本發(fā)明涉及基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器及其應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
熱敏電阻器按其電阻-溫度特性可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTCR)及負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTCR)。目前得到廣泛應(yīng)用的PTC熱敏電阻器主要是BaTiO3系材料和導(dǎo)電高分子復(fù)合材料(CPCs)。導(dǎo)電高分子復(fù)合材料是將導(dǎo)電填料加入到聚合物基體中制成的功能性復(fù)合材料。
自Frydman1945年發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象以來，高分子PTC已成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。高分子PTC材料的應(yīng)用主要分為兩類：熱敏電阻材料和自限溫發(fā)熱材料。高分子PTC可被制成熱敏電阻器，其對(duì)溫度和電流敏感的溫度開關(guān)效應(yīng)，可用于電路的過流保護(hù)裝置，當(dāng)電路出現(xiàn)故障、電路溫度過高造成電流過大時(shí)，熱敏電阻器的電阻會(huì)迅速升高而切斷電路，從而起到了過熱保護(hù)的作用；作為一次性保險(xiǎn)絲的代替品，廣泛地應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、汽車、工業(yè)控制、家用電器等眾多領(lǐng)域中。自限溫發(fā)熱材料是利用高分子PTC材料導(dǎo)電的熱效應(yīng)而制成的，當(dāng)電流通過時(shí)將電能變成熱能，當(dāng)超過一定溫度時(shí)，電阻急劇增大，使工作電流急劇減少甚至被切斷，以保持自身溫度與環(huán)境溫度的平衡，從而起到了自動(dòng)限定發(fā)熱溫度，防止系統(tǒng)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象；目前高分子PTC材料在石油鉆探、原油運(yùn)輸、化學(xué)化工等領(lǐng)域發(fā)揮了其獨(dú)特的作用。
目前出現(xiàn)的室溫下低電阻值的高分子PTC材料中的導(dǎo)電材料一般為炭黑，為了達(dá)到較低的電阻值，導(dǎo)電閾值一般較高，需要加入較大量的炭黑，這會(huì)導(dǎo)致PTC材料強(qiáng)度的下降和材料密度的提高；另一方面，目前的高分子PTC材料均為剛性的，缺少柔性及可卷繞性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種透明的熱敏電阻器，它以導(dǎo)電聚合物為主要成分，不僅具有良好的柔韌性和可卷繞性，還具有對(duì)溫度敏感性高，響應(yīng)時(shí)間短，殘余電流低、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器，由以下重量份的物質(zhì)組成：聚亞酰胺90～120份、聚乙炔15～24份、酚醛環(huán)氧樹脂20～40份、導(dǎo)電填料10～20份、導(dǎo)熱填料10～20份、二氧化硅3～8份、氧化鈣2～5份、滑石粉5～12份、抗老化劑0.3～0.8份、阻燃劑0.5～1.2份、防滴落劑0.1～0.3份。
優(yōu)選的，所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器，由以下重量份的物質(zhì)組成：聚酰亞胺100份、聚乙炔20份、酚醛環(huán)氧樹脂25份、導(dǎo)電填料18份、導(dǎo)熱填料18份、二氧化硅6份、氧化鈣3份、滑石粉8份、抗老化劑0.5份、阻燃劑0.5份、防滴落劑0.1份。
優(yōu)選的，所述聚酰亞胺為側(cè)鏈中含有酚羥基的聚酰亞胺。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電填料為炭黑、石墨、石墨烯、碳纖維、碳納米管、金屬粉末、金屬纖維中的一種。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱填料為碳化硅、碳化鎢、氧化鋁、氧化鎂中的一種。
優(yōu)選的，所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括以下步驟：
(1)將聚酰亞胺溶于有機(jī)溶劑中，然后加入聚乙炔和酚醛環(huán)氧樹脂，加熱至80～90℃，保溫1～3h后，自然冷卻至40～50℃，加入導(dǎo)熱填料、導(dǎo)電填料、二氧化硅、氧化鈣、滑石粉球磨0.5～2h，然后加入抗老化劑、阻燃劑、防滴落劑，攪拌10～20min后，干燥冷卻，得到復(fù)合母粒；
(2)將擠出機(jī)預(yù)熱至160～180℃，投入母粒，升溫至200～220℃，保溫3～5min，擠出成型，得到片材，將片材用熱壓機(jī)模壓3～6min，然后在30～50℃下保溫5～10min，以2℃/min的速率冷卻至室溫，再經(jīng)輻射處理，得到基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器。
優(yōu)選的，所述輻射源為Co60、Fe55、Co57、Se75、Cs137中的一種。
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的應(yīng)用，所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器在自控溫加熱元件中的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過聚酰亞胺和酚醛環(huán)氧樹脂的相互作用，賦予了高分子材料柔性和可卷繞性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中高分子PTC材料所缺乏的柔韌性性和抗折性；適量的乙炔黑可以減小顆粒在聚合物中的分子間距，有利于電子月前，使材料的導(dǎo)電性迅速增加；采用二氧化硅、氧化鈣、滑石粉作為填料，并在加工時(shí)研磨，增強(qiáng)了分子間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有加強(qiáng)耐熱、耐硫、耐壓和提高電阻變化穩(wěn)定性的作用，同時(shí)還能降低導(dǎo)電閥值，通過球磨混料，是各成分的分散性、兼容性以及導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更加溫度，提高了PTC的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而提升了PTC的使用壽命。本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物PTC熱敏電阻器具有對(duì)溫度敏感性高，響應(yīng)時(shí)間短，殘余電流低、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，還具有優(yōu)良的卷繞性和抗折性，適用范圍廣，適用壽命長(zhǎng)。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1：
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括以下步驟：
(1)將100份側(cè)鏈中含有酚羥基的聚酰亞胺溶于有機(jī)溶劑中，然后加入20份聚乙炔和25份酚醛環(huán)氧樹脂，加熱至80℃，保溫3h后，自然冷卻至40℃，加入18份碳化硅、18份墨烯、6份二氧化硅、3份氧化鈣、8份滑石粉球磨1h，然后加入0.5份抗老化劑、0.5份阻燃劑、0.1份防滴落劑，攪拌10～20min后，干燥冷卻，得到復(fù)合母粒；
(2)將擠出機(jī)預(yù)熱至160℃，投入母粒，升溫至2000℃，保溫3～5min，擠出成型，得到片材，將片材用熱壓機(jī)模壓3～6min，然后在50℃下保溫5～10min，以2℃/min的速率冷卻至室溫，再經(jīng)Co60輻射處理，得到基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器。
所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器用于板式自控溫加熱器、自控溫加熱帶、管式自控溫加熱器以及自控溫加熱電纜中。
實(shí)施例2：
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括以下步驟：
(1)將90份側(cè)鏈中含有酚羥基的聚酰亞胺溶于有機(jī)溶劑中，然后加入15份聚乙炔和40份酚醛環(huán)氧樹脂，加熱至80℃，保溫2h后，自然冷卻至40℃，加入10份氧化鎂、10份碳納米管、3份二氧化硅、3份氧化鈣、12份滑石粉球磨1.5h，然后加入0.5份抗老化劑、1.2份阻燃劑、0.1份防滴落劑，攪拌10～20min后，干燥冷卻，得到復(fù)合母粒；
(2)將擠出機(jī)預(yù)熱至160℃，投入母粒，升溫至200℃，保溫3～5min，擠出成型，得到片材，將片材用熱壓機(jī)模壓3～6min，然后在40℃下保溫5～10min，以2℃/min的速率冷卻至室溫，再經(jīng)Cs137輻射處理，得到基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器。
所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器用于板式自控溫加熱器、自控溫加熱帶、管式自控溫加熱器以及自控溫加熱電纜中。
實(shí)施例3：
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括以下步驟：
(1)將100份側(cè)鏈中含有酚羥基的聚酰亞胺溶于有機(jī)溶劑中，然后加入18份聚乙炔和30份酚醛環(huán)氧樹脂，加熱至90℃，保溫2后，自然冷卻至50℃，加入20份氧化鋁、15份銀粉、8份二氧化硅、5份氧化鈣、8份滑石粉球磨2h，然后加入0.3份抗老化劑、0.5份阻燃劑、份0.1防滴落劑，攪拌10～20min后，干燥冷卻，得到復(fù)合母粒；
(2)將擠出機(jī)預(yù)熱至180℃，投入母粒，升溫至220℃，保溫3～5min，擠出成型，得到片材，將片材用熱壓機(jī)模壓3～6min，然后在40℃下保溫5～10min，以2℃/min的速率冷卻至室溫，再經(jīng)Fe55輻射處理，得到基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器。
所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器用于板式自控溫加熱器、自控溫加熱帶、管式自控溫加熱器以及自控溫加熱電纜中。
實(shí)施例4：
一種基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器的制備方法，包括以下步驟：
(1)將120份側(cè)鏈中含有酚羥基的聚酰亞胺溶于有機(jī)溶劑中，然后加入24份聚乙炔和20份酚醛環(huán)氧樹脂，加熱至90℃，保溫1h后，自然冷卻至50℃，加入15份碳化鎢、20份鎳?yán)w維、5份二氧化硅、2份氧化鈣、5份滑石粉球磨0.5h，然后加入0.8份抗老化劑、0.5份阻燃劑、0.3份防滴落劑，攪拌10～20min后，干燥冷卻，得到復(fù)合母粒；
(2)將擠出機(jī)預(yù)熱至180℃，投入母粒，升溫至220℃，保溫3～5min，擠出成型，得到片材，將片材用熱壓機(jī)模壓3～6min，然后在30℃下保溫5～10min，以2℃/min的速率冷卻至室溫，再經(jīng)Se75輻射處理，得到基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器。
所述基于導(dǎo)電聚合物的PTC熱敏電阻器用于板式自控溫加熱器、自控溫加熱帶、管式自控溫加熱器以及自控溫加熱電纜中。
綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果：本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物PTC熱敏電阻器具有對(duì)溫度敏感性高，響應(yīng)時(shí)間短，殘余電流低、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，還具有優(yōu)良的卷繞性和抗折性，適用范圍廣，適用壽命長(zhǎng)。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。