炭黑填充聚氯乙烯/乙丙橡胶复合型泡沫导电NTC材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种特导炭黑填充PVC/EPR泡沫导电NTC材料熔融共混制备方 法，是以特导炭黑(HG-1P)为导电填料，聚氯乙稀(PVC)和乙丙橡胶(EPR) 为聚合物基体，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂，硬脂酸(St)为润滑剂， 偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂，硬脂酸锌(Zn-St)为发泡协同剂，过氧化二异 丙苯(DCP)为交联剂，钙/锌Ca/Zn复合稳定剂为热稳定剂，采用开炼熔融共 混加工方法，制备了PVC/EPR泡沫导电NTC材料，研究了此复合材料的泡孔结 构、阻温特性。制备出的导电泡沫具有比较理想的泡孔结构，和较强的NTC效 应。其目的是解决该材料的制备工艺和获得一种NTC性能稳定的特导炭黑填充 PVC/EPR泡沫导电NTC材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚合物熔融共混制备功能高分子技术，特别是涉及一种采用聚合物熔融共混方法制备特导炭黑(HG-1P)填充聚氯乙烯(PVC)/乙丙橡胶(EPR)泡沬导电negative temperature coefficient (NTC)材料的制备方法。
技术介绍
-聚合物基复合型导电材料，是以高分子聚合物为基体，加入一定数量的导 电物质通过不同的复合工艺而构成的材料，兼有高分子材料的加工性和金属的 导电性。与金属相比，导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电 阻率可调范围大、价格低等优点。复合型导电高分子材料的主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织 物、导电涂料、导电胶粘剂及透明导电薄膜等可用于电气零件、电子照相、电 路材料、防静电材料、电磁场屏蔽、光记录和磁记录材料等。聚合物基的positive temperature coefficient (PTC)材料自1975年以来被广泛 使用。炭黑填充型导电材料是目前复合型导电材料中应用最广泛的一种。 一是 因为炭黑价格低廉实用性强；二是因为炭黑能根据不同的导电要求有较大的选 择余地。聚合物/炭黑体系电阻率可在10^ 101(^之间调整，不仅可以消除和防 止静电，还可以用作面装发热体，电磁波屏蔽以及高导体，电极材料等。三是 导电持久稳定。泡沫型导电高分子材料可用于产品包装的静电防护，防静电泡 沫正在从传统的非永久型向永久型导电聚烯烃方向发展。炭黑填充型导电机理 可用导电能带、隧道效应和场致发射来解释。泡沫型导电高分子材料主要利用 其物理特性、高的热膨胀性、缓冲能力和导电性。泡沫型导电高分子材料广泛 应用于检测静电和消除静电领域。泡沫型导电高分子材料主要利用其阻温特性后发生的NTC行为，而对NTC材料的制 备却极少涉及；再者，以往所研制的炭黑填充聚合物型导电材料均为未发泡的 实体材料，省料、质轻的泡沫型炭黑填充聚合物材料未见报道。PTC材料随温 度升高，电阻由小变大，由导体变为绝缘体，PTC材料在升温过程中产生的是 PTC效应。NTC与PTC相反，随着温度升高材料的电阻变小，NTC材料在升 温过程中产生的是NTC效应。现在尚没有真正意义上的泡沫NTC材料被实际 应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述情况，提供一种HG-1P填充聚氯乙烯PVC/乙丙 橡胶EPR泡沫导电NTC材料的熔融共混制备方法，其目的是解决该材料的制备 工艺和获得一种导电NTC性能稳定的炭黑填充PVC/EPR泡沬导电NTC材料。本专利技术是通过以下技术方案来实现的基本是由氯乙烯/PVC和乙丙橡胶 EPR、炭黑、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、硬脂酸锌、过氧化二 异丙苯、钙/锌组成的，其特征是，选择聚氯乙烯/PVC和乙丙橡胶EPR为聚合 物基体材料，特导炭黑为导电填料，邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂，硬脂酸为润 滑剂，偶氮二甲酰胺为发泡剂，硬脂酸锌为发泡协同剂，过氧化二异丙苯为交 联剂，钙/锌Ca/Zn复合稳定剂为热稳定剂，通过开炼熔共混加工工艺，模压发 泡方法制备聚氯乙烯PVC/乙丙橡胶EPR泡沫导电NTC材料。炭黑HG-1P填 充聚氯乙烯PVC/乙丙橡胶EPR复合发泡导电NTC材料的制备采用熔融共混、 模压发泡的方法，具体操作步骤是首先按物料配比称取氯乙烯PVC粉料、增塑 剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、 HG-1P、润滑剂硬脂酸(St)、钙/锌Ca/Zn复合热稳定齐U，于烧杯中搅拌，待基本均匀后放置于干燥箱中进行熟化，温度为7(TC，时间为lh，熟化的目的是使各个组分能够充分的混合在一起。熟化的混合物冷却至室温后，在开炼机上进行开炼，同时加入按物料配比称取的乙丙橡胶EPR、发泡齐M禹氮二甲酰胺(AC)、发泡协同剂硬脂酸锌(Zn-St)及交联剂过氧化二异丙苯(DCP)等助剂，混炼过程中双辊温度140°C，混炼时间10 15min。得到的样品室温放置24h之后放在涂有石蜡的模具内，用平板硫化机在170°C、10Mpa压力下加热硫化25 30min脱模发泡，然后将其放入真空干燥箱内于70°C热平衡4h，取出在空气中放置24h后即得到最终待测样品。具体材料配比如下物料按质量份比计算配比为PVC100-150份、DOP65-90份、EPR30-50份、Ca/Zn复合稳定剂4-6份、AC4-6份、Zn-St 1-1.5份、DCP0.5-1.0份，特导炭黑的加入量分别为8份、10份、12份、14份、16份，制备五种炭黑填充聚PVC/EPR复合发 包NTC材料。耽半径为30mm的试样，试样两表面各埋入一根环形铜丝作为电极，置于真空f燥箱中升温，用VC9808数字万用表测量并纪录数据。实验中要注意电极不宜埋入太深，以免影响测量结果，每升温5。C之后，在相应的测温点记录一次数据，观U试温度范围为20 165。C，从而获得材料的NTC行为曲线。材料的泡孔结构及形态用电子扫描电镜(SEM)来考察。优点及效果本专利技术采用PVC和EPR为聚合物基体，HG-1P为导电填料，通过J空伟U材料的各组分配比，混炼温度和混炼时间，模压发泡的压力、时间和温度，以及材料热平衡的温度和时间，制备得到具有NTC效应强度高、稳定性好的HG-1P填充聚PVC/EPR复合发泡材料。近些年的研究表明HG-1P填充聚PVC/EPR复合材料具有稳定的NTC特性。HG-1P为粉状，粒径33nm，比电阻0.22n.cm，是具有纳米尺寸的高结构的导电能力很强的导电填料。另夕卜，PVC和EPR都是常见的工业产品，试验中所使用的DOP、 Ca/Zn复合稳定剂、发泡 剂AC及交联剂DCP等其它助剂，均为市售商品，价廉易得，来源丰富。因此 在本专利技术中，我们所选用的原材料来源丰富、价廉易得。本专利技术寻找到了一种采用熔融共混、模压发泡工艺制备HG-1P填充聚 PVC/EPR复合发泡NTC材料的方法。以PVC和EPR为聚合物基体，以HG-1P 为导电填料，聚氯乙稀(PVC)和乙丙橡胶(EPR)为聚合物基体，邻苯二甲酸 二辛酯(DOP)为增塑剂，硬脂酸(St)为润滑剂，偶氮二甲酰胺(AC)为发 泡剂，硬脂酸锌(Zn-St)为发泡协同剂，过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂， Ca/Zn复合稳定剂为热稳定剂，通过控制材料的各组分配比，混炼温度和混炼时 间，模压发泡的压力、时间和温度，以及材料热平衡的温度和时间，制备得到 具有NTC效应强度高、稳定性好的HG-1P填充PVC/EPR复合发泡材料。在本 专利技术过程中，PVC的作用有两个方面 一方面可以为聚合物基体；另一方面提 供吸电基团以束缚炭黑表面的电子，使其在受热时释放电子参与导电通道的形 成。EPR的作用是改善PVC的韧性，调节发泡材料的发泡条件，保证在高炭黑 含量下能够成功发泡。DOP的作用是改善PVC塑性，同时有利于炭黑在基体材 料中的均匀分散。 附图说明附图1、 2为本专利技术炭黑填充聚PVC/EPR复合发泡NTC材料的扫描电镜照片；附图3为本专利技术不同炭黑含量的炭黑填充聚PVC/EPR复合发泡NTC材料 的阻温曲线。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明计算配比为PVC100份、D0P65份、EPR30份、Ca/Zn复合稳定剂4份、AC4份、DCPO. 5份，特导炭黑的加入量分别为10份时所制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭黑填充聚氯乙烯／乙丙橡胶复合型泡沫导电ＮＴＣ材料的制备方法，是由氯乙烯／ＰＶＣ和乙丙橡胶ＥＰＲ、炭黑、邻苯二甲酸二辛酯、硬脂酸、偶氮二甲酰胺、硬脂酸锌、过氧化二异丙苯、钙／锌组成的，其特征是，选择聚氯乙烯／ＰＶＣ和乙丙橡胶ＥＰＲ为聚合物基体材料，特导炭黑为导电填料，邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂，硬脂酸为润滑剂，偶氮二甲酰胺为发泡剂，硬脂酸锌为发泡协同剂，过氧化二异丙苯为交联剂，Ｃａ／Ｚｎ复合稳定剂为热稳定剂，通过开炼熔共混加工工艺，模压发泡方法制备ＰＶＣ／ＥＰＲ泡沫导电ＮＴＣ材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李继新，李学锋，赵新宇，王立研，吴全才，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89