專利名稱：一種改善高密度聚乙烯/炭黑復合材料正溫度系數(shù)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善高密度聚乙烯(HDPE)/炭黑(CB)復合材料正溫度系數(shù)(PTC)性能的方法，屬于聚合物加工領(lǐng)域。
二.
背景技術(shù)：
自從1945年，F(xiàn)rydman在填充了炭黑(CB)的低密度聚乙烯(LDPE)中發(fā)現(xiàn)材料的PTC現(xiàn)象以來，以聚合物為基體的PTC材料在理論研究和工程應用技術(shù)方面都得到了很大的發(fā)展，利用聚合物PTC材料制作的過流保護元件、自控溫加熱器件、溫度傳感器等已經(jīng)廣泛應用在電子、汽車、醫(yī)療、化工、食品等領(lǐng)域。國外已有多家公司如美國的Raychem公司和日本的藤昌電線公司等能夠生產(chǎn)質(zhì)量較好的自恢復保險絲和自控溫伴熱帶，國內(nèi)由于理論研究起步較晚，加上國外公司對材料制備工藝嚴格保密，所以國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模較小，產(chǎn)品的品種匱乏，并且質(zhì)量較差。
目前聚合物PTC材料的最大問題就是在反復的熱循環(huán)過程中PTC效應穩(wěn)定性較差，而且難以同時得到較低的室溫電阻率和較高的PTC強度。材料的輻照交聯(lián)能在一定程度上解決上述問題，但成本較高，對環(huán)境氣氛的要求較高，并且對于厚樣品交聯(lián)的均勻性較差。US5164133，US4514620，CN1343560，CN1188779，CN1363629等都公開了改善高分子PTC材料性能的方法，使材料的PTC強度和PTC效應的穩(wěn)定性有了一定程度的提高，但這些方法的制造工藝都較為復雜，并且得到的材料PTC強度都不是很高。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種改善高密度聚乙烯(HDPE)/炭黑(CB)復合材料正溫度系數(shù)(PTC)性能的方法，在HDPE和CB的共混物中添加聚己內(nèi)酰胺(PA6)和馬來酸酐接枝的HDPE(MAH-HDPE)，制得的復合材料具有較小的室溫電阻率，很高的PTC強度以及較好的PTC效應的穩(wěn)定性，并且無負溫度系數(shù)(NTC)效應。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
改善高密度聚乙烯/炭黑復合材料正溫度系數(shù)性能的方法，其特征在于該復合材料配方組分為高密度聚乙烯 100份炭黑 35-65份聚己內(nèi)酰胺25-55份馬來酸酐接枝聚乙烯0-45份復合抗氧劑0.2-0.8份該復合材料按下述方法制備(1)將高密度聚乙烯100份，炭黑35-65份，聚己內(nèi)酰胺25-50份，馬來酸酐接枝聚乙烯0-45份，復合抗氧劑0.2-0.8份加入開煉機中混煉，混煉溫度為225-245℃，混煉時間為10-15min，獲得高密度聚乙烯/炭黑復合物。
(2)將上述復合物用平板硫化機把混合物壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，將制得的片材表面加熱到220℃時壓入銅電極片。
其中炭黑為油爐法導電炭黑，粒徑為20-100nm，炭黑的吸碘值為40-150g/kg，炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯吸收值為120-300cm3/100g。復合抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯(168)按1∶4-4∶1的比例復配。
材料的PTC測試性能如表1和圖1、2所示，結(jié)果表明添加PA6和MAH-HDPE的HDPE/CB復合材料在保證較低的室溫電阻率的同時，具有很高的PTC強度，能消除NTC效應，在反復熱循環(huán)中的PTC穩(wěn)定性也很好。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)通過添加的PA6對HDPE/CB復合物的固相穩(wěn)定作用和MAH-HDPE對HDPE/CB復合物的界面束縛作用，有效地抑制了炭黑在基體中的附聚和位置偏移，能提高PTC強度，消除NTC效應，改善反復加熱循環(huán)中PTC效應的穩(wěn)定性。
(2)工藝簡單，對環(huán)境無污染，成本較低。
四.


圖1HDPE/CB，HDPE/PA6/CB和HDPE/MAH-HDPE/PA6/CB復合材料PTC特性曲線比較2未添加PA6和MAH-HDPE的復合材料加熱循環(huán)中PTC效應的穩(wěn)定性。
圖3添加PA6和MAH-HDPE的復合材料加熱循環(huán)中PTC效應的穩(wěn)定性。
五.具體實施方法下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
實施例1將高密度聚乙烯100g，炭黑40g，聚己內(nèi)酰胺25g，抗氧劑1010和抗氧劑168共0.3g，加入到開煉機中進行混煉，混煉溫度225-235℃，混煉時間為10min，獲得的復合物用平板硫化機壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，再將制得的片材表面加熱到230℃時壓入銅電極片。
實施例2將高密度聚乙烯100g，炭黑45g，聚己內(nèi)酰胺43g，抗氧劑1010和抗氧劑168共0.8g，加入到開煉機中進行混煉，混煉溫度225-235℃，混煉時間為10min，獲得的復合物用平板硫化機壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，再將制得的片材表面加熱到230℃時壓入銅電極片。
實施例3將高密度聚乙烯100g，炭黑65g，聚己內(nèi)酰胺53g，馬來酸酐接枝聚乙烯25g，抗氧劑1010和抗氧劑168共0.2g，加入到開煉機中進行混煉，混煉溫度235-245℃，混煉時間為10min。獲得的復合物用平板硫化機壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，再將制得的片材表面加熱到230℃時壓入銅電極片。
實施例4將高密度聚乙烯100g，炭黑65g，聚己內(nèi)酰胺35g，馬來酸酐接枝聚乙烯43g，抗氧劑1010和抗氧劑168共0.5g，加入到開煉機中進行混煉，混煉溫度225-235℃，混煉時間為10min。獲得的復合物用平板硫化機壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，再將制得的片材表面加熱到230℃時壓入銅電極片。
對比實例將高密度聚乙烯100g，炭黑28g，抗氧劑1010和抗氧劑168共0.5g，加入到開煉機進行混煉，混煉溫度225-235℃，混煉時間為10min。獲得的復合物用平板硫化機壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，再將制得的片材表面加熱到230℃時壓入銅電極片。
表1 添加PA6和MAH-HDPE的HDPE/CB復合材料的PTC特性

權(quán)利要求
1.一種改善高密度聚乙烯/炭黑復合材料正溫度系數(shù)性能的方法，其特征在于該復合材料配方組分按重量計為高密度聚乙烯 100份炭黑 35-65份聚己內(nèi)酰胺25-55份馬來酸酐接枝聚乙烯0-45份復合抗氧劑0.2-0.8份該復合材料按下述方法制備(1)將高密度聚乙烯100份，炭黑35-65份，聚己內(nèi)酰胺25-50份，馬來酸酐接枝聚乙烯0-45份，復合抗氧劑0.2-0.8份加入開煉機中混煉，混煉溫度為225-245℃，混煉時間為10-15min，獲得高密度聚乙烯/炭黑復合物。(2)將上述復合物用平板硫化機把混合物壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230-240℃，模塑壓力為10-15MPa，將制得的片材表面加熱到220℃時壓入銅電極片。
2.如權(quán)利要求1所述的改善高密度聚乙烯/炭黑復合材料正溫度系數(shù)性能的方法，其特征在于炭黑為油爐法導電炭黑，粒徑為20-100nm，炭黑的吸碘值為40-150g/kg，炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯吸收值為120-300cm3/100g。
3.如權(quán)利要求1所述的改善高密度聚乙烯/炭黑復合材料正溫度系數(shù)性能的方法，其特征在于復合抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯按1∶4-4∶1的比例復配。
4.如權(quán)利要求1所述方法制備得到的高密度聚乙烯/炭黑復合材料。
5.如權(quán)利要求4所述高密度聚乙烯/炭黑復合材料的用途，其特征在于該復合材料能用于制造過流保護元件和自控溫伴熱帶方面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善高密度聚乙烯(HDPE)/炭黑(CB)復合材料正溫度系數(shù)(PTC)性能的方法，其特點是(a)將高密度聚乙烯100份，炭黑35－65份，聚己內(nèi)酰胺25－50份，馬來酸酐接枝聚乙烯0－45份，復合抗氧劑0.2－0.8份加入開煉機中混煉，混煉溫度為225－245℃，混煉時間為10－15min，獲得高密度聚乙烯/炭黑復合物；(b)將上述復合物用平板硫化機把混合物壓縮模塑成2mm厚片材，模塑溫度為230－240℃，模塑壓力為10－15MPa，將制得的片材表面加熱到220℃時壓入銅電極片。該復合材料可用于設計制造成過流保護元件、自控溫伴熱帶方面。
文檔編號C08J3/20GK1730530SQ20051002141
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者孫扶, 徐聞, 劉鵬波, 范萍, 鄒華維 申請人:四川大學