[发明专利]一种PTC自控温暖手器及制造方法

说明书

技术领域：

本发明一种PTC自控温暖手器及制造方法涉及使用复合型导电高分子为原料制作发热芯片及制造方法。

技术背景：

PTC材料是一种具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient)热敏电阻材料，具有在某一个温度范围内，阻值发生巨大突变(阻值提升至少3个数量级以上)的特征。

PTC材料分为两大类，一类是陶瓷PTC材料，另一类是高聚物基的PTC材料。聚合物基PTC材料，由于转变温度低，易于加工成型以及成本低等特点，因而得到广泛的应用。

聚合物正温度系数复合型导电高分子，是采用结晶性聚合物和导电填料，熔融共混而成，导电填料包含，碳黑，导电碳纤维，碳纳米管，金属粉末以及导电陶瓷粉末等。聚合物正温度系数导电发热材料，具有自动控温功能，这种材料自控温发热的基本原理是利用了结晶聚合物复合材料电阻的正温度系数(PTC)效应，即电阻不仅随温度升高而增大，而且还在高分子树脂基体的熔融区内急剧跃增，从而能自动调节输出功率，实现温度自控。

通常的暖手器，采用电热丝进行加热，采用温控仪进行温度的调节和控制，而且只具备简单充电后散热功能，在户外不能长期使用。有些暖手器采用多个陶瓷热敏电阻器作为发热体，结构复杂，成本较高，且陶瓷PTC材料成型温度高，长期高温加热时，容易出现负阻效应，影响产品长期稳定性。

为此本发明专利公开一种暖手器，利用复合型导电高分子为发热芯片，制备具有自控温发热特点的暖手器，而且选择不同的高分子材料做基体，实现不同温度的自控温功能，产品在长期发热下，没有负阻效应，结构简单，完全可以省略自控温电路系统，尤其此暖手器可采用插电通电发热和自携式电池通电发热取暖，具有持续发热和间歇式发热功能，在户外可长期使用。

发明内容：

本发明的目的为提供一种具有PTC自控温功能暖手器及制造方法，本发明采用下列技术方法实现其目的：使用复合型导电高分子作为发热芯片，在芯片的上下表面或内部，使用表面镀镍，然后经过粗化的铜片，作为导电正负电极，由此发热体芯片，金属电极构成暖手器的发热体，在发热体外表面包覆保温材料，保温材料的外面再形成外壳，即构成暖手器。其特点是：发热芯片是复合型导电高分子，它具有正温度系数效应，能实现自控温加热，它包含：

(1)一种或多种聚合物为基体。质量百分比：35％～75％。

(2)碳黑或碳黑与纳米碳管的混合物作为导电填料，碳黑质量百分比：15～55％，纳米碳管质量百分比0.5％～5％。

(3)马来酸酐接枝物聚合物：质量百分比：3％～6％。

(4)无机填充料：质量百分比：3％～15％。

(5)抗氧化剂：质量百分比：0.02％～0.1％。

上述复合型导电高分子特征在于，聚合物基体是：高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，丁晴橡胶，环氧树脂或聚偏氟乙烯一种或几种混合物。碳黑的粒径为：40nm～200nm，最好是：60～150nm，吸油量(OAN)(OAN measured with DBP，吸油量用邻苯二甲酸丁二酯进行测试)：30～200ml/100g，最好是：50～120ml/100g。碳纳米管：直径：5～50nm，最好是10～20nm，长度：3～30um，最好是5～15um，比表面积：200～500m²/g，最好是300～400m²/g。马来酸酐接枝聚合物：接枝率：0.3％～10％。无机填充料：氢氧化镁，三氧化二铝或者二氧化硅粉末，粒径：1～10um，最好2～5um。抗氧化剂机：β-(3，5-二叔基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸醇酯。

本发明的制造方法为：

(1)纳米碳管的分散：将碳纳米管(CNT)置于1wt％的PVP的水溶液中，搅拌。用Branson Digital Sonifier(Model 250)Sonicate Tip进行超声波分散10min(30W)，再将其离心分离(3000rpm，5min)。倒出上层清液，将沉淀用0.2μm的PTFE膜过滤、烘干、称重，即可计算悬浮于水相溶液中的CNT质量，(约70％的CNT悬浮于水相中)。将聚合物和CNT按照一定比例混合，保证聚合物能够完全侵没于CNT的水相溶液中.然后在90℃下真空烘干2～3小時，把水分彻底除去。

(2)将构成芯片的原材料：聚合物，导电填料，马来酸酐接枝聚合物，无机填充料，抗氧化剂，按照配比在混料机内混合均匀。