專利名稱：一種含成核劑的高分子正溫度電阻系數(shù)材料及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子正溫度電阻系數(shù)材料(高分子PTC材料)及其應(yīng)用。
高分子PTC材料可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如用于制造自控溫加熱電纜和過電流保護(hù)熱敏電阻等，目前已有不少專利公開了這類材料的組成及制備方法，如美國專利3571777、4318881、4400614、4426633、5068518、5143649、歐洲專利198598、224903、世界專利9326014、9418273等，上述專利所公開的高分子材料制備的PTC熱敏電阻，均存在著室溫電阻分布較寬和使用過程中電阻變化不一致的缺點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)將會干擾電器設(shè)備的正常工作，此外產(chǎn)品成品率較低。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的高分子PTC材料，用其制備PTC熱敏電阻，具有較高的成品率，使用過程中電阻變化具有較高的一致性和使用匹配性。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的本發(fā)明所說的高分子PTC材料，除包含有聚合物、導(dǎo)電填料和非導(dǎo)電填料以外，還加入了一種成核劑。成核劑的加入可以改善結(jié)晶聚合物晶相的結(jié)構(gòu)，可使晶粒變得細(xì)小而均勻，并使填料在聚合物基體中的分布更加均勻，而且還可以減小結(jié)晶條件對電阻率的影響。這樣整個材料的均勻性得到提高，各種性能也更均一。本發(fā)明亦是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所說的高分子PTC材料是由結(jié)晶性聚合物、導(dǎo)電填料、無機(jī)非導(dǎo)電填料、抗氧劑、成核劑組成。
所說的結(jié)晶性聚合物為聚乙烯、乙烯與醋酸乙烯共聚物、乙烯與丙烯酸乙酯共聚物中的一種，也可以是它們的共混物；所說的導(dǎo)電填料為炭黑，顆粒直徑為30-110mm之間；所說的無機(jī)非導(dǎo)電填料為ZnO、Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2、MgO、SiO2、TiO2中的一種；所說的成核劑為苯甲酸及其帶有烷基或羥基取代基的衍生物，碳原子數(shù)在2-10之間的脂肪酸、芳香酸等結(jié)晶性有機(jī)酸及相應(yīng)的酸酐和鹽類，常用的成核劑如丁二酸、戊二酸、辛二酸、苯甲酸、異丙基苯甲酸、羥基苯甲酸、丁二酸酐、苯甲酸酐、苯甲酸鈉、特丁基苯甲酸鈉、丁二酸鋁、環(huán)己基羧酸鋁等。
所說的高分子PTC材料中各組份的含量如下聚合物 20-80％(wt)導(dǎo)電填料 5-60％(wt)無機(jī)非導(dǎo)電填料 0-60％(wt)成核劑 0.1-5％(wt)抗氧劑 0.5％(wt)所說的高分子PTC材料的制備方法為一種現(xiàn)有技術(shù)，(US.parent 4774024)公開了制備過程，具體過程如下，將上述各種原料按配比置于雙輥式開煉機(jī)或密煉機(jī)中混煉，混煉溫度應(yīng)高于聚合物熔點(diǎn)20℃以上，最好在熔點(diǎn)以上40-80℃，混煉時(shí)間為5-30min，混煉后的混合物再經(jīng)電子束或γ射線輻照交聯(lián)，輻照劑量為5-150Mrad之間，最好在80-120Mard之間。
所說的含有成核劑的高分子PTC材料，其電阻變化極差較小，一般在10-30之間，用這種材料做成熱敏電阻，成品率一般在80-90％之間，且重復(fù)性較好。
下面將通過實(shí)施例來進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
實(shí)施例1高密度聚乙烯50％(wt)炭黑23％(wt)ZnO 26％(wt)抗氧劑4010 0.5％(wt)成核劑(戊二酸) 0.5％(wt)首先將聚乙烯置于密煉機(jī)中，待完全塑化后依次加入成核劑、炭黑、ZnO、抗氧劑4010，控制溫度190℃，混合15min后取出，熱壓成厚為1mm，長寬各為10cm的片條，兩面貼銅箔作為電極，放置24hr后用Co60-γ射線輻照交聯(lián)，劑量為80Mrad。輻照后的材料均勻切成5×5×1mm的樣品，經(jīng)170℃熱處理1hr后冷卻到室溫，放置24hr后測量室溫電阻值。樣品電阻的平均值R0為8Ω，電阻值在7-9Ω(R0±1Ω)范圍內(nèi)樣品的百分比(成品率)為90％，每組取20只樣品，在220伏電壓作用下，通電1min，斷電5min，循環(huán)通電20次，冷卻1hr后測量20只樣品電阻，樣品電阻變化的極差為8％。
實(shí)施例2
成核劑采用乙二酸酐，重量百分比為0.1％，無機(jī)非導(dǎo)電填料采用Al2O3，聚合物采用乙烯與醋酸乙烯的共聚物，其它組成，含量及加工、測試過程同實(shí)施例1，樣品的平均電阻為8Ω，成品率為81％，極差為25％。
實(shí)施例3成核劑采用癸二酸鋁，重量百分比為5％，無機(jī)非導(dǎo)電填料采用Al(OH)3、聚合物采用乙烯與丙烯酸乙酯的共聚物，其它組成，含量及加工、測試過程同實(shí)施例1，樣品的平均電阻為13Ω，樣品的極差為21％。
實(shí)施例4-21表1列出了采用18種成核劑之一的各種高分子PTC材料制備的電阻的成品率和電阻變化極差，含量均為0.5％(wt)。其他組成、含量及加工過程同實(shí)施例1，實(shí)施例中的成核劑分別為例4乙二酸，5乙二酸鈉，6戊二酸鋁，7戊二酸酐，8癸二酸，9癸二酸酐，10苯甲酸，11苯甲酸酐，12苯甲酸鈉，13異丙基苯甲酸，14異丙基苯甲酸酐，15異丙基苯甲酸鈉，16羥基苯甲酸，17羥基苯甲酸酐，18羥基苯甲酸鋁，19特丁基苯甲酸，20特丁基苯甲酸鈉，21環(huán)己基苯甲酸表1實(shí)施成品率電阻率變化實(shí)施成品率電阻率變化例 (％) 的極差(％) 例 (％) 的極差(％)4 91 13 13 76 205 95 10 14 82 176 86 15 15 90 137 75 12 16 68 288 80 18 17 73 299 70 13 18 81 261076 20 19 84 131182 18 20 88 171290 14 21 83 10對比例熱敏電阻的組成中不含成核劑，其它組成、含量及加工、測試過程同實(shí)施例1，樣品的平均電阻為7.5Ω，成品率為60％，樣品電阻變化的極差為42％。
由上述實(shí)施例和對比例可見，含有成核劑的高分子PTC材料制備的熱敏電阻，其成品率遠(yuǎn)高于無成核劑的材料，而電阻變化極差要低于無成核劑的材料，因此，本發(fā)明所說的含成核劑的高分子PTC材料，是一種較理想的制備熱敏電阻及其他熱敏原件的材料。
權(quán)利要求
1.一種含成核劑的高分子正溫度電阻系數(shù)材料，主要含有結(jié)晶聚合物、導(dǎo)電填料、抗氧劑、無機(jī)非導(dǎo)電填料，其特征在于還含有一種成核劑，所說的成核劑為苯甲酸及其帶有烷基或羥基取代基的衍生物、炭原子數(shù)在2-10之間的脂肪酸和芳香酸及其相應(yīng)的酸酐和鹽類，常用的成核劑為丁二酸、戊二酸、辛二酸、苯甲酸、異丙基苯甲酸、羥基苯甲酸、丁二酸酐、苯甲酸酐、苯甲酸鈉、特丁基苯甲酸鈉、丁二酸鋁、環(huán)己基羧酸鋁中的一種。
2.據(jù)權(quán)利要求1所說的材料，其特征在于成核劑在材料中含量為0.1～5％(wt)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所說的材料，其特征在于成核劑在材料中含量為0.2～2％(wt)。
4.一種含成核劑的高分子正溫度電阻系數(shù)材料的應(yīng)用，其特征在于可以用于制備熱敏電阻器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含成核劑的高分子正溫度電阻系數(shù)材料及其應(yīng)用，該材料的組成除了聚合物、導(dǎo)電填料和非導(dǎo)電填料外，還加入一種成核劑，提高了材料電阻率的均勻性，用該材料制成的熱敏電阻，室溫電阻變化的一致性較好，提高了成品率及使用匹配性，因而此類材料特別適用于制造在通信設(shè)備中起過流保護(hù)作用的熱敏電阻。
文檔編號H01C7/00GK1167325SQ9710630
公開日1997年12月10日 申請日期1997年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月4日
發(fā)明者方斌, 史宇正, 楊鈞, 陳寧平, 王庚超 申請人:華東理工大學(xué)