高密度聚乙烯-石墨PTC導(dǎo)電復(fù)合材料及制品的研究.pdf

1、PTC(Positive Temperature Coefficient)材料是指電阻具有非線性正溫度系數(shù)效應(yīng)的材料，即材料的電阻率在某一定的溫度范圍內(nèi)時基本保持不變或僅有微小量的變化，而當(dāng)溫度達(dá)到材料的特征轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度附近時，材料的電阻率會在很小的溫度范圍內(nèi)迅速增大103～109數(shù)量級。 本工作選用我國蘊(yùn)藏量極大，價格低廉的天然石墨材料作為導(dǎo)電添加劑，高密度聚乙烯作為基體，制作出了具有良好PTC效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料，并借助SEM、

2、DTA等多種手段對石墨填充高密度聚乙烯復(fù)合體系的PTC效應(yīng)、導(dǎo)電逾滲轉(zhuǎn)變、機(jī)械加工性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并對實驗結(jié)果作了全面分析。 研究了不同結(jié)晶度基體樹脂、不同石墨含量對HDPE/石墨高分子PTC導(dǎo)電復(fù)合材料PTC導(dǎo)電特性的影響，探討了PTC效應(yīng)的形成機(jī)理，提出了PTC效應(yīng)產(chǎn)生與基體聚合物結(jié)晶行為相關(guān)的觀點(diǎn)；HDPE/石墨體系在90℃-135℃溫度范圍內(nèi)，產(chǎn)生PTC效應(yīng)，材料的電阻率提高可達(dá)6個數(shù)量級以上。PTC效應(yīng)隨著溫度的

3、提高逐步增大，一般在130℃左右達(dá)到最大值。當(dāng)溫度超過熔點(diǎn)時出現(xiàn)NTC效應(yīng)。其電阻率溫度敏感范圍隨著石墨含量的不同有所不同，基本上隨著石墨含量的提高，敏感起始溫度也隨之提高，其變化規(guī)律與材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相一致。一般石墨含量在30％可以獲得明顯PTC效應(yīng)。首次對石墨粒度的影響進(jìn)行了較為全面的研究，實驗結(jié)果說明HDPE/石墨導(dǎo)電復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度隨著石墨粒度的不同而發(fā)生變化，由此確定粒度為50μm的石墨作為導(dǎo)電填充物是合適的。

4、 在高分子PTC材料中，由于添加了導(dǎo)電粒子而使復(fù)合材料的機(jī)械性能大幅度的下降，脆性非常大，直接影響復(fù)合材料的應(yīng)用，要得到良好的功能特性、穩(wěn)定性，必須使材料要有良好的熱穩(wěn)定性和加工性能，因此需要探討加入添加劑，在保持PTC強(qiáng)度的前提下來改善復(fù)合體系的綜合性能。以鄰苯二甲酸二辛酯為增塑劑，滑石粉為成核劑，通過正交實驗來研究添加劑對復(fù)合材料PTC強(qiáng)度的影響，以及對機(jī)械性能的改善，優(yōu)選適當(dāng)?shù)奶砑觿┡浔?，制備出了性能?yōu)良的PTC導(dǎo)電復(fù)合材料。

5、 研究鄰苯二甲酸二辛酯，鄰苯二甲酸二丁酯，葵二酸二辛酯對復(fù)合體系綜合性能的影響。實驗結(jié)果表明通過加入一定量的增塑劑，復(fù)合材料的結(jié)晶度降低，晶粒細(xì)化，石墨的分散比較均勻，復(fù)合材料的力學(xué)性能得到很大的改善，但是保持了較高的PTC強(qiáng)度。通過加入EPDM(三元乙丙橡膠)來對基體進(jìn)行改性，探討了雙逾滲行為，同時研究了加入EPDM對PTC效應(yīng)、NTC效應(yīng)的影響，混入EPDM以后，由于結(jié)晶度的降低，但石墨臨界濃度變化不大，這也符合了上述模型，導(dǎo)電

6、通道的完善或加寬速度減慢，故在較寬的石墨含量范圍內(nèi)導(dǎo)電通道都能夠被打開，PTC強(qiáng)度曲線增寬。 從材料制備的重復(fù)性和穩(wěn)定性考慮，退火處理是高分子PTC材料的重要工藝之一，經(jīng)過合適的退火溫度和退火時間處理后，低溫電阻率會有一定程度的提高。對石墨粉體進(jìn)行預(yù)處理是必要的，特別是經(jīng)過有機(jī)溶劑清洗后，可以有效的降低高分子PTC材料低溫電阻率，一般可以提高一個數(shù)量級左右的PTC強(qiáng)度。 我們對HDPE/石墨復(fù)合體系進(jìn)行了比較全面的研究，