聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備ptc導電功能材料的方法
2023-05-07 10:55:16 2
專利名稱：聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備ptc導電功能材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備PTC導電功能材料的方法。
背景技術：
PTC導電材料，即正溫度係數導電高分子複合材料，具有獨特的自動「開關」功 能，已被廣泛地用於製備自控溫加熱電纜、面狀發熱體及過流過壓過熱保護元件。炭黑(CB)表面含有大量的極性基團，有難分散、易絮凝等缺點。材料的性能在一 定程度上受其分散程度的影響。為了改善分散性能和增強其性能，對炭黑超細粒子表面進 行接枝改性或包覆有機聚合物，一直是國內外學者所關注的。聚苯胺(PANI)具有結構多樣 化、耐氧化和耐熱性好等特點。經過「氧化還原摻雜」處理後的聚苯胺及其衍生物的導電率 可提高10個數量級以上，並可改善其在溶劑中的溶解性和加工性能，並且具有良好的耐油 性能。然而目前導電炭黑包覆有機聚合物大多條件苛刻、成本昂貴、缺乏大規模生產的可能 性，我們將聚苯胺包覆到炭黑的表面來改善炭黑與高密度聚乙烯的相容性能。這樣包覆的 炭黑微粒在聚合物介質中的分散穩定性高，同時又不減少聚苯胺/炭黑/聚乙烯的導電性 能。並對其進行了表徵，研究了其分散穩定性及配成導電複合物的性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備PTC導電功能材料 的方法。本發明的方法包括如下工藝步驟
A. 使用前將炭黑(CB)置於真空烘箱中在50°C下乾燥至恆重，保存於乾燥器中備 用；苯胺使用前通過減壓蒸餾處理。B.將苯胺加入到適量的鹽酸溶液中，並按苯胺與炭黑質量比為100 15 100 30加入炭黑，超聲分散並在機械攪拌下緩慢滴加與苯胺等摩爾量的過硫酸銨鹽酸溶液，將 產物用去離子水反覆洗滌抽濾，至濾液呈中性濾餅，得到聚苯胺/炭黑；將高密度聚乙烯 (HDPE)和聚苯胺/炭黑(PANI/CB)按質量比為100 20 100 30在密煉機中在150°C密 煉均勻，出料、下片、切粒。片材在平板硫化機上壓片，塑料粒子經擠出成自限溫加/伴熱電 纜，測試其通電行為。本方法通過將聚苯胺包覆到炭黑的表面再與高密度聚乙烯共混，從而得到PTC材 料。由於聚苯胺/炭黑複合物能夠比較好的分散在HDPE中，進而提高了 PTC材料的粒子與 基體的結構穩定性。本方法通過聚合物表面處理炭黑，由於引入極性基團，在聚合物中能較好地起空間 位阻屏障作用，阻止了炭黑粒子的再聚集，使得粒子大小分布均勻，PTC性能改善十分顯著。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述於後。
實施例1
本實施例的聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備得到PTC導電功能材料，包括如下工藝步
驟
A.使用前將炭黑置真空烘箱中在50°C下乾燥至恆重，保存於乾燥器中備用；苯胺使 用前通過減壓蒸餾處理。B.將0. 5mol的苯胺加入到鹽酸溶液中，並加入6. 9848g炭黑，超聲分散並在機械 攪拌下緩慢滴加與苯胺等摩爾量的過硫酸銨鹽酸溶液，將產物用去離子水反覆洗滌抽濾， 至濾液呈中性濾餅。按配方將高密度聚乙烯(HDPE)和PANI/CB按質量比(100/25 ；100/27) 在密煉機中在150°C密煉均勻，出料、下片、切粒。片材在平板硫化機上壓片，塑料粒子經 擠出成自限溫加/伴熱電纜，測試其通電行為，再經電子輻射交聯，輻射當量為12 ；15 ； 18Mrad0表一自限溫加/伴熱電纜特性實施例2
本實施例與實施例1不同的是苯胺單體與 或100/30。其它步驟與實施例1相同。
表二自限溫加/伴熱電纜特性
權利要求
1. 一種聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備PTC導電功能材料的方法，其特徵在於該方法 具有如下工藝步驟A.將導電炭黑置於真空烘箱中在50°C下乾燥至恆重，保存於乾燥器中備用；苯胺使 用前通過減壓蒸餾處理；B.將苯胺加入到適量的鹽酸溶液中，並按苯胺與炭黑質量比為100:15 100 :30加 入炭黑，超聲分散並在機械攪拌下緩慢滴加與苯胺等摩爾量的過硫酸銨鹽酸溶液，將產物 用去離子水反覆洗滌抽濾，至濾液呈中性濾餅；將高密度聚乙烯和聚苯胺/炭黑按質量比 為100 20 100 30在密煉機中在150°C密煉均勻，出料、下片、切粒。
全文摘要
本發明涉及一種聚苯胺/炭黑/聚乙烯複合製備PTC導電功能材料的方法。該方法是將定量的苯胺加入到鹽酸溶液中，並加入一定量炭黑，超聲分散並在機械攪拌下緩慢滴加定量的過硫酸銨鹽酸溶液，將產物用去離子水反覆洗滌抽濾，至濾液呈中性。將高密度聚乙烯和聚苯胺/炭黑按比例在密煉機中在150℃密煉均勻，出料、下片、切粒。片材在平板硫化機上壓片並進一步擠出成纜。本方法通過將「氧化還原摻雜」處理後的聚苯胺包覆到炭黑的表面，由於聚苯胺/炭黑複合物能夠比較好的分散在HDPE中，HDPE或EVA與PANI/CB混合後加工成型，再經電子輻射交聯，進而提高了PTC材料的結構穩定性，能提高PTC材料的使用壽命。
文檔編號C09C1/56GK102093619SQ20111000028
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者丁振剛, 劉臻, 江平開, 賈少晉 申請人:上海大學