一種導(dǎo)電高分子材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種導(dǎo)電高分子材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)電高分子材料由于具有很好的正溫度系數(shù)效應(yīng)（PTC效應(yīng)），材料的電阻會(huì)隨溫 度的升高而增加，通常用來替代金屬制成電加熱元器件。制備導(dǎo)電高分子材料時(shí)，通常是在 基材中添加導(dǎo)電炭黑來實(shí)現(xiàn)的，這樣一來由于加入大量的導(dǎo)電炭黑就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電高分子材 料的力學(xué)性能大幅度下降。而且很多高分子替代材料只有在比較高的電壓下才能呈現(xiàn)很好 的PTC效應(yīng)，因此很容易導(dǎo)致在加熱器元件使用過程中的安全性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電高分子材料及制備方法，獲得了一種力學(xué)性能和導(dǎo) 電高，同時(shí)在低壓下具有很好PTC效應(yīng)的導(dǎo)電高分子材料。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種導(dǎo)電高分子材料，包括由以下重量百分 比的各組分組成：
[0005] 乙烯-醋酸乙烯酯25. 0~35. 0 %;碳納米管3. 0~10. 0 %;聚乙烯25. 0~40. 0 %; 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0~15. 0 % ;鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 1~1.0% ;導(dǎo)電炭黑15. 0~ 20. 0%和抗氧劑(λ 1~L 0%。
[0006] 優(yōu)先地，包括由以下重量百分比的各組分組成：乙烯-醋酸乙烯酯31. 6%;碳納米 管8.0% ;聚乙烯30.0% ;乙烯-丙烯酸甲酯共聚物10.0% ;鈦酸酯偶聯(lián)劑0.2% ;導(dǎo)電炭 黑20. 0%和抗氧劑0.2%。
[0007] 進(jìn)一步地，碳納米管的質(zhì)量百分含量大于90%，碳納米管的直徑為5~50nm。
[0008] 進(jìn)一步地，乙烯-醋酸乙烯酯中醋酸乙烯酯的質(zhì)量百分含量在9. 0~33. 0%。
[0009] 進(jìn)一步地，還包括芳香劑，芳香劑添加量為0. 1~1. 0%。
[0010] 進(jìn)一步地，抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑CA中的任意一種或任意兩 種或三種混合物。
[0011] -種制備權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料的方法：包括以下步驟：
[0012] (1)常溫條件下，將配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚 物，加入低混機(jī)中30~50rpm/min轉(zhuǎn)速下攪拌5~15min，充分混勾；
[0013] (2)在低混機(jī)中繼續(xù)加入配方量的碳納米管、導(dǎo)電炭黑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和抗氧劑， 繼續(xù)攪拌5~8min，充分混勾；
[0014] (3)混勻后的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為80~200rpm/ min，擠出溫度為180~200°C ;
[0015] (4)對(duì)成型粒進(jìn)行烘干，烘干溫度為70~80°C，時(shí)間為1~2h，烘干后獲得導(dǎo)電高 分子材料。
[0016] 本發(fā)明采用壓片法制備導(dǎo)電高分子材料，制備工藝簡單。采用將碳納米管和導(dǎo)電 炭黑混合添加到高分子材料中，由于碳納米管的特性制備的高分子材料具有很好的力學(xué)性 能，而且碳納米管分散在導(dǎo)電炭黑間構(gòu)成共通導(dǎo)電通路使導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電性提高。 本發(fā)明的導(dǎo)電高分子材料在低電壓24V~36V下具有很好的PTC效應(yīng)，能夠替代電加熱元 器件，使用安全、節(jié)能，具有易加工、成本低、制品輕便、可移動(dòng)、可折疊等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng) 用在地暖、壁暖、移動(dòng)加熱取暖等行業(yè)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明的實(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)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(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。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] 導(dǎo)電高分子材料包括以下重量百分比的各組分組成：
[0020] 乙烯-醋酸乙烯酯 25,0~35.0%
[0021] 碳納米管 3,:Q~1Q,0% 聚乙烯 25.0~40.0% 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 5.0~15.0% 鈦酸酯偶聯(lián)劑 om/? 導(dǎo)電炭黑 15.0~20.0% 抗氧劑 0.1~L0%
[0022] 在常溫條件下使用壓片法制備導(dǎo)電高分子材料，具體步驟如下：將上述配方量的 乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，加入低混機(jī)混勻，低混機(jī)的轉(zhuǎn)速為 30~50rpm/min，攪拌5~15min ;在低混機(jī)中繼續(xù)加入上述配方量的碳納米管、導(dǎo)電炭黑、 鈦酸酯偶聯(lián)劑和抗氧劑，攪拌5~8min，將上述物料充分混勻；將混勻后的物料經(jīng)雙螺桿擠 出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為80~200rpm/min，擠出溫度為180~200°C;擠出后對(duì) 成型粒進(jìn)行烘干，烘干溫度為70~80°C，時(shí)間為1~2h，烘干后獲得導(dǎo)電高分子材料。
[0023] 導(dǎo)電高分子材料在拉伸速率為50mm/min，溫度為23 °C時(shí)的拉伸強(qiáng)度為8~ 15MPa，斷裂伸長率為835~1650%，彎曲模量為101~183MPa，表面電阻率為I. 3X IO2~ 3· 5Χ102Ω。在24~36V電壓時(shí)，通電15~20min材料的溫度達(dá)到70~80°C。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 根據(jù)實(shí)施例1中的導(dǎo)電高分子材料還包括重量百分比的下列組分：
[0026] 芳香劑 0.1 ~1.0%
[0027] 在常溫條件下使用壓片法制備導(dǎo)電高分子材料，具體步驟如下：將配方量的乙 烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和芳香劑，加入低混機(jī)混勻，低混機(jī)的轉(zhuǎn) 速為30~50rpm/min，攪拌5~15min ;在低混機(jī)中繼續(xù)加入配方量的碳納米管、導(dǎo)電炭黑、 鈦酸酯偶聯(lián)劑和抗氧劑，攪拌5~8min，將上述物料充分混勻；將混勻后的物料經(jīng)雙螺桿擠 出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為80~200rpm/min，擠出溫度為180~200°C;擠出后對(duì) 成型粒進(jìn)行烘干，烘干溫度為70~80°C，時(shí)間為1~2h，烘干后獲得導(dǎo)電高分子材料。
[0028] 導(dǎo)電高分子材料在拉伸速率為50mm/min，溫度為23 °C時(shí)的拉伸強(qiáng)度為8~ 15MPa，斷裂伸長率為835~1650%，彎曲模量為101~183Mpa，表面電阻率為I. 3X IO2~ 3. 5X 102Ω。在24~36V電壓時(shí)，通電15~20min后材料的溫度達(dá)到70~80°C。芳香劑 可以為天然香料也可以為人工合成的高分子芳香劑。由于添加了芳香劑，制備的導(dǎo)電高分 子材料的氣味好聞，使用起來使人感覺更舒適。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 導(dǎo)電高分子材料包括以下重量百分比的各組分組成：
[0031] 乙烯-醋酸乙烯酯 31.6% 碳納米管 8.0% 聚乙烯 30.0% 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 10.0% 鈦酸酯偶聯(lián)劑 0.2% 導(dǎo)電炭黑 20.0% 抗氧劑 0.2%
[0032] 當(dāng)配制1000 g的導(dǎo)電高分子材料時(shí)，將乙烯-醋酸乙烯酯316g、聚乙烯300g和乙 稀-丙稀酸甲酯共聚物100g加入低混機(jī)中在50rpm/min轉(zhuǎn)速下，攪拌IOmin ;在低混機(jī)中繼 續(xù)加入碳納米管8g、導(dǎo)電炭黑200g、鈦酸酯偶聯(lián)劑2g和抗氧劑2g，繼續(xù)攪拌8min，充分?jǐn)?拌混勻上述物料；將混勻后的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速IOOrpm/ min，擠出溫度為200°C ;擠出后對(duì)成型粒進(jìn)行烘干，烘干溫度為80°C，時(shí)間為1~2h，烘干 后獲得導(dǎo)電高分子材料。
[0033] 導(dǎo)電高分子材料在拉伸速率為50mm/min，溫度為23°C時(shí)的拉伸強(qiáng)度為12MPa，斷 裂伸長率為953%，彎曲模量為164MPa，表面電阻率為1. 73Χ102Ω。在24V電壓下作用5min 時(shí)，材料的溫度在通電4min時(shí)就能夠達(dá)到使用溫度40°C，通電15min時(shí)達(dá)到75°C。
[0034] 本發(fā)明的導(dǎo)電高分子材料，加入碳納米管使導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電性能提高，同 時(shí)減少了導(dǎo)電炭黑的添加，減少了加工過程中在設(shè)備磨頭部位雜質(zhì)的析出。由于碳納米管 的加入提高了產(chǎn)品力學(xué)性能，產(chǎn)品可以制成Imm厚的制品，產(chǎn)品輕、用料少、輕便，制品在 包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、裝卸、安裝上的成本都會(huì)減少。產(chǎn)品的流動(dòng)性提高，使產(chǎn)品易加工。本發(fā) 明的導(dǎo)電高分子材料在低電壓24V~36V下具有很好的PTC效應(yīng)，能夠替代電加熱元器件， 達(dá)到恒溫采暖、導(dǎo)熱的作用，因此具有使用安全、節(jié)能、易加工、成本低、制品輕便、可移動(dòng)、 可折疊等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在地暖、壁暖、移動(dòng)加熱取暖等行業(yè)。
[0035] 以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：包括以下重量百分比的各組分組成： 乙烯-醋酸乙烯酯25. O~35. 0% ;碳納米管3. O~10. 0% ;聚乙烯25. O~40. 0% ; 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0~15. 0 % ;鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 1~1.0% ;導(dǎo)電炭黑15. 0~ 20. 0%和抗氧劑0? 1~L 0%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：包括以下重量百分比的各組 分組成： 所述乙烯-醋酸乙烯酯為31. 6% ;所述碳納米管為8. 0% ;所述聚乙烯為30. 0% ;所述 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物為10. 〇% ;所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為〇. 2% ;所述導(dǎo)電炭黑為20. 0% ; 所述抗氧劑為〇. 2%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：所述碳納米管的質(zhì)量百分含 量大于90%，所述碳納米管的直徑為5~50nm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯中醋 酸乙烯酯的質(zhì)量百分含量在9. 0~33. 0%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：還包括芳香劑，所述芳香劑添 加量為〇. 1~1.0%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料，其特征在于：所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗 氧劑1076、抗氧劑CA中的任意一種或任意兩種或三種混合物。7. -種制備權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電高分子材料的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 常溫條件下，將所述配方量的乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚 物，加入低混機(jī)中30~50rpm/min攪拌5~15min，充分混勾； (2) 在低混機(jī)中繼續(xù)加入所述配方量的碳納米管、導(dǎo)電炭黑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和抗氧劑， 繼續(xù)攪拌5~8min，充分混勾； (3) 混勻后的物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒獲得成型粒，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為80~ 200rpm/min，擠出溫度為 180 ~200°C ; (4) 對(duì)所述成型粒進(jìn)行烘干，烘干溫度為70~80°C，時(shí)間為1~2h，烘干后獲得導(dǎo)電高 分子材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電高分子材料及制備方法。按重量百分比包括乙烯-醋酸乙烯酯25.0～35.0％；碳納米管3.0～10.0％；聚乙烯25.0～40.0％；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物5.0～15.0％；鈦酸酯偶聯(lián)劑0.1～1.0％；導(dǎo)電炭黑15.0～20.0％和抗氧劑0.1～1.0％。本發(fā)明使用壓片法制備導(dǎo)電高分子材料，制備工藝簡單，制備的導(dǎo)電高分子材料具有很好的力學(xué)性能和導(dǎo)電性，在低電壓下具有很好的PTC效應(yīng)，能夠替代電加熱元器件，具有安全、節(jié)能、易加工、成本低、制品輕便、可移動(dòng)、可折疊等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在地暖、壁暖、移動(dòng)加熱取暖等行業(yè)。
【IPC分類】C08K3/04, C08L23/08, C08L23/06, C08K7/24, C08K5/10
【公開號(hào)】CN105017608
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510364306
【發(fā)明人】王柏耀
【申請(qǐng)人】廣東順德魯華光電新材料實(shí)業(yè)有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日