通过温度自动调节电阻的导电聚合物复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种复合材料，以总重量１００％计，包含如下组份：Ａ）４０－９０％基本呈β形式结晶的ＰＶＤＦ均聚物或共聚物，Ｂ）１０－６０％导电填料，Ｃ）０－４０％结晶或半结晶聚合物，Ｄ）０－４０％除Ｃ以外的填料，结果是，呈β形式的结晶在导电填料颗粒的表面上成核。该材料是通过温度自动控制电阻的导体。导体显示出随温度而电阻增加（ＰＴＣ或“正温系数效应”），以致使强度稳定在均衡温度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过温度自动调节电阻的导电聚合复合材料。更准确地说，本专利技术涉及一种包含导体，如炭黑或任何其它导电材料的含氟聚合物。通过在聚合物基体中掺入石墨，可能使复合物导电。施加足够的电压将通过焦耳效应产生热量。在不存在电路断路开关机理时，温度将一直升高至材料被损坏为止。本专利技术的材料基于含氟聚合物，所述氟聚合物包含作为填料的导体，如石墨，其显示出随温度而电阻增加(为温度的函数)(PTC或“正温系数”效应)，以致使在平衡温度时强度稳定。因此，该PTC效应使之可能对电流强度进行热控制。与常规电阻相比，它显示出许多优点·电加热体系的控制通常通过电路中包括热断路开关而获得。在断路开关失败的情况下，电路或安全保险丝熔断。PTC材料是自动控制的，既不需要包括断路开关也不需要保险丝。·PTC加热体系具有降低燃烧和短路的危险。·在PTC加热元件区偶然接地的情况下，不会发生短路。·PTC效应将产生适当的温度，当与常规体系相比时这将在两个方面有益处 对绝缘材料的要求不必太严格； 在更为广泛的表面区域传入热量。·复合材料能够通过塑料工业中使用的方法而转换(共挤塑，模塑等)。它也能够以涂料的形式涂至绝缘材料上，无论其几何构形如何。现有技术披露了两种具有PTC效应的复合聚合物体系。根据第一种体系，PTC效应基于中断导电填料网络的聚合物结晶的膨胀现象。当炭黑在半结晶聚合物基体中的含量增加至电阻下降的浓度时，复合材料的电阻将慢慢降低。后者表示称之为渗滤阈(Seuil de Percolation)的几何转换。业已发现，PTC效应的最大值相当于根据渗滤阈发现的临界浓度。当材料的温度接近基体的熔融温度时，结晶区的膨胀将引起PTC效应。然而，炭黑颗粒的高能量和基体的低剪切模量将使电阻下降，这被称为NTC效应(负温系数)。第一类体系描述于下列参考文献中(CA表示化学文摘)131243891 CA题目(IT) 具有高转换温度的有机PTC热敏电阻材料作者(AU) Yang，Fubiao；Li，Yongqin；Li，Xiaojun机构(CS) 国防科技大学5系，中国长沙410073(Department 5，National University of Defense Technology，Changsha，410073，Peop.Rep.China)来源(SO) 功能材料(Gongneng Cailiao)(1998)，29(Suppl.)，724-725CODENGOCAEA；ISSN1001-9731出版(PB) 功能材料编辑部(Gongneng Cailiao Bianjibu)129331461 CA题目 热处理对导电PVDF/CB复合材料结晶和PTC性能的影响作者 Wang，Jikui；Wang，Gengchao；Zhang，Bingyu；Fang，Bin；Zhang，Zhiping机构 华东科技大学材料科学工程学院，中国上海2000237(Inst.Mater.Sci.Eng.，East China Univ.Sci.Technol.，Shanghai，200237，Peop.Rep.China)来源 高分子材料科学与工程(Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng)(1998)，14(5)，93-95CODENGCKGEI；ISSN1000-7555出版 “高分子材料与工程”编辑部(＂Gaofenzi Cailiao Kexue Yu Gongcheng＂Bianjibu)125277325 CA题目 结晶过程对PVDF/CB复合材料的PTC/NTC效应的影响作者 Zhang，Mingyin；Jia，Wentao；Chen，Xinfang机构 吉林大学材料科学系，中国长春 130023(Dep.Materials Science，Jilin Univ.，Changchun，130023，Peop.Rep.China)来源 聚合物应用科学杂志(J.Appl.Polym.Sci.)(1996)，62(5)，743-747CODENJAPNAB；ISSN0021-8995104121274 CA题目 加热器IN Shibata，Tsuneo；Nishida，Takeo；Terakado，Masayuki；Nitta，IsaoPA Matsushita Electric Industrial Co.，Ltd.，JapanSO Jpn.Tokkyo Koho，5 pp.CODENJAXXAD根据第二种复合聚合物体系，PTC效应基于两种可混溶聚合物的存在。在这种材料中，包含炭黑作为填料的PVDF/HDPE体系是最为熟知的。PVDF和HDPE相可混溶并因此在这种情况下的PTC效应主要取决于形态和在所述两相之间炭黑的分布。炭黑优选分散在HDPE相中，该相将变成导电相。如果PVDF相对于HDPE处于良好均衡态的话，PVDF相将形成有利于PTC效应的特定结构。导电PE相在PVDF相中独特的分布是阻挠NTC效应的条件，NTC效应在HDPE熔点时产生，该熔点低于PVDF的熔点。第二体系描述于下列参考文献中131287163 CA题目 炭黑填充的聚(偏二氟乙烯)和高密度聚乙烯的可混溶掺混物形态和正温系数效应及负温系数效应之间的关系作者 Feng，Jiyun；Chan，Chi-Ming机构 香港科技大学化学工程高级工程材料设备系，香港Kowloon(Department of Chemical Engineering Advanced Engineering MaterialsFacility，The Hong Kong University of Science and Technology，Kowloon，Hong Kong)来源 聚合工程科学(Polym.Eng.Sci.)(1999)，39(7)，1207-1215CODENPYESAZ；ISSN0032-3888出版 塑料工程师协会(Society of Plastics Engineers)13096227 CA题目 炭黑填充的聚(偏二氟乙烯)和高密度聚乙烯的可混溶掺混物电性能和形态作者 Feng，Jeng；Chan，Chi-Ming机构 香港科技大学化学工程高级工程材料设备系，香港Kowloon(Dep.of Chemical Engineering，Advanced Engineering Materials Facility，The Hong Kong University of Science and Technology，Kowloon，Hong Kong)来源 聚合工程科学(Polym.Eng.Sci.)(1998)，38(10)，1649-1657CODENPYESAZ；ISSN0032-3888出版 塑料工程师协会(Society of Plastics Engineers)13052964 CA题目 炭黑填充的聚(偏二氟乙烯)和高密度聚乙烯的可混溶掺混物电性能和形态作者 Feng，Jiyun；Chan，Chi-Ming机构 香港科技大学化学工程高级工程材料设备系，香港K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，以总重量１００％计，包含如下组份：Ａ）４０－９０％基本呈β形式结晶的ＰＶＤＦ均聚物或共聚物，Ｂ）１０－６０％导电填料，Ｃ）０－４０％结晶或半结晶聚合物，Ｄ）０－４０％除Ｃ以外的填料，结果是，呈β形式的结晶在 导电填料颗粒的表面上成核。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A科尔任科，E拉斯特莱蒂，RG沙普希尔，
申请(专利权)人：阿托菲纳公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]