專利名稱：阻燃型ptc高分子導(dǎo)電材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電熱材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制造自限溫電熱膜的阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
面狀電熱采暖產(chǎn)品主要由半導(dǎo)體發(fā)熱體、載流條、絕緣材料構(gòu)成。低溫輻射電熱膜的主流產(chǎn)品是由夾在絕緣聚酯(PET)薄膜間的并聯(lián)的導(dǎo)電油墨載流條、銀粉涂料匯流條制成，電熱膜經(jīng)導(dǎo)線連通電源，將電能轉(zhuǎn)化為熱能。美國(guó)Calorique電熱膜含兩層絕緣聚酯膜，中間墨線為導(dǎo)電油墨，厚約0. 2mm 0. 3mm。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9111331. 4 (公開(kāi)號(hào)為0附255037，
公開(kāi)日為2000.05.31)公開(kāi)了一種“低溫輻射電熱膜”，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200610010213. 8 (公開(kāi)號(hào)為CN1874619，
公開(kāi)日為2006. 12. 06)公開(kāi)了一種“電熱地膜”，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2106555.8(公開(kāi)號(hào)為0附080109，
公開(kāi)日為1993. 12. 29)公開(kāi)了“一種復(fù)合電熱膜”，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1112670. 8 (公開(kāi)號(hào)為CN1074074，
公開(kāi)日為1993. 07. 07)公開(kāi)了“一種新型電發(fā)熱膜”。低溫輻射電熱膜多采用絲網(wǎng)印刷法將導(dǎo)電油墨通過(guò)網(wǎng)版轉(zhuǎn)印到承印物上。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3110936. 5 (公開(kāi)號(hào)為CN1440219，
公開(kāi)日為2003. 09. 03)公開(kāi)了 “一種電熱膜制造方法”，采用凹版印刷技術(shù)將導(dǎo)電油墨印刷在PET基膜上形成平行排列的導(dǎo)電條，導(dǎo)電條兩端由油墨連接并復(fù)合匯流條，電熱膜上覆蓋另一基膜。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200710036025. 7 (公開(kāi)號(hào)為CN101148939，
公開(kāi)日為2008. 03. 26)公開(kāi)了 “一種電熱地板，，， 采用絲網(wǎng)印制技術(shù)在基板上印刷涂料電熱膜層，電熱膜上層設(shè)有絕緣層，可在36V 220V 電壓下長(zhǎng)期安全使用。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01010562200. 8 (公開(kāi)號(hào)為CN102083M6A，
公開(kāi)日為2011. 06. 01)公開(kāi)了 “一種遠(yuǎn)紅外電熱膜”，導(dǎo)電銀漿條、導(dǎo)電碳漿條呈正交排列，置于兩層絕緣薄膜中間，電熱轉(zhuǎn)換率達(dá)98 %，發(fā)熱溫度不超過(guò)80°C。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3146405. 父(公開(kāi)號(hào)為〔附571588，
公開(kāi)日為2005.01.26)公開(kāi)了“單向熱輻射電熱膜”，采用定向反射功能膜使熱能僅向單面輻射。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910010841. X(公開(kāi)號(hào)為CN101534582，
公開(kāi)日為2005. 01. 26)公開(kāi)了“遠(yuǎn)紅外電熱膜毯”，含油墨(碳素)電熱膜、皮革層、保護(hù)層、保溫層、防水層、傳感器等。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110062060. 2 (公開(kāi)號(hào)為CN102U8467A，
公開(kāi)日為 2011. 07. 20) ,201110060629. 1 (公開(kāi)號(hào)為 CN102131317A，
公開(kāi)日為 2011. 07. 20)分別公開(kāi)了“電熱地膜采暖裝置”、“防漏電與防電磁輻射電熱地膜及其制作方法”，聚酯薄膜上均勻印刷油墨導(dǎo)電條，外面兩側(cè)依次鋪設(shè)導(dǎo)電鋁箔帶、PE封套、PVC保護(hù)封套。其它制作低溫輻射電熱膜的技術(shù)包含噴涂法、涂膠法、浸漬法、壓印法等。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?11沘四7. 5(公開(kāi)號(hào)為CN1413064,
公開(kāi)日為2003. 04. 23) “一種納米電熱膜的制造方法和用納米電熱膜制成的散熱板”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910106860.2(公開(kāi)號(hào)為CN101541110，
公開(kāi)日為2009.09.23) “納米電熱膜材料及納米電熱器件的制作方法”，均在基板上噴涂導(dǎo)電涂料形成電熱膜。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710047983.4(公開(kāi)號(hào)為 CN101431837，
公開(kāi)日為2009. 05. 13) “一種遠(yuǎn)紅外柔性電熱材料及其制作方法和應(yīng)用”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0106391. 6 (公開(kāi)號(hào)為CN1060325，
公開(kāi)日為1992. 04. 15) “節(jié)能型電熱膜融雪器和制法及用途”，均將導(dǎo)電涂料涂附基膜(聚酯膜、膠布等)上，干燥后加裝并聯(lián)電極、 電源線。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?9117279. 5 (公開(kāi)號(hào)為CN1258186，
公開(kāi)日為2000. 06.觀)“一種柔性電熱膜發(fā)熱體的制造方法”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810118187. X(公開(kāi)號(hào)為CN101346017，
公開(kāi)日為2009.01. 14) “高分子電熱膜及其應(yīng)用”，則在柔性高分子基膜表面預(yù)設(shè)電極， 再將導(dǎo)電涂料均勻涂覆在基材表面形成電熱膜，其上固定絕緣保護(hù)層。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?89107751. 0(公開(kāi)號(hào)為CN1051059，
公開(kāi)日為1991. 05. 01)公開(kāi)了 “一種透明半導(dǎo)體電熱薄膜”，以SbCl3、CdCl2摻雜SnA半導(dǎo)體層，以二甘醇丁醚醋酸酯、聚異丁烯、環(huán)己酮為粘結(jié)劑， 以無(wú)水乙醇為主要溶劑，采用浸涂和烘干工藝在襯底材料上形成半導(dǎo)體薄膜型電熱膜。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810036591. 2 (公開(kāi)號(hào)為CN101568201，
公開(kāi)日為2009. 10. 28)公開(kāi)了“雙導(dǎo)發(fā)熱體”，其電熱片包括絕緣基板(聚酯薄膜或爽木膠木板)、兩個(gè)壓印在絕緣基板表面上的低溫輻照電熱膜(導(dǎo)電油墨、碳晶片或碳素纖維)，兩電熱膜間隔錯(cuò)開(kāi)、電極彼此對(duì)齊， 可有效地消除電磁波。碳素面狀發(fā)熱板為另一種主流低溫輻射電熱膜。韓國(guó)HALLA株式會(huì)社睿堅(jiān) Heating地暖系統(tǒng)的發(fā)熱主體系納米碳素與無(wú)紡布嵌入式面狀發(fā)熱體，共11層總厚度 0.7mm，具有智能控溫功能，自身溫度不超過(guò)60°C。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110059086. 1 (公開(kāi)號(hào)為CN102123529A，
公開(kāi)日為2011. 07. 13) “一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜及其制備方法”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0121583. 3 (公開(kāi)號(hào)為CN1338885，
公開(kāi)日為2002. 03. 06) “低溫輻射碳纖維電熱膜及其制備方法”所披露的電熱膜含導(dǎo)電碳纖維網(wǎng)狀編織層、兩端金屬電極、 被絕緣導(dǎo)熱塑料膜。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710006388. 6 (公開(kāi)號(hào)為CN101237723，
公開(kāi)日為 2008. 08. 06)公開(kāi)了 “電熱膜用組成物及以其所制得的電熱膜與電熱裝置”，將導(dǎo)電涂料涂布于網(wǎng)絡(luò)狀纖維材料(如碳纖維紙、金屬纖維紙、鍍金屬纖維紙)上，熱固化得到10 1200 歐母電阻值的電熱膜。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00310107851. 8 (公開(kāi)號(hào)為CN1606384，
公開(kāi)日為
2005.04. 13)公開(kāi)了“耐折迭聚四氟乙烯電熱膜及其制備方法”，將導(dǎo)電聚四氟乙烯樹(shù)脂分散液混合、造粒、干燥，加入助擠劑，用推壓機(jī)成型為圓條狀，用壓延機(jī)壓制為纖維狀膜，除助擠劑后燒結(jié)為柔軟強(qiáng)韌的纖維狀電熱膜。具有電阻正溫度系數(shù)(positive temperature coefficient，PTC)效應(yīng)的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料可用于制作自控溫型智能電熱膜，PTC功能可防止局部異常過(guò)熱，自動(dòng)控制電流隨溫度的變化，有效控制耗電量。已商業(yè)化產(chǎn)品如韓國(guó)DYMSCO (大熙)PTC遠(yuǎn)紅外線電熱膜、山東恒遠(yuǎn)電熱材料科技有限公司PTC電熱膜，系半透明聚酯薄膜與導(dǎo)電油墨低溫粘合而制成。浙江華源電熱有限公司賽沃智能地暖系統(tǒng)包含1.2mm厚、寬的填充聚乙烯(PE)型PTC半導(dǎo)體元件，利用熱敏電阻特性實(shí)現(xiàn)電熱膜的主動(dòng)溫控。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?90102752. 9 (公開(kāi)號(hào)為CN1056393，
公開(kāi)日為1991. 11. 20)公開(kāi)了 “具有撓性及恒溫特性的復(fù)合型導(dǎo)電高分子電發(fā)熱體”，采用含15-60 %導(dǎo)電填充劑的復(fù)合型可固化高分子材料作電阻層，兩面覆蓋絕緣層，發(fā)熱體表面或內(nèi)部加骨架層。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3814070.5(公開(kāi)號(hào)為 CN1663002,
公開(kāi)日為 2005. 08. 31)、200510134568. 3 (公開(kāi)號(hào)為 CN1790557,
公開(kāi)日為
2006.06. 21)、200910003413. 4 (公開(kāi)號(hào)為 CN101521963,
公開(kāi)日為 2009. 09. 02)公開(kāi)了 “柔性PTC發(fā)熱體及其制造方法”，基材表面設(shè)有凹凸?fàn)顦?shù)脂發(fā)泡體或橡膠材料，采用印刷技術(shù)在柔性基材上形成PTC電阻、電極。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0051004M21. 7 (公開(kāi)號(hào)為CN1791308，
公開(kāi)日為2006. 06. 21)公開(kāi)了 “加熱膜制造方法及其有關(guān)的發(fā)熱體”，利用絕緣層上面的水溶性用金屬處理的電阻墨水或者利用輔助模具，鍍金或者真空鍍膜成電極線條后，未形成電極層的上面用PTC油墨印刷成特定形狀或者未形成電極線條的上面鍍層薄膜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，具有優(yōu)異的阻燃性與導(dǎo)電性，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，不含對(duì)人體、環(huán)境有害的添加劑。本發(fā)明的另一目的是提供該阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，原料組成包括聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份。其中，聚乙烯樹(shù)脂為高密度聚乙烯樹(shù)脂、低密度聚乙烯樹(shù)脂、線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、或中密度聚乙烯樹(shù)脂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為10% 觀％的醋酸乙烯酯單元。乙烯-辛烯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為9% 觀％的辛烯單元。乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑A-172、或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、稱取以下原料組成聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份；步驟2、第一次造粒將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、炭黑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、以及有機(jī)蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合anin 5min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒；步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的聚乙烯樹(shù)脂、碳纖維、以及過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒，即得。其中，聚乙烯樹(shù)脂為高密度聚乙烯樹(shù)脂、低密度聚乙烯樹(shù)脂、線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、或中密度聚乙烯樹(shù)脂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為10% 觀％的醋酸乙烯酯單元。乙烯-辛烯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為9% 觀％的辛烯單元。乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑A-172、或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，主要應(yīng)用于生產(chǎn)自限溫電熱膜，其有益效果是1、使用本發(fā)明比例的納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇組成的復(fù)合阻燃劑和本發(fā)明比例的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物改性劑，其不僅能提高本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的阻燃性能，還能使本發(fā)明在制作成自限溫電熱膜制品時(shí)，具有優(yōu)異的柔軟性和抗劃痕性。2、采用有機(jī)蒙脫土和納米氫氧化鋁調(diào)控乙烯基共聚物(包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物)黏度，使導(dǎo)電粒子(即炭黑、碳纖維)均勻分散于乙烯基共聚物中，限制導(dǎo)電粒子在本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料擠出造粒及后續(xù)自限溫電熱膜生產(chǎn)過(guò)程中向乙烯基共聚物中擴(kuò)散，能降低逾滲閾值，提供本發(fā)明的導(dǎo)電性能。3、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑既可促進(jìn)導(dǎo)電粒子炭黑、碳纖維的分散，又可使聚乙烯樹(shù)脂、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并將導(dǎo)電組分固定在交聯(lián)高分子網(wǎng)絡(luò)中，從而限制導(dǎo)電粒子在自限溫電熱膜使用過(guò)程中的聚集，提高本發(fā)明的使用性能穩(wěn)定性。4、原料組成取材廣泛，且不含對(duì)人體、環(huán)境有害的添加劑。本發(fā)明制備方法的有益效果是，工藝流程簡(jiǎn)單，取材廣泛，易于實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，原料組成包括聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑 0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份。其中，聚乙烯樹(shù)脂為高密度聚乙烯樹(shù)脂、低密度聚乙烯樹(shù)脂、線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、或中密度聚乙烯樹(shù)脂。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為10% 觀％的醋酸乙烯酯單元。乙烯-辛烯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為9% 觀％的辛烯單元。乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑A-172、或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。本發(fā)明不限定有機(jī)蒙脫土的改性方法與改性劑，優(yōu)選使用十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土。本發(fā)明不限定碳纖維的型號(hào)與尺寸，優(yōu)選的碳纖維是長(zhǎng)0. 5mm 4mm、且直徑分布為Iym 10 μπι的短切碳纖維。炭黑通常使用乙炔黑和科琴黑。本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，包括以下步驟步驟1、稱取以下原料組成聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份；步驟2、第一次造粒
將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、炭黑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、以及有機(jī)蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合anin 5min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒；步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的聚乙烯樹(shù)脂、碳纖維、以及過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，再采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒，即得。炭黑在乙烯基共聚物(包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物)中的分散是本發(fā)明制備方法的關(guān)鍵之一。本發(fā)明制備方法先進(jìn)行第一次擠出造粒，將炭黑等原料分散于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中，以醋酸乙烯酯單元的極性及乙烯基硅烷偶聯(lián)劑促進(jìn)炭黑的分散。又由于，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物黏度較低，炭黑在擠出加工過(guò)程中容易發(fā)生團(tuán)聚。作為阻燃劑組分的納米氫氧化鋁、聚磷酸銨，以及作為黏度調(diào)節(jié)劑的有機(jī)蒙脫土，可提高乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物的黏度，有利于炭黑在擠出造粒過(guò)程中的分散。乙烯基共聚物與聚乙烯樹(shù)脂的相分離程度以及炭黑在本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料中的分布是本發(fā)明制備方法的關(guān)鍵之二。若將所有原料組分一次性混合，擠出造粒，炭黑擇優(yōu)分布于聚乙烯樹(shù)脂，不利于降低導(dǎo)電材料的逾滲閾值以及提高其制成的電熱膜的電熱功率。采用本發(fā)明制備方法，在第一次造粒得到的乙烯基共聚物組合物粒料與聚乙烯樹(shù)脂、碳纖維、過(guò)氧化二異丙苯混合物的第二次擠出造粒的過(guò)程中，納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、以及有機(jī)蒙脫土的增黏作用可限制相分離程度。同時(shí)，此次擠出過(guò)程的剪切作用促使炭黑向聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯/乙烯-辛烯共聚物界面遷移并在界面富集，有利于降低逾滲閾值。另外，碳纖維是在第二次擠出造粒過(guò)程中引入的，碳纖維可橫跨聚乙烯相、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物相，并連接炭黑導(dǎo)電通道，起到降低逾滲閾值的作用。而逾滲閾值越低，電阻率越小，導(dǎo)電材料的導(dǎo)電性能就越好。本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料導(dǎo)電性能穩(wěn)定性以及自限溫電熱膜的電熱功能穩(wěn)定性的控制是本發(fā)明制備方法的關(guān)鍵之三。本發(fā)明制備方法中，乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、過(guò)氧化二異丙苯是分別在兩次擠出造粒過(guò)程中加入的。在第一次擠出造粒過(guò)程中，乙烯基硅烷偶聯(lián)劑具有促進(jìn)炭黑以及納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、有機(jī)蒙脫土分散的作用。在第二次擠出造成過(guò)程中，聚乙烯與乙烯基共聚物在過(guò)氧化二異丙苯引發(fā)下產(chǎn)生自由基，實(shí)現(xiàn)乙烯基硅烷偶聯(lián)劑接枝改性，并將分散良好的炭黑以及納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、有機(jī)蒙脫土等粒子固定在高分子鏈上。因此，基于本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的自限溫電熱膜經(jīng)水汽交聯(lián)后，炭黑以及納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、有機(jī)蒙脫土等粒子被固定在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)上，能提高電熱性能穩(wěn)定性。以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1步驟1、稱取以下原料組成IOOkg低密度聚乙烯樹(shù)脂，5kg醋酸乙烯酯單元重量百分?jǐn)?shù)為9%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，25kg辛烯單元重量百分?jǐn)?shù)為9%的乙烯-辛烯共聚物，15kg乙炔黑，25kg長(zhǎng)度分布為0. 5mm 4mm、且直徑分布為1 μ m 10 μ m的T300短切碳纖維，Ig過(guò)氧化二異丙苯，0. Ikg乙烯基三甲氧基硅烷，0. Ikg十二烷基苯磺酸，5kg納米氫氧化鋁，20kg聚磷酸銨，5kg 季戊四醇，以及Ikg十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土 ；步驟2、第一次造粒將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙炔黑、乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、以及十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合2min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在 130°C溫度下擠出造粒；步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的低密度聚乙烯樹(shù)脂、T300短切碳纖維、以及過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，再采用擠出機(jī)在130°C溫度下擠出造粒，即得阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料。將制得的阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料放置于模具中，采用壓機(jī)在160°C溫度下壓制lOmin，制成直徑為25mm、且厚度為2mm的圓片狀樣品，趁熱在該圓片狀樣品的上下兩圓截面上壓上銅網(wǎng)電極。冷卻后采用萬(wàn)用表測(cè)試電阻，取7塊該樣品電阻率測(cè)試結(jié)果平均值為2300 士 180 Ω cm。在同樣條件下制備長(zhǎng)100mm、寬6. 5mm、厚2mm的條形樣品，測(cè)試氧指數(shù)為28。實(shí)施例2步驟1、稱取以下原料組成IOOkg高密度聚乙烯樹(shù)脂，55kg醋酸乙烯酯單元重量百分?jǐn)?shù)為的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，5kg辛烯單元重量百分?jǐn)?shù)為觀%的乙烯-辛烯共聚物，55kg科琴黑，5kg長(zhǎng)度分布為0. 5mm 4mm、且直徑分布為1 μ m 10 μ m的T300短切碳纖維，IOg過(guò)氧化二異丙苯，2kg乙烯基三乙氧基硅烷，2kg十二烷基苯磺酸，20kg納米氫氧化鋁，5kg聚磷酸銨，20kg 季戊四醇，以及IOkg十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土 ；步驟2、第一次造粒將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、科琴黑、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合5min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在220°C溫度下擠出造粒，步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的高密度聚乙烯樹(shù)脂、T300短切碳纖維、過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，再采用擠出機(jī)在220°C溫度下擠出造粒，即得阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料。將制得的阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料放置于模具中，采用壓機(jī)在160°C溫度下壓制lOmin，制成直徑為25mm、且厚度為2mm的圓片狀樣品，趁熱在該圓片狀樣品的上下兩圓截面上壓上銅網(wǎng)電極。冷卻后采用萬(wàn)用表測(cè)試電阻，取7塊該樣品電阻率測(cè)試結(jié)果平均值為2300 士 180 Ω cm。在同樣條件下制備長(zhǎng)100mm、寬6. 5mm、厚2mm的條形樣品，測(cè)試氧指數(shù)為31。實(shí)施例3步驟1、稱取以下原料組成
IOOkg線形低密度聚乙烯樹(shù)脂，30kg醋酸乙烯酯單元重量百分?jǐn)?shù)為18%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，15kg辛烯單元重量百分?jǐn)?shù)為18%的乙烯-辛烯共聚物，35kg科琴黑，Mkg長(zhǎng)度分布為0. 5mm 4mm、且直徑分布為1 μ m 10 μ m的T300短切碳纖維，5g過(guò)氧化二異丙苯，Ikg乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷，Ikg十二烷基苯磺酸，12kg納米氫氧化鋁，12kg 聚磷酸銨，12kg季戊四醇，以及5kg十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土 ；步驟2、第一次造粒將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、科琴黑、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、十六烷基三甲基氯化銨改性蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合3min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在 180°C溫度下擠出造粒；步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、T300短切碳纖維、 過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，再采用擠出機(jī)在180°C溫度下擠出造粒，即得阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料。將制得的阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料放置于模具中，采用壓機(jī)在160°C溫度下壓制lOmin，制成直徑為25mm、且厚度為2mm的圓片狀樣品，趁熱在該圓片狀樣品的上下兩圓截面上壓上銅網(wǎng)電極。冷卻后采用萬(wàn)用表測(cè)試電阻，取7塊該樣品電阻率測(cè)試結(jié)果平均值為1840 士 30 Ω cm。在同樣條件下制備長(zhǎng)100mm、寬6. 5mm、厚2mm的樣條樣品，測(cè)試氧指數(shù)為 27。實(shí)施例4采用中密度聚乙烯樹(shù)脂替代實(shí)施例2中的高密度聚乙烯樹(shù)脂，另采用乙烯基三異丙氧基硅烷替代實(shí)施例2中的乙烯基三乙氧基硅烷，其余步驟條件同實(shí)施例2。實(shí)施例5采用中密度聚乙烯樹(shù)脂替代實(shí)施例2中的高密度聚乙烯樹(shù)脂，另采用硅烷偶聯(lián)劑 A-172替代實(shí)施例2中的乙烯基三乙氧基硅烷，其余步驟條件同實(shí)施例2。實(shí)施例6采用中密度聚乙烯樹(shù)脂替代實(shí)施例2中的高密度聚乙烯樹(shù)脂，另采用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷替代實(shí)施例2中的乙烯基三乙氧基硅烷，其余步驟條件同實(shí)施例 2。
權(quán)利要求
1.一種阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，原料組成包括聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份。
2.按照權(quán)利要求1所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，所述聚乙烯樹(shù)脂為高密度聚乙烯樹(shù)脂、低密度聚乙烯樹(shù)脂、線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、或中密度聚乙烯樹(shù)脂。
3.按照權(quán)利要求1所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為10% 的醋酸乙烯酯單元。
4.按照權(quán)利要求1所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為9% 的辛烯單元。
5.按照權(quán)利要求1所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，其特征在于，所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、乙烯基三異丙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑A-172、或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
6.一種阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、稱取以下原料組成聚乙烯樹(shù)脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5 55重量份、乙烯-辛烯共聚物 5 25重量份、炭黑15 55重量份、碳纖維5 25重量份、過(guò)氧化二異丙苯0. 001 0. 010 重量份、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、納米氫氧化鋁5 20重量份、聚磷酸銨5 20重量份、季戊四醇5 20重量份、以及有機(jī)蒙脫土 1 10重量份；步驟2、第一次造粒將步驟1稱取的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、炭黑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇、以及有機(jī)蒙脫土加入高速混合機(jī)中，高速混合anin 5min，將得到的混合物料采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒；步驟3、第二次造粒將步驟2得到的粒料與步驟1稱取的聚乙烯樹(shù)脂、碳纖維、以及過(guò)氧化二異丙苯混合均勻后，采用擠出機(jī)在130°C 220°C溫度下擠出造粒，即得。
7.按照權(quán)利要求6所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯樹(shù)脂為高密度聚乙烯樹(shù)脂、低密度聚乙烯樹(shù)脂、線形低密度聚乙烯樹(shù)脂、或中密度聚乙烯樹(shù)脂。
8.按照權(quán)利要求6所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為10% 觀％的醋酸乙烯酯單元。
9.按照權(quán)利要求6所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物含重量百分?jǐn)?shù)為9% 的辛烯單元。
10.按照權(quán)利要求6所述阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁基過(guò)氧硅烷、 乙烯基三異丙氧基硅烷、硅烷偶聯(lián)劑A-172、或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
全文摘要
本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料，原料組成包括特定重量份的聚乙烯樹(shù)脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、炭黑、碳纖維、過(guò)氧化二異丙苯、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、十二烷基苯磺酸、納米氫氧化鋁、聚磷酸銨、季戊四醇以及有機(jī)蒙脫土。本發(fā)明阻燃型PTC高分子導(dǎo)電材料具有優(yōu)異的阻燃性與導(dǎo)電性，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，不含對(duì)人體、環(huán)境有害的添加劑。本發(fā)明的制備方法包括稱取各原料組成、第一次造粒、第二次造粒。該制備方法工藝流程簡(jiǎn)單，取材廣泛，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)C08K7/06GK102408606SQ201110258710
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者宋義虎, 強(qiáng)弱, 強(qiáng)虎賁, 計(jì)曉榮 申請(qǐng)人:西安蓋沃熱能科技有限公司