[发明专利]一种热敏感温复合高分子材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，特别是涉及一种热敏感温复合高分子材料及其制备方法。

背景技术

热敏感温高分子材料为一类非破坏报警感温材料，具有电阻值、热释电系数等电气性能指标可控的特点，可以用作感温探测器、报警电缆、设备过热保护装置、温度控制器等装置的感温元件材料，使用温度范围在-10～250℃，并可重复使用。热释电效应是某些热敏感温高分子材料的一种自然物理效应。对于具有自发式极化性能的热敏感温高分子材料来说，当其受热或者冷却后，由于温度的变化而导致自发式极化强度变化，从而在热敏感温高分子材料的某个方向产生表面极化电荷的现象，这种现象称为热释电效应，可由以下公式表达：

△Ps=P△T

式中，△Ps为自发式极化强度变化量；△T为温度变化量；P为热释电系数。表面极化电荷的产生将会引起热敏感温高分子材料电阻值的变化。

具体来说，当温度升高时，热敏感温高分子材料的固有电极化强度将发生变化，从而使屏蔽电荷失去平衡，多余的屏蔽电荷被释放出来，并通过热释电电子通道传输，此时热敏感温高分子材料的电阻值也会发生变化。但是，由于目前常用的热敏感温高分子材料内部没有有效的电子通道，因此电阻值随温度上升而下降的变化不明显。

为了降低热敏感温高分子材料的体积阻抗，加快热释电电子的传输速度，使电阻值随温度上升而下降的性能更加明显，在制备热敏感温高分子材料时通常添加一些能够为其内热释电电子提供通道的材料。目前常用的热释电电子通道材料由普通的金属粉、金属氧化物粉、导电聚合物粉等材料中的一种或多种复配而成，但是，由于这些材料的颗粒较大，分散性能差，用量大，一般情况下，以100份重量的热敏感温高分子材料计，所需热释电电子通道材料的份数大于等于5份，正常情况下在10～15份之间，因此，用热敏感温高分子材料和热释电电子通道材料组成的混合物经挤出加工方法而制成的热敏感温复合高分子材料结构如图1所示，图中标号1为热敏感温高分子材料，标号2为热释电电子通道材料，从图中可以看出，热释电电子通道材料2呈团状分布状态，这种分布状态不利于形成温度上升后热敏感温高分子材料热释电的电子通道，并对热敏感温高分子材料的抗拉强度等机械性能影响不大，而且其电阻值、热释电系数等电气性能指标不稳定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以形成良好热释电电子通道的热敏感温复合高分子材料。

本发明的另一个目的在于提供一种上述热敏感温复合高分子材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的热敏感温复合高分子材料由热敏感温高分子材料、复合抗静电剂和溶剂以100∶0.1～30∶2～80的重量比组成；其中热敏感温高分子材料选自聚乙烯、聚乙烯／乙酸乙烯酯EVA、乙丙三元共聚物EPDM、氯丁橡胶、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯和聚四氟乙烯的至少一种；复合抗静电剂选自纳米级金属氧化物、纳米级半导体氧化物、纳米级氧化锑和氧化锡混合物中的至少一种与离子型、非离子型、两性型、高分子型抗静电剂中的至少一种混合而成；其中纳米级金属氧化物为纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化铈、纳米氧化锆或纳米氧化铽；纳米级半导体氧化物为纳米二氧化硅或纳米二氧化锗；离子型抗静电剂为卤素、硝酸、羧酸、亚磺酸、脂肪酸或聚氧化乙烯；非离子型抗静电剂为丙三醇、聚甘油、山梨精醇、乙二醇、甘油、山梨醇、十八烷基胺、十六烷基二甲基叔胺、十六烷基酰胺、羟烷基酰胺或聚氧化乙烯；两性型抗静电剂为胺、十六烷基酰胺、羟烷基酰胺、碳酸或磺酸；高分子型抗静电剂为聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐、烷基磷酸盐、烷基硫酸盐或烷基硝酸盐；溶剂为乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、甲乙酮、环己酮、正丙醚、乙丁醚、正丁醚、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸异丙酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

本发明提供的热敏感温复合高分子材料的制备方法是先将按上述重量计且已造粒成型的热敏感温高分子材料加入到高速搅拌机中，然后将复合抗静电剂溶解在溶剂中，之后加入到高速搅拌机中并加热至100℃～140℃，在300～1500转/分钟的转速下低速混合3～5分钟，然后在1500～3000转/分钟的转速下高速混合10～15分钟，即制成所述的热敏感温复合高分子材料。

本发明提供的另一种热敏感温复合高分子材料的制备方法是先将按上述重量计的复合抗静电剂溶解在溶剂中，然后加入粉末状热敏感温高分子材料，最后按照高分子材料制备工艺造粒成型而制成所述的热敏感温复合高分子材料。