高密度聚乙烯-石墨PTC導電復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，而當溫度達到材料的特征轉變點溫度附近時，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。 本工作選用我國蘊藏量極大，價格低廉的天然石墨材料作為導電添加劑，高密度聚乙烯作為基體，制作出了具有良好PTC效應的導電復合材料，并借助SEM、

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

3、提高逐步增大，一般在130℃左右達到最大值。當溫度超過熔點時出現(xiàn)NTC效應。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變溫度相一致。一般石墨含量在30％可以獲得明顯PTC效應。首次對石墨粒度的影響進行了較為全面的研究，實驗結果說明HDPE/石墨導電復合材料的PTC強度隨著石墨粒度的不同而發(fā)生變化，由此確定粒度為50μm的石墨作為導電填充物是合適的。

4、 在高分子PTC材料中，由于添加了導電粒子而使復合材料的機械性能大幅度的下降，脆性非常大，直接影響復合材料的應用，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強度的前提下來改善復合體系的綜合性能。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合材料PTC強度的影響，以及對機械性能的改善，優(yōu)選適當?shù)奶砑觿┡浔龋苽涑隽诵阅軆?yōu)良的PTC導電復合材料。

5、 研究鄰苯二甲酸二辛酯，鄰苯二甲酸二丁酯，葵二酸二辛酯對復合體系綜合性能的影響。實驗結果表明通過加入一定量的增塑劑，復合材料的結晶度降低，晶粒細化，石墨的分散比較均勻，復合材料的力學性能得到很大的改善，但是保持了較高的PTC強度。通過加入EPDM(三元乙丙橡膠)來對基體進行改性，探討了雙逾滲行為，同時研究了加入EPDM對PTC效應、NTC效應的影響，混入EPDM以后，由于結晶度的降低，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)導電通道都能夠被打開，PTC強度曲線增寬。 從材料制備的重復性和穩(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。對石墨粉體進行預處理是必要的，特別是經(jīng)過有機溶劑清洗后，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強度。 我們對HDPE/石墨復合體系進行了比較全面的研究，