μm。制备方法：步骤S1，按重量份比将高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮加入密炼机中，在转速为30rpm，温度为190℃的条件下搅拌混合8分钟；再加入交联剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合2分钟；步骤S2，按重量份称取所述偶联剂和导电填料，并用所述偶联剂对导电填料进行表面处理，再将处理后的导电填料加入上述混合物中，将转速提高到70rpm，然后继续混合4分钟后，得到混合料；步骤S3，将上述混合物料用双螺杆挤出机挤出、造粒后，得到复合材料粒料；步骤S4，根据产品形状要求，将上述粒料通过模压成型得到复合材料；步骤S5，用剂量140KGy的γ射线或电子束辐射，使成型后的复合材料辐照交联；步骤S6，将交联后的复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热敏电阻用复合材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，80～90份；乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物，25～35份；聚四氟乙烯，10～20份；聚乙烯吡咯烷酮，5～15份；导电填料，25～35份；偶联剂，6～8份；交联剂，3～5份；抗氧剂，1～3份；润滑剂，2～4份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为6～10:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种热敏电阻用复合材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，80～90份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，25～35份；聚四氟乙烯，10～20份；聚乙烯吡咯烷酮，5～15份；导电填料，25～35份；偶联剂，6～8份；交联剂，3～5份；抗氧剂，1～3份；润滑剂，2～4份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为6～10:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。2.根据权利要求1所述的热敏电阻用复合材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：高密度聚乙烯，85份；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，30份；聚四氟乙烯，15份；聚乙烯吡咯烷酮，10份；导电填料，30份；偶联剂，7份；交联剂，4份；抗氧剂，2份；润滑剂，3份；所述导电填料为二硼化钛和碳纤维的混合物，二者重量份之比为8:1；所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷；所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。3.根据权利要求1或2所述的热敏电阻用复合材料，其特征在于：抗氧剂为抗氧剂1010。4.根据权利要求1或2所述的热敏电阻用复合材料，其特征在于：润滑剂为硬脂酸锌。5.根据权利要求1或2所述的热敏电阻用复合材料，其特征在于：所述碳纤维的长度为100～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷冬枚，
申请(专利权)人：东莞市晶谷新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44