一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料、以及其制备方法与应用技术

本发明专利技术实施例涉及一种具有隔离‑双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料、以及其制备方法与应用。该导电复合材料由包括下述组分的原料制得：线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、导电填料和抗氧剂；其制备方法包括下述步骤：将线性低密度聚乙烯、导电填料和抗氧剂在密炼机中熔融共混，设置密炼机的温度为130‑160℃，制得包覆母料；然后往密炼机中加入聚偏氟乙烯，设置密炼机的温度为130‑150℃，将包覆母料和聚偏氟乙烯熔融共混后取出；热压即得。制得的CB/LLDPE/PVDF导电复合材料，具有隔离‑双逾渗结构，且导电含量低、PTC强度高、稳定性高，可用做温敏材料。

A conductive composite material with isolation-double percolation structure and high PTC strength, its preparation method and Application

The embodiment of the present invention relates to a high PTC strength conductive composite material with isolation and double percolation structure, as well as its preparation method and application. The conductive composite material is prepared from raw materials comprising the following components: linear low density polyethylene, polyvinylidene fluoride, conductive filler and antioxidant; the preparation method includes the following steps: melting and blending linear low density polyethylene, conductive filler and antioxidant in an internal mixer, setting the temperature of the internal mixer at 130 160 C, to prepare the coating masterbatch; and then adding poly-segregation into the internal mixer. Ethylene fluoride, set the temperature of the internal mixer at 130 150 C, will be coated masterbatch and polyvinylidene fluoride melt blending and take out; hot pressing can be obtained. CB/LLDPE/PVDF conductive composites have isolation and double percolation structure, low conductivity, high PTC strength and stability, and can be used as temperature sensitive materials.

【技术实现步骤摘要】
一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料、以及其制备方法与应用
本专利技术涉及导电高分子复合材料领域，具体涉及一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料、以及其制备方法与应用。
技术介绍
复合型导电高分子材料(CPCs)是将一种或几种导电填料与一种或几种高分子基体复合制备而成。导电粒子构成导电网络的最低临界含量定义为逾渗阈值。然而现有技术所制备的CPCs，通常需要添加大量的导电填料，逾渗阈值较大。降低逾渗阈值一直是CPCs研究的重点和热点。降低逾渗阈值的方法有很多，导电填料并用、隔离结构、双逾渗结构都可以降低逾渗阈值。Bao等(JournalofMaterialsScience,2013,48,4892-4898)先通过溶液混合的方法将炭黑分散在低密度聚乙烯(LDPE)相中，然后通过和UHMWPE机械研磨混合，使炭黑/LDPE选择性分散在单个超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粒子之间，形成隔离-双逾渗结构，但是这种制备方法的缺点是需要在有机溶剂中进行，而且分散好的纳米材料可能会重新团聚或者沉降，还要除溶剂，工艺比较复杂，时间周期长，生产效率低。熔融共混是最常用简单的共混技术，但是熔融共混由于剪切力作用的存在，会破坏复合材料的“隔离-双逾渗”结构，使填料分布在基体内部，因此，熔融共混制备“隔离-双逾渗”结构的报道研究非常少，这也是目前研究的难点。CPCs对外界刺激(温度，液体，气体，应变)具有响应性，CPCs的一个重要特征是随着温度的升高其电阻率逐渐增大，并在高分子熔点附近迅速增加，呈现出PTC特性(正温度系数效应)。这种高分子复合材料型温度敏感传感器的一个重要性能就是高的PTC强度，PTC强度通常定义为温阻曲线上最大电阻率和室温电阻率比值的对数值。基于其高的PTC强度，CPCs已经被广泛应用在电伴热带、自限温加热、微型开关传感器、电流和温度过载保护装置等领域，在较高温度下减小或切断电流，起到保护作用。因此，需要开发一种通过适应于工业化应用的最简单的熔融共混法制备的具有低导电含量，并且具有高PTC强度和稳定性的导电复合材料。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
专利技术目的为解决现有技术中聚合物/导电填料复合导电体系中，导电填料填充量高、PTC强度低、稳定性差的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料、以及其制备方法与应用。本专利技术提供的制备方法，以线性低密度聚乙烯(LLDPE)和聚偏氟乙烯(PVDF)共混物为基体，以导电炭黑(CB)为导电填料，采用适于工业化应用的熔融共混法，利用线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯两种聚合物熔点的差异，配合超强剪切力，制得的CB/LLDPE/PVDF导电复合材料，具有低导电含量、高PTC强度和高稳定性的优点，并可用做温敏材料。解决方案为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料，该导电复合材料由包括下述组分的原料制得：线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、导电填料和抗氧剂。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，聚偏氟乙烯为粉末状超细聚偏氟乙烯；可选地，聚偏氟乙烯的平均粒径大小为300-800nm。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯的质量比为1：2-10；可选地为1：4-9；进一步可选地为1：9。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-15％；可选地，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-6％，3％-10％，5％-12％，4％-14％；进一步可选地，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-6％。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，导电填料包括导电炭黑。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，抗氧剂包括抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂300(4,4’-硫代双-(6-特丁基间甲酚))或抗氧剂2246(2,2'-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚))中的至少一种；可选地为抗氧剂1010。上述导电复合材料在一种可能的实现方式中，抗氧剂的质量为线性低密度聚乙烯质量的0.02％-5％；可选地为0.05％-2％；进一步可选地为0.08％-1.2％；更进一步可选地为1％。本专利技术实施例还提供了一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料的制备方法，包括下述步骤：将线性低密度聚乙烯、导电填料和抗氧剂在密炼机中熔融共混，设置密炼机的温度为130-160℃，可选地为140-160℃，制得包覆母料；然后往密炼机中加入聚偏氟乙烯，设置密炼机的温度为130-150℃，可选地为130-140℃，将包覆母料和聚偏氟乙烯熔融共混后取出；热压即得。上述制备方法在一种可能的实现方式中，聚偏氟乙烯为粉末状超细聚偏氟乙烯；可选地，聚偏氟乙烯的平均粒径大小为300-800nm。上述制备方法在一种可能的实现方式中，线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯的质量比为1：2-10；可选地为1：4-9；进一步可选地为1：9。上述制备方法在一种可能的实现方式中，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-15％；可选地，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-6％，3％-10％，5％-12％，4％-14％；进一步可选地，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-6％。上述制备方法在一种可能的实现方式中，将线性低密度聚乙烯、导电填料和抗氧剂在密炼机中熔融共混1-15min，可选地为2-10min，进一步可选地为3-5min。上述制备方法在一种可能的实现方式中，将包覆母料和聚偏氟乙烯熔融共混时，密炼机的转速为60-100rpm。上述制备方法在一种可能的实现方式中，将包覆母料和聚偏氟乙烯熔融共混时，混合时间为2-15min，可选地为3-10min，进一步可选地为5-6min。上述制备方法在一种可能的实现方式中，热压温度为165-180℃。上述制备方法在一种可能的实现方式中，热压压力为9-11MPa，可选地为10MPa。上述制备方法在一种可能的实现方式中，热压时间为2-15min，可选地为3-10min，进一步可选地为4-5min。上述制备方法在一种可能的实现方式中，导电填料包括导电炭黑。上述制备方法在一种可能的实现方式中，抗氧剂包括抗氧剂1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂300(4,4’-硫代双-(6-特丁基间甲酚))或抗氧剂2246(2,2'-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚))中的至少一种；可选地为抗氧剂1010。上述制备方法在一种可能的实现方式中，抗氧剂的质量为线性低密度聚乙烯质量的0.02％-5％；可选地为0.05％-2％；进一步可选地为0.08％-1.2％。本专利技术实施例还提供了上述具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料在温度过载保护领域中的应用。有益效果(1)本专利技术实施例中提供的具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料，具有高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有隔离‑双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料，该导电复合材料由包括下述组分的原料制得：线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、导电填料和抗氧剂。

【技术特征摘要】
1.一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料，该导电复合材料由包括下述组分的原料制得：线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯、导电填料和抗氧剂。2.一种具有隔离-双逾渗结构的高PTC强度的导电复合材料的制备方法，包括下述步骤：将线性低密度聚乙烯、导电填料和抗氧剂在密炼机中熔融共混，设置密炼机的温度为130-160℃，制得包覆母料；然后往密炼机中加入聚偏氟乙烯，设置密炼机的温度为130-150℃，将包覆母料和聚偏氟乙烯熔融共混后取出；热压即得。3.根据权利要求1所述的导电复合材料或权利要求2所述的制备方法，其特征在于：聚偏氟乙烯为粉末状超细聚偏氟乙烯；可选地，聚偏氟乙烯的平均粒径大小为300-800nm。4.根据权利要求1所述的导电复合材料或权利要求2所述的制备方法，其特征在于：线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯的质量比为1：2-10；可选地为1：4-9；进一步可选地为1：9。5.根据权利要求1所述的导电复合材料或权利要求2所述的制备方法，其特征在于：导电填料包括导电炭黑；和/或，导电填料的质量为线性低密度聚乙烯和聚偏氟乙烯总质量的2％-15％；可选地为2％-6％，3％-10％，5％-12％，4％-14％；进一步可选地为2％-6％。6.根据权利要求1所述的导电复合材料或权利要求2所述的制备方法，其特征在于：抗氧剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：段咏欣，王彤彤，张建明，陈龙，杨菲，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37