一种热敏感温材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及化工、电子技术领域，具体是一种热敏感温材料及其制备方法。热敏感温材料由聚合物、热敏有机－无机复合粉体、助剂等组成，在正常情况下，热敏感温材料是绝缘材料，当感温材料上的某一点温度发生变化时，电阻率会大大下降，使得检测回路的电阻值发生明显的变化，传送给温度报警器。这种感温材料的导电性能并非聚合物固有的特性，其导电过程是靠热敏有机－无机复合粉体提供载流子来实现的。热敏感温材料为非破坏报警感温材料，具有电阻值、材料常数、电阻温度系数等电气特性可控的特点，可以用作感温探测器、报警电缆、设备过热保护装置、温度控制器等，使用温度范围在０－２５０℃，并可重复使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工、电子
，具体涉及一种具有负温度系数效应(热敏)的感温材料及其制备方法。这种感温材料使用温度范围0-250℃，可用作可恢复性报警电缆、感温探测器、设备过热保护装置、温度控制器等。
技术介绍
一般温度监测元件如热电偶、铂电阻、陶瓷热敏电阻等仅能测量一狭小区域(可抽象为一个点)的温度。在某些场合(如大型建筑物、多雨雾风沙的露天环境、各种工业场所、易燃易爆的危险场所、保护隧道、电缆、输送带、各种管道等)则需对一个较大二维平面区域进行温度监测。目前常用的大面积感温探测器可分为两类一类是破坏性感温探测器，另一类是非破坏性感温探测器。破坏性感温探测器为一次性使用的感温探测器，使用成本高；大面积非破坏性感温探测器目前大多为国外进口产品，材料成本较高。本专利技术制备的一种具有负温度系数效应(热敏)的感温材料属于非破坏性感温探测材料，具有电阻值、材料常数、电阻温度系数等电气特性可控的特点，可以在0-250℃的温度范围内使用，可以用于大型建筑、各种工业场所的可恢复性报警电缆、感温探测器、设备过热保护装置、温度控制器等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。该材料可用于各种大型场所的感温探测器、设备保护装置等。热敏感温材料是一种复合型导电聚合物，其导电过程是靠热敏有机-无机复合粉提供载流子来实现的。将导电填料分散于聚合物中，当温度升高时，高分子链段松弛加快，导电填料相互迁移倾向增大，增加了填料颗粒接触的机会，电阻率下降；当温度降低时，链段松弛变慢，导电填料相互迁移倾向减弱，电阻率升高。链段松弛的速度τ＝τ0exp(ΔE/RT)，ΔE为活化能，T为温度，由于导电填料运动速度和链段松弛成正比，所以热敏复合型导电聚合物电阻的自然对数和温度倒数有关。电阻温度特性可近视用公式lnR＝B*1/T+k表示，其中R为材料的电阻，B为材料常数，B值大小可以直观表示感温材料的负温度系数效应，T为绝对温度，k为常数，通过控制原料组成、用量及工艺条件等，可以控制材料的电气特性。本专利技术提出的热敏感温材料，是由聚合物、热敏有机-无机复合粉、增塑剂、稳定剂、稳定剂、润滑剂、加工助剂、填料组成，具体组成为(1)聚合物，用量为100份(重量比)。该聚合物可以用聚乙烯、聚乙烯/乙酸乙烯酯EVA、乙丙三元共聚物EPDM、氯丁橡胶、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯之一种或两种；(2)热敏有机-无机复合粉，用量为5-50份，该复合粉可由金属粉、金属氧化物粉、导电聚合物粉、偶联剂、助剂等反应得到；(3)增塑剂，用量为30-80份。该增塑剂可以是苯二甲酸酯类、聚酯类、柠檬酸酯类、磷酸酯类、环氧大豆油类等之一种或几种，如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、顺丁烯二酸二辛酯、聚酯、柠檬酸酯、氯化石蜡、磷酸二苯辛酯、环氧大豆油、环氧大豆油酸二辛酯、偏苯三酸酯；(4)一种或几种铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、含硫稳定剂等热稳定剂，用量为3-20份，如三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、二碱式硬酯酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、硬酯酸锌、月桂酸钙、十二硫醇二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、巯基乙酸酯硫醇锑等；(5)润滑剂用量为0.5-5份。该润滑剂可以是蜡、硬酯酸酯、酰胺类润滑剂之一种或几种，如氯化石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬酯酸丁酯、硬酯酸辛酯、油酸酰胺、硬酯酸酰胺、芥酸酰胺、N，N’-亚乙基双硬酯酸酰胺；(6)加工助剂，用量为0-10份，如聚甲基丙烯酸甲酯共聚物(ACR)类、α-甲基苯乙烯低聚物(AMS)类、丁二烯和丙烯睛共聚物(P83)之一种；(7)填料，用量为0-10份，如碳酸钙、滑石粉、硅灰石、二氧化硅之一种或几种。热敏有机-无机复合粉是由金属、金属氧化物、导电聚合物、偶联剂、溶剂、助剂组成。具体组成为(1)金属为导电金属粒子中的任一种，用量为总量的0-10wt％；如银粉、铜粉、铁粉、镍粉、锌粉、铝粉、低炭钢粉等。(2)金属氧化物为稀土金属氧化物、过渡金属氧化物中的一种或几种，用量为总量的40-90wt％，如氧化钛、氧化锆、氧化锑、氧化锡、氧化铟、氧化鈧、氧化锌、氧化铅、氧化铋、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铜、氧化钌、氧化钒等；(3)导电聚合物为π共轭双键为主链的聚合物，如掺杂的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等的任一种，用量为总量的0.1-20wt％；(4)偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种，用量为总量的0.5-10wt％；如乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、植物酸型单烷氧基类钛酸酯、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯、单烷氧基类钛酸酯等；(5)溶剂为可溶解导电聚合物的常规溶剂的任一种，用量为总量的0-20wt％，如四氢呋喃、丙酮、醋酸丁酯、三氯甲烷等；(6)助剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或几种，用量为总量的0.2-10wt％；如十二烷基苯磺酸钠、丁酸酯磺酸纳、对壬基苯氧基丙基磺酸三乙醇胺、烷基酚聚氧乙烯基醚磺酸三乙醇胺、对壬基二苯醚磺酸钟、甲基三羟乙基季铵硫酸甲酯盐、硬酯酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵硝酸盐、二甲基羟乙基硬酯酰胺代丙基季胺磷酸二氢盐、月桂酸磷酸酯、三梨醇酐脂肪酸酯、硬酯酸单干酯、烷基磺酸盐、磷酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚等。制备热敏有机-无机复合粉的方法，是在反应器中加入粒径为10-500nm的金属粉和金属氧化物粉，在0-100℃、10-30分钟范围内滴加偶联剂、溶剂、助剂的混合物，2000-4000转/分高速分散或球磨0.5-3小时，再室温加入粒径为10-500nm的导电聚合物粉，500-1500转/分低速分散20-60分钟，即得到所需的复合粉。具体参见专利技术人的另一中国专利申请，申请号为200410067592.5，公开号为CN1629224A。本专利技术提出的上述热敏感温材料感温材料的制备方法是在高速混合机里，加入热敏有机-无机复合粉、增塑剂，500-1500转/分低速混合2-5分钟，再加入其它物料(包括聚合物、稳定剂、润滑剂、加工助剂、填料等)，在40-120℃密闭加热条件下2000-5000转/分高速混合5-15分钟；再用密炼机或挤出机塑炼5-20分钟，造粒、成型，得到热敏感温材料感温材料。本专利技术提出的制备热敏感温材料感温材料的方法，其所用的聚合物是聚乙烯、聚乙烯/乙酸乙烯酯EVA、乙丙三元共聚物EPDM、氯丁橡胶、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或两种。本专利技术提出的制备热敏感温材料感温材料的方法，其所用的热敏有机-无机复合粉是由金属粉、金属氧化物粉、导电聚合物粉、偶联剂、助剂等反应得到。本专利技术提出的制备热敏感温材料感温材料的方法，其所用的增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、顺丁烯二酸二辛酯、聚酯、柠檬酸酯、氯化石蜡、磷酸二苯辛酯、环氧大豆油、环氧大豆油酸二辛酯、偏苯三酸酯中的一种或几种。本专利技术提出的制备热敏感温材料感温材料的方法，其所用的稳定剂是三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、二碱式硬酯酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、硬酯酸锌、月桂酸钙、十二硫醇二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、巯基乙酸酯硫醇锑等的一种或几种。本专利技术提出的制备热敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热敏感温材料，其特征是由聚合物、热敏有机－无机复合粉、增塑剂、稳定剂、润滑剂、加工助剂、填料经混炼组成，其中各组分的重量配比如下：组成按重量计的份聚合物１００热敏有机－无机复合粉５－５０增塑剂 ３０－８０稳定剂３－２０润滑剂０．５－５加工助剂０－１０填料０－１０这里，聚合物是聚乙烯、聚乙烯／乙酸乙烯酯ＥＶＡ、乙丙三元共聚物ＥＰＤＭ、氯丁橡胶、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、 聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或两种；热敏有机－无机复合粉是由金属粉、金属氧化物粉、导电聚合物粉、偶联剂、助剂反应得到。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：游波，武利民，施剑秋，王秀萍，宋士敏，曹云，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]