一種具有ptc特性的復(fù)合電纜材料及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其使得碳納米管可以和基料均勻混合，提供了具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，具有PTC特性的復(fù)合電纜材料可用于油田、化工廠作為加熱電纜護(hù)層材料，具有PTC特性的復(fù)合電纜材料外表光滑耐磨、耐彎曲卷繞，耐高溫壓力，抗壓性能好，加工性能好，便于擠出，具有PTC特性的復(fù)合電纜材料制成的纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕巧、柔軟。其通過(guò)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料，并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料三者混合形成聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造粒，從而形成一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料。
【專利說(shuō)明】一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制 作方法，本發(fā)明還提供了具有PTC特性的復(fù)合電纜材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料因其在電子電器、國(guó)防、航空、軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，受 到研究者的普遍關(guān)注，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的一個(gè) 重要特征就是其電阻率隨導(dǎo)電填料體積分?jǐn)?shù)的增加而呈現(xiàn)非線性的遞減，當(dāng)導(dǎo)電填料體 積分?jǐn)?shù)增大到某一臨界值時(shí)，復(fù)合材料的電阻率突然減小，變化幅度可達(dá)10個(gè)數(shù)量級(jí)以 上，此時(shí)導(dǎo)電填料體積分?jǐn)?shù)的臨界值被稱為逾滲閾值，之后材料電阻隨導(dǎo)電填料體積分?jǐn)?shù) 增加降低緩慢。自控溫發(fā)熱材料是目前復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料研究領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)之一， 也是當(dāng)今各國(guó)高分子領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的重要課題。這種材料在導(dǎo)電填料的逾滲閾值附近可產(chǎn) 生較強(qiáng)的PTC效應(yīng)，即材料的電阻率在相對(duì)較低溫度范圍內(nèi)保持不變或變化不大，而當(dāng)溫 度達(dá)到材料的特定轉(zhuǎn)變溫度（居里溫度）附近時(shí)，電阻率在幾度或幾十度狹窄的溫度范圍 內(nèi)發(fā)生突變，電阻率的迅速增加可以減小或切斷電流，達(dá)到自控溫或限制過(guò)流、過(guò)壓的目 的。
[0003] 使用具有明顯PTC效應(yīng)的高分子材料制作的自控溫電纜在特種電纜中占有一席 之地。其具有溫度自控、功率可調(diào)、安全可靠、節(jié)能降耗等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生、電子 工業(yè)、航空、軍事等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0004] 自控溫電纜是一種可以隨溫度變化，自動(dòng)調(diào)整加熱輸出功率，具有加熱保溫與自 動(dòng)控溫雙重功能的帶狀恒溫電加熱器，其基本結(jié)構(gòu)是在兩根平行的導(dǎo)體之間均勻的擠塑 PTC材料得到芯帶，再在外面擠包一層絕緣材料作為護(hù)套。電纜的這種結(jié)構(gòu)，使其電路結(jié)構(gòu) 相當(dāng)于兩根平行金屬導(dǎo)線之間充滿無(wú)數(shù)個(gè)發(fā)熱電阻。電纜接通電源之后（尾端導(dǎo)體不得連 接），電流由一根導(dǎo)體經(jīng)過(guò)并聯(lián)的PTC材料到另一導(dǎo)體而形成回路，借助PTC發(fā)熱材料的電 阻-溫度、功率-溫度特性，調(diào)整輸出功率、調(diào)溫、控溫，隨著芯帶溫度提高，高分子PTC發(fā)熱 材料電阻增大，輸出功率降低，達(dá)到額定溫度的PTC材料變?yōu)榻^緣體，不再發(fā)熱；反之，輸出 功率則增加。與此同時(shí)，芯帶通過(guò)護(hù)套向溫度降低的被加熱體系傳熱，從而使被加熱體系維 持恒溫。
[0005] 現(xiàn)有的PTC材料以聚烯烴為基料時(shí)，其PTC-NTC轉(zhuǎn)變溫度最高為130°C，限制了 PTC材料的應(yīng)用。
[0006] 碳納米管由于其新穎的結(jié)構(gòu)、高的長(zhǎng)徑比、大的比表面積、優(yōu)異的機(jī)械性能和獨(dú)特 的光電性能，因而在新型復(fù)合材料、納米電子器件和光電池等高科技領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用 前景，迅速成為國(guó)內(nèi)外化學(xué)、物理及材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中一個(gè)重要的研究方向 就是碳納米管聚合物復(fù)合材料。依據(jù)主客體的不同，碳納米管聚合物復(fù)合材料可分為兩類。 一類是以聚合物為主體，碳納米管作為填充材料，主要是針對(duì)導(dǎo)電聚合物材料，目的是為了 改善導(dǎo)電聚合物的力學(xué)性能和導(dǎo)電性等性質(zhì)。另一類是以碳納米管為主體，把聚合物修飾 在碳納米管上，以增加碳納米管的溶解度，使碳納米管的光電性質(zhì)得以應(yīng)用和作為化學(xué)試 劑在溶液中進(jìn)行化學(xué)操作得以實(shí)現(xiàn)。
[0007] 現(xiàn)有的PTC材料無(wú)法直接加入碳納米管，為了能夠?qū)⑻技{米管應(yīng)用于PTC材料，制 造出新型的具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，科學(xué)界一直在進(jìn)行不斷研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其 使得碳納米管可以和基料均勻混合，提供了具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，具有PTC特性的 復(fù)合電纜材料可用于油田、化工廠作為加熱電纜護(hù)層材料，具有PTC特性的復(fù)合電纜材料 外表光滑耐磨、耐彎曲卷繞，耐高溫壓力，抗壓性能好，加工性能好，便于擠出，具有PTC特 性的復(fù)合電纜材料制成的纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕巧、柔軟，擠出膠量大且穩(wěn)定，擠出表面光滑、模頭 無(wú)流延，線徑穩(wěn)定出料快。
[0009] -種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其特征如下：通過(guò)將表面改性的 碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料，并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料 三者混合形成聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造 粒，從而形成一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[0010] 其進(jìn)一步特征在于：
[0011] 其具體制作步驟如下：
[0012] (1)碳納米管的表面改性處理：
[0013] a硝酸氧化處理：將原生態(tài)碳納米管干燥后與硝酸混合，并在攪拌器作用下加熱 回流處理，取出處理物后放入烘箱中烘干；
[0014] b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液；之后將步驟a處理得到 的碳納米管與所述偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī) 中球磨。最后將得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干。
[0015] (2)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料：
[0016] 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚 乙烯、偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真 空烘干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂。
[0017] ⑶復(fù)合材料的制備：
[0018] 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿 擠出機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有 PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[0019] 其更進(jìn)一步特征在于：
[0020] 所述硝酸氧化處理過(guò)程中，先將原生態(tài)碳納米管置于90°C?100°C烘箱中，干燥 lOOmin?140min，之后將干燥的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流 處理；
[0021] 所述球磨處理中，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì) 量百分比為0. 5%?1% ;
[0022] 通過(guò)熔融共混所得的碳納米管母料的各項(xiàng)成分質(zhì)量百分比如下：表面改性的碳納 米管5%?30%，偶聯(lián)劑0. 5%?2%，抗氧劑0. 1%?1%，聚乙烯30%?50%，其余為馬 來(lái)酸酐接枝聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%;其中偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具 體為抗氧劑1010 ;
[0023] 步驟（3)中的所述聚合物的各成分質(zhì)量百分比如下：流變劑0. 5%?2%，抗老化 劑0. 2 %?0. 8%，其余為聚烯烴基料；其中流變劑具體為高分子量硅氧烷，所述抗老化劑 具體為抗氧劑1010 ;
[0024] 步驟⑶中復(fù)合電纜材料的各成分質(zhì)量百分比如下：聚合物75%?95%，其余為 碳納米管母料，兩項(xiàng)物質(zhì)相加為100%。
[0025] -種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：其包含有聚合物、碳納米管母 料，其中所述聚合物質(zhì)量百分比75%?95%、其余為碳納米管母料、且兩項(xiàng)物質(zhì)相加為 100%，所述聚合物的各成分質(zhì)量百分比為流變劑0. 5%?2%、抗老化劑0. 2%?0. 8%、 其余為聚烯烴基料；所述碳納米管母料的各成分質(zhì)量百分比為表面改性的碳納米管5%? 30%，偶聯(lián)劑0. 5%?2%，抗氧劑0. 1%?1%，聚乙烯30%?50%，其余為馬來(lái)酸酐接枝 聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%。
[0026] 其進(jìn)一步特征在于：所述碳納米管母料均勻分散在所述聚合物中；
[0027] 所述聚合物中的所述流變劑具體為高分子量硅氧烷，所述抗老化劑具體為抗氧劑 1010 ；
[0028] 所述碳納米管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑 1010 ；
[0029] 所述聚烯烴基料具體為至少選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及類似化合物的兩種組分。
[0030] 本發(fā)明通過(guò)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料， 并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料三者混合形成聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通 過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造粒，從而形成一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，經(jīng)過(guò) 表面改性后碳納米管和基礎(chǔ)樹(shù)脂熔融共混，使得碳納米管和基礎(chǔ)樹(shù)脂成功結(jié)合，之后基礎(chǔ) 樹(shù)脂、聚合物內(nèi)的聚烯烴基料兩者易混合，使得碳納米管母料可以順利地和聚合物完成混 合，且確保碳納米管母料均勻分散在聚合物中，其使得碳納米管可以和基料均勻混合，提供 了具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其可用于油田、化工廠作為加熱電纜護(hù)層材料，材料外表 光滑耐磨、耐彎曲卷繞，耐高溫壓力，抗壓性能好，加工性能好，便于擠出，具有PTC特性的 復(fù)合電纜材料制成的纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕巧、柔軟，擠出膠量大且穩(wěn)定，擠出表面光滑、模頭無(wú)流 延，線徑穩(wěn)定出料快，且碳納米管的添加導(dǎo)致該材料的PTC-NTC轉(zhuǎn)變溫度高于130°C，在此 溫度之前擁有較高的PTC強(qiáng)度和效應(yīng)，隨著溫度的升高電阻有效增大，如果作為自控溫加 熱電纜的材料，電阻值劇增，材料近乎"絕緣"，形成斷路。當(dāng)溫度降低時(shí)，導(dǎo)電顆粒之間的距 離減少，材料的電阻降低，導(dǎo)電電流增加，如此反復(fù)，材料自動(dòng)"開(kāi)關(guān)"電路，達(dá)到恒溫，即形 成所謂"自控溫"。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，通過(guò)將表面改性的碳納米管與基 礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料，并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料三者混合形成 聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造粒，從而形成一 種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[0032] 其具體制作步驟如下：
[0033] (1)碳納米管的表面改性處理：
[0034] a硝酸氧化處理：先將原生態(tài)碳納米管置于90°C?100°C烘箱中，干燥lOOmin? 140min，之后將干燥的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流處理取出 處理物后放入烘箱中烘干；
[0035] b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián) 齊U，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì)量百分比為0.5%?1%;之后將步驟a處理得到的碳 納米管與偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī)中球磨。 最后將得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干；
[0036] (2)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料：
[0037] 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚 乙烯、偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真 空烘干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂。通過(guò)熔融共混所得的碳納米管母料 的各項(xiàng)成分質(zhì)量百分比如下：表面改性的碳納米管5 %?30 %，偶聯(lián)劑0. 5 %?2 %，抗氧劑 0. 1 %?1 %，聚乙烯30%?50%，其余為馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100% ;其 中偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑1010 ;
[0038] (3)復(fù)合材料的制備：
[0039] 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿 擠出機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有 PTC特性的復(fù)合電纜材料。聚合物的各成分質(zhì)量百分比如下：流變劑0.5%?2%，抗老化 劑0. 2 %?0. 8%，其余為聚烯烴基料；其中流變劑具體為高分子量硅氧烷，抗老化劑具體 為抗氧劑1010 ;復(fù)合電纜材料的各成分質(zhì)量百分比如下：聚合物75%?95%，其余為碳納 米管母料，兩項(xiàng)物質(zhì)相加為100%。
[0040] 一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其包含有聚合物、碳納米管母料，其中聚合物 質(zhì)量百分比75 %?95 %、其余為碳納米管母料、且兩項(xiàng)物質(zhì)相加為100 %，聚合物的各成分 質(zhì)量百分比為流變劑〇. 5%?2%、抗老化劑0. 2%?0. 8%、其余為聚烯烴基料；碳納米管 母料的各成分質(zhì)量百分比為表面改性的碳納米管5%?30%，偶聯(lián)劑0. 5%?2%，抗氧劑 0. 1 %?1 %，聚乙烯30%?50%，其余為馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%。
[0041] 碳納米管母料均勻分散在聚合物中；聚合物中的流變劑具體為高分子量硅氧烷， 抗老化劑具體為抗氧劑1010 ;碳納米管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑 具體為抗氧劑1010 ;聚烯烴基料具體為至少選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯及類似化合物的兩種組分。
[0042] 具體實(shí)施例一：具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其包含有聚合物、碳納米管母料， 其中聚合物質(zhì)量百分比75%、碳納米管母料質(zhì)量百分比25%，聚合物的各成分質(zhì)量百分比 為流變劑〇. 5%、抗老化劑0. 2%、其余為聚烯烴基料；碳納米管母料的各成分質(zhì)量百分比 為表面改性的碳納米管5 %，偶聯(lián)劑0. 5 %，抗氧劑0. 1 %，聚乙烯30 %，其余為馬來(lái)酸酐接 枝聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%碳納米管母料均勻分散在聚合物中；聚合物中的流變劑 具體為高分子量硅氧烷，抗老化劑具體為抗氧劑1010 ;碳納米管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅 烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑1010。
[0043] 其具體制作步驟如下：
[0044] (1)碳納米管的表面改性處理：
[0045] a硝酸氧化處理：先將原生態(tài)碳納米管置于90°C烘箱中，干燥140min，之后將干燥 的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流處理取出處理物后放入烘箱中 烘干；
[0046] b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián) 齊U，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì)量百分比為〇. 5% ;之后將步驟a處理得到的碳納米 管與偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī)中球磨，最后 將得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干；
[0047] (2)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料：
[0048] 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚 乙烯、偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真 空烘干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂；
[0049] (3)復(fù)合材料的制備：
[0050] 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿 擠出機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有 PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[0051] 具體實(shí)施例二：具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其包含有聚合物、碳納米管母料， 其中聚合物質(zhì)量百分比85%、碳納米管母料質(zhì)量百分比15%，聚合物的各成分質(zhì)量百分比 為流變劑1. 5%、抗老化劑0. 5%、其余為聚烯烴基料；碳納米管母料的各成分質(zhì)量百分比 為表面改性的碳納米管15 %，偶聯(lián)劑1. 5 %，抗氧劑0. 5%，聚乙烯40%，其余為馬來(lái)酸酐接 枝聚乙烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%碳納米管母料均勻分散在聚合物中；聚合物中的流變劑 具體為高分子量硅氧烷，抗老化劑具體為抗氧劑1010 ;碳納米管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅 烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑1010。
[0052] 其具體制作步驟如下：
[0053] (1)碳納米管的表面改性處理：
[0054] a硝酸氧化處理：先將原生態(tài)碳納米管置于100°C烘箱中，干燥120min，之后將干 燥的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流處理取出處理物后放入烘箱 中烘干；
[0055] b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián) 齊U，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì)量百分比為〇. 75% ;之后將步驟a處理得到的碳納 米管與偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī)中球磨，最 后將得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干；
[0056] (2)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料：
[0057] 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚 乙烯、偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真 空烘干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂。
[0058] (3)復(fù)合材料的制備：
[0059] 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿 擠出機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有 PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[0060] 具體實(shí)施例三：具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其包含有聚合物、碳納米管母料， 其中聚合物質(zhì)量百分比95%、碳納米管母料質(zhì)量百分比5%，聚合物的各成分質(zhì)量百分比 為流變劑2%、抗老化劑0. 8%、其余為聚烯烴基料；碳納米管母料的各成分質(zhì)量百分比為 表面改性的碳納米管30 %，偶聯(lián)劑2 %，抗氧劑1 %，聚乙烯50 %，其余為馬來(lái)酸酐接枝聚乙 烯，五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%碳納米管母料均勻分散在聚合物中；聚合物中的流變劑具體為 高分子量硅氧烷，抗老化劑具體為抗氧劑1010 ;碳納米管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián) 劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑1010。
[0061] 其具體制作步驟如下：
[0062] (1)碳納米管的表面改性處理：
[0063] a硝酸氧化處理：先將原生態(tài)碳納米管置于100°C烘箱中，干燥lOOmin，之后將干 燥的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流處理取出處理物后放入烘箱 中烘干；
[0064] b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián) 齊U，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì)量百分比為1% ;之后將步驟a處理得到的碳納米管 與偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī)中球磨，最后將 得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干；
[0065] (2)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料：
[0066] 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚 乙烯、偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真 空烘干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂。
[0067] (3)復(fù)合材料的制備：
[0068] 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿 擠出機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有 PTC特性的復(fù)合電纜材料。
[〇〇69] 本發(fā)明通過(guò)將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料， 并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料三者混合形成聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通 過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造粒，從而形成一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，經(jīng)過(guò) 表面改性后碳納米管和基礎(chǔ)樹(shù)脂熔融共混，使得碳納米管和基礎(chǔ)樹(shù)脂成功結(jié)合，之后基礎(chǔ) 樹(shù)脂、聚合物內(nèi)的聚烯烴基料兩者易混合，使得碳納米管母料可以順利地和聚合物完成混 合，且確保碳納米管母料均勻分散在聚合物中，其使得碳納米管可以和基料均勻混合，提供 了具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其可用于油田、化工廠作為加熱電纜護(hù)層材料，材料外表 光滑耐磨、耐彎曲卷繞，耐高溫壓力，抗壓性能好，加工性能好，便于擠出，具有PTC特性的 復(fù)合電纜材料制成的纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕巧、柔軟，擠出膠量大且穩(wěn)定，擠出表面光滑、模頭無(wú)流 延，線徑穩(wěn)定出料快，且碳納米管的添加導(dǎo)致該材料的PTC-NTC轉(zhuǎn)變溫度高于130°C，在此 溫度之前擁有較高的PTC強(qiáng)度和效應(yīng)，隨著溫度的升高電阻有效增大，如果作為自控溫加
【權(quán)利要求】
1. 一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其特征如下：通過(guò)將表面改性的碳 納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混制成碳納米管母料，并將流變劑、抗老化劑、聚烯烴基料三 者混合形成聚合物，之后將碳納米管母料、聚合物通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)充分混合并擠出造粒， 從而形成一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法， 其特征在于：其具體制作步驟如下： (1) 碳納米管的表面改性處理： a硝酸氧化處理：將原生態(tài)碳納米管干燥后與硝酸混合，并在攪拌器作用下加熱回流 處理，取出處理物后放入烘箱中烘干； b球磨處理：將偶聯(lián)劑、乙醇配置形成偶聯(lián)劑-乙醇溶液；之后將步驟a處理得到的碳 納米管與所述偶聯(lián)劑-乙醇溶液混合均勻得到漿液，將所得的漿液放入行星式球磨機(jī)中球 磨。最后將得到的碳納米管用真空烘箱在抽真空條件下充分烘干。 (2) 將表面改性的碳納米管與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)熔融共混步驟制成碳納米管母料： 熔融共混：將上述步驟b得到的表面改性的碳納米管與聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯、 偶聯(lián)劑和抗氧劑充分熔融共混，將上述混合物濾出固體混合物后在真空烘箱中抽真空烘 干，其中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯為基礎(chǔ)樹(shù)脂。 (3) 復(fù)合材料的制備： 將流變劑、抗老化劑與聚烯烴基料進(jìn)行混合形成聚合物，之后采用高扭矩雙螺桿擠出 機(jī)將步驟（2)得到的碳納米管母料均勻分散在聚合物中，之后經(jīng)擠出造粒制成具有PTC特 性的復(fù)合電纜材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其特征在于： 所述硝酸氧化處理過(guò)程中，先將原生態(tài)碳納米管置于90°C?KKTC烘箱中，干燥lOOmin? 140min，之后將干燥的碳納米管與配置好的硝酸混和，在攪拌器作用下加熱回流處理。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料的制作方法，其特征在于： 所述球磨處理中，偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的占偶聯(lián)劑-乙醇溶液的質(zhì)量百分比 為 0· 5%?1%。
5. -種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：其包含有聚合物、碳納米管母料， 其中所述聚合物質(zhì)量百分比75 %?95 %、其余為碳納米管母料、且兩項(xiàng)物質(zhì)相加為100 %， 所述聚合物的各成分質(zhì)量百分比為流變劑〇. 5 %?2 %、抗老化劑0. 2 %?0. 8 %、其余為聚 烯烴基料；所述碳納米管母料的各成分質(zhì)量百分比為表面改性的碳納米管5%?30%，偶 聯(lián)劑0. 5 %?2 %，抗氧劑0. 1 %?1 %，聚乙烯30 %?50 %，其余為馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯， 五項(xiàng)物質(zhì)相加為100%。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：所述碳納米 管母料均勻分散在所述聚合物中。
7. 如權(quán)利要求5所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：所述聚合物 中的所述流變劑具體為高分子量硅氧烷，所述抗老化劑具體為抗氧劑1010。
8. 如權(quán)利要求5所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：所述碳納米 管母料中的偶聯(lián)劑具體為硅烷偶聯(lián)劑a-172,抗氧劑具體為抗氧劑1010。
9. 如權(quán)利要求5所述的一種具有PTC特性的復(fù)合電纜材料，其特征在于：所述聚烯烴 基料具體為至少選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙 烯及類似化合物的兩種組分。
【文檔編號(hào)】C08K9/06GK104098825SQ201410366248
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】程曉松, 孫玉萍, 于德寶 申請(qǐng)人:蘇州亨利通信材料有限公司