[发明专利]阻燃型导电聚合物的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电聚合物的组合物，具体地说，涉及一种阻燃型、具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient，简称PTC)效应(或特性)的导电聚合物组合物。

背景技术

炭黑等导电填料填充结晶性聚合物所构成的具有PTC特性的导电高分子复合材料，具有易成型、成本低、可绕曲和PTC强度高等特点，可用于制造自控温电热带和过电流保护器件等。

迄今，已有诸多专利报道了这类复合材料的组成和制备方法。如美国专利(US 3,914,363；US 4,318,881；US 4,514,620；US 5,068,518；US 5,143,649；US 6,660,795；US 6,773,634)，欧洲专利(EP 224903；EP 460790)，日本专利(JP昭58-212089；JP2003045704)，和中国专利(CN 87104932；ZL 97106304.4；ZL 02114762.0)等。上述专利所描述的PTC材料均存在着遇火易燃烧，阻燃效果差等缺点。而采用这类PTC材料制造的自控温电热带通常又主要应用于石油、化工等易燃易爆场合，存在安全隐患。

鉴于此，研制一种阻燃型PTC导电聚合物组合物就成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

现有的PTC导电聚合物组合物主要由结晶性热塑性聚合物、导电填料和助剂(如：抗氧剂、交联敏化剂和/或无机填料)组成(CN 1167325A)，如简单地将阻燃组分加入到现有的PTC导电聚合物组合物中，不仅不能获得良好的阻燃性能，而且会降低导电聚合物组合物的PTC效应、甚至导致聚合物组合物的导电性下降。

本发明的发明人经广泛及深入的研究发现：在现有PTC导电聚合物组合物中引入由磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和金属氢氧化物组成的复合阻燃组分和极性聚烯烃共聚物组分，能获得不仅具有优异的阻燃性能，而且具备良好PTC效应(或特性)的导电聚合物组合物。

在燃烧时：磷系阻燃剂可充当酸源，生成的磷酸催化炭源脱水并形成炭层；氮系阻燃剂释放出不燃气体，既稀释了氧和聚合物分解产生的可燃气浓度，又可使炭层膨胀为泡沫炭层；金属氢氧化分解放出的水既是冷却剂，又是稀释剂，脱水生成的金属氧化物层既有良好的抑烟功能，又有利于诱导炭层的形成。总之，三种阻燃剂的协同效应，赋予复合材料优异的阻燃性能。

此外，极性聚烯烃共聚物组分的引入，改善了导电填料和阻燃剂在结晶性热塑性聚合物(基体聚合物)中的分散性，从而使目标组合物具有良好的PTC效应(或特性)，同时使目标组合物具备良好力学性能。

本发明所提供的阻燃型PTC导电聚合物组合物，其是将由结晶性热塑性聚合物(基体聚合物)、导电填料、助剂(如：抗氧剂、交联敏化剂和/或无机填料)、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、金属氢氧化物和极性聚烯烃共聚物组成的原料混合物置于混炼设备中混炼，混炼温度高于所用结晶性热塑性聚合物熔点20℃以上，混炼时间10分钟～30分钟，混炼后的混合物再经电子束或γ-射线辐照(辐照剂量5Mrad～80Mrad)交联得目标组合物。

在本发明一个优选的技术方案中，以100重量份数的结晶性热塑性聚合物计：磷系阻燃剂的用量为5重量份数～30重量份数，氮系阻燃剂的用量为10重量份数～40重量份数，金属氢氧化物的用量为10重量份数～50重量份数，极性聚烯烃共聚物的用量为10重量份数～40重量份数。

在本发明的另一个优选技术方案中，所述的阻燃型PTC导电聚合物组合物的原料混合物由下列组分组成：

结晶性热塑性聚合物   100重量份数

导电填料             20重量份数～60重量份数

助剂                 1重量份数～15重量份数

磷系阻燃剂           5重量份数～30重量份数

氮系阻燃剂           10重量份数～40重量份数

金属氢氧化物         10重量份数～50重量份数

极性聚烯烃共聚物     10重量份数～40重量份数。

在本发明又一个优选技术方案中，所述的磷系阻燃剂为选自：聚磷酸铵、亚磷酸三苯酯、双酚A-二(磷酸二苯酯)、间苯二酚-双(磷酸二苯酯)或红磷中一种；

所述的氮系阻燃剂为选自：三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐或三聚氰胺膦酸盐中一种；

所述的金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁；