一种聚乙烯基ＰＴＣ热敏导电复合材料，由基料和助剂构成，所述的基料有１０～２５％ＬＤＰＥ、２０～４０％ＴｉＢ２、０～８％ＣＢ和余量ＨＤＰＥ；所述的助剂包括０．１～０．３％抗氧剂１０１０、１～３％硬脂酸、１～２％乙烯基三甲氧基硅烷、３～５％Ｓｂ２Ｏ３和８～１２％十溴二苯乙烷，加入量以基料中有机物组分质量计。本材料室温电阻率２３．５Ω.ｃｍ。具有长期通流大于１００Ａ的通流能力，ＰＴＣ强度７．８，热循环１００次后电阻保持稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯基PTC热敏导电复合材料及其制造方法
本专利技术涉及一种高分子基PTC材料及其制备方法，确切地说是一种聚乙烯基PTC 热敏导电复合材料及其制造方法
技术介绍
由导电添加剂与聚合物构成的有机正温度系数(PTC)导电材料是当前发展极为 迅速的功能高分子材料之一。PTC材料作为过热、过流保护和自控温加热材料广泛应用于 通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。目前的有机PTC材料主要以石墨和 炭黑为导电填料，其室温电阻分布较宽，PTC强度小、耐热性和稳定性较低，且制备时成品率 较低。陶瓷基PTC材料在动作特性、小电流保护能力、耐脉冲大电流冲击能力等方面性能较 好，但由于陶瓷基PTC材料室温电阻较高，在其居里点以上的温度范围内电阻随温度上升 相对较慢，没有一个类似于保险丝似的电阻突变过程，故其总的过流保护性能不如高分子 基PTC材料优越。此外，陶瓷基PTC材料性脆，加工和成形都较困难，价格也较贵。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述技术存在的不足，提供一种具备低的室温电阻 率、耐高压、耐大电流、长期通流稳定的性能、高的PTC强度和高的PTC稳定性的聚乙烯基 PTC热敏导电复合材料及其制造方法。本专利技术所称的聚乙烯基PTC热敏导电复合材料是一种聚乙烯/ 二硼化钛-炭黑 (HDPE/LDPE/TiB2-CB)PTC热敏导电复合材料，由基料和助剂构成，所述的基料有以下质量 百分比的有机物组分和无机物组分低密度聚乙烯(LDPE)10 25 %二硼化钛(TiB2)20 40%炭黑(CB)0 8%高密度聚乙烯(HDPE)余量；所含的助剂按基料中有机物组分的质量百分比计，即以LDPE和HDPE质量计抗氧剂10100.1 0.3%硬脂酸1 3%乙烯基三甲氧基硅烷1 2%三氧化二锑(Sb2O3)3 5%十溴二苯乙烷8 12%本聚乙烯基PTC热敏导电复合材料的制备方法，包括混料、模压、辐射和冷冻，其 特征是所述的混料就是首先将配比量的TiB2和CB于常温、常压下混合均勻，得到TiB2-CB 混合料粉末(当然当CB含量为零时，此步省略)，然后与配比量的基料中另两种有机物组 分以及计算量的各助剂在混炼机中于160 200°C下混炼均勻得到混炼料；将混炼料送模 压机中于160士 10°C、压力5 15MPa下模压得到含有电极片的PTC芯片；将PTC芯片用γ射线或电子束辐射交联，剂量120 160KGy ；将辐照后的PTC芯片热处理2 3小时，热处 理温度应高于HDPE熔点温度50°C以上；将热处理后的PTC芯片于-20 _40°C条件下冷冻 处理1 2小时。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在本专利技术复合材料中以二硼化钛(TiB2)为主要导电填料，以聚乙烯为基体，并加入 炭黑，组成聚乙烯/ 二硼化钛-炭黑(HDPE/LDPE/TiB2-CB)导电复合材料。二硼化钛具有 高导电、高导热、抗氧化温度高等优异性能，具有加强耐流、耐压和提高电阻变化稳定性的 作用；炭黑(CB)具有联接二硼化钛导电链、改善导电网络和导电性能的作用；结晶性聚乙 烯基体提供非晶相导电区，并具有改变导电网络结构的作用。与已有技术中聚乙烯/炭黑、 聚乙烯/石墨及其他聚合物基/炭系PTC复合材料相比，在保证低的室温电阻率(最低测 量值为23.5 Q cm)的同时，具有长期通流大于100A的通流能力、高的PTC强度(最高测 量值为7. 8)和高的PTC稳定性(热循环100次后电阻变化保持稳定)。具体实施例方式以下根据实施例对本专利技术作进一步的说明实施例1 将作为高分子基质的结晶性高密度聚乙烯(HDPE，结晶度超过90%，熔点130°C)、 直链状低密度聚乙烯(LDPE、熔点110°C )和具有导电性的二硼化钛粉(TiB2，电阻率 14. 4 u Q - cm)按照4 2 4的比例(质量比)配料并混合，分别按照基料中有机物组 分质量的0. 1%,2. 0%A. 0%,3. 0%,8. 0%添加抗氧剂、硬脂酸、乙烯基三甲氧基硅烷偶联 剂、三氧化二锑阻燃剂、十溴二苯乙烷阻燃剂，在180°C下于双辊混炼机上混炼30min，得到 混炼物。将所得到的混炼物加在已放入直径为18mm箔电极片的自制模具中，用设定为 160°C、lOMPa的热压机模压成型，得到包含电极的直径为22mm、厚度为500 u m的圆片状PTC 芯片。再将此复合片材用、射线(Co6°)辐射交联，剂量为160KGy。在压片、辐照后，将芯片 先置于高分子聚合物熔点以上温度50°C的加热设备中3小时，然后迅速将其转移至-30°C 的冷冻设备中使其迅速冷却2小时。使用无铅低温焊接剂(液相线为204°C )将直径为 0. 2mm的铜线焊接在其两主面上，得到热敏电阻元件试样。性能评价室温(25°C )零功率电阻为14mQ，PTC强度达到8. 3以上，将其在200°C 热板上放置5min不变形，将其在-20°C和140°C之间热循环200次后其室温电阻仍在30m Q 以下，并且在热循环中电阻的变化情况稳定。实施例2 将作为高分子基质的结晶性高密度聚乙烯(HDPE，结晶度超过90%，熔点130°C)、 直链状低密度聚乙烯(LDPE、熔点110°C )和具有导电性的二硼化钛粉(TiB2，电阻率 14.4u Q cm)和炭黑(CB)按照50 20 27 3的比例(质量比)配料。分别按照有 机物组分质量的0. 1%、2. 0%、1. 0%、3. 0%、8. 0%配料抗氧剂、硬脂酸、乙烯基三甲氧基硅 烷偶联剂、三氧化二锑阻燃剂、十溴二苯乙烷阻燃剂，首先将TiB2和CB常温、常压下混合2 小时，然后和其他组分一起在180°C下于双辊混炼机上混炼30min，得到混炼物。将所得到的混炼物加在已放入直径为18mm箔电极片的自制模具中，用设定为4160°C、lOMPa的热压机模压成型，得到包含电极的直径为22mm、厚度为500 u m的圆片状PTC 芯片。再将此复合片材用、射线(Co6°)辐射交联，剂量为160KGy。在压片、辐照后，将芯片 先置于高分子聚合物熔点以上温度50°C的加热设备中3小时，然后迅速将其转移至-30°C 的冷冻设备中使其迅速冷却2小时。使用无铅低温焊接剂(液相线为204°C )将直径为 0. 2mm的铜线焊接在其两主面上，得到热敏电阻元件试样。对其进行与实施例1相同的评价，其结果是PTC材料的可加工性较好，成品率比实 施例1中的更高，并且20°C和140°C之间热循环中电阻的变化情况更加稳定。其它性能和 实施例1相同。实施例3 按重量百分比计，复合材料的成分为(质量百分比)50% HDPE.20% LDPE.24% TiB2、6.0% CB，助剂加入量为(助剂按占有机物组分质量百分比)0. 2%抗氧剂、2.0% 硬脂酸、1.5%乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂、3.0%三氧化二锑、10%十溴二苯乙烷。首先将 TiB2和CB常温、常压下混合2小时，然后和其他组分一起在180°C下于双辊混炼机上混炼 30min，得到混炼物。将所得到的混炼物加在已放入直径为18mm箔电极片的自制模具中，用设定为 160°C、lOMPa的热压机模压成型，得到包含电极的直径为22mm、厚度为500 u m的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚乙烯基ＰＴＣ热敏导电复合材料，由基料和助剂构成，其特征在于：所述的基料有以下重量百分比的有机物组分和无机物组分 低密度聚乙烯 １０～２５％ 硼化钛 ２０～４０％ 炭黑 ０～８％ 高密度聚乙烯 余量； 所含的助剂按基料中有机物组分的质量百分比计： 抗氧剂１０１０ ０．１～０．３％ 硬脂酸 １～３％ 乙烯基三甲氧基硅烷 １～２％ 三氧化二锑 ３～５％ 十溴二苯乙烷 ８～１２％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜怡林，杜晓东，袁霞，
申请(专利权)人：合肥上雅电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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