高分子自动恢复保险丝用材料及其制备方法技术

一种高分子自动恢复保险丝用材料，它是由聚合物基体１为１０～２０％、聚合物基体２为３～１０％、抗氧剂１０１０为０．５～２％、导电性填料６５～８５％、钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂０．５～５％、交联敏化剂０．５～５％重量百分比的原料制成。其制备方法包括：导电性填料预处理、塑炼分散、制备片材、模压制样、退火处理、辐射处理、检验。本发明专利技术高分子自动恢复保险丝用材料具有可反复使用、持久耐用、无需维护和更换、电阻稳定性良好等优点。采用本发明专利技术制备的保险丝，可用于邮电通讯、计算机、汽车摩托车电子、手机（锂）电池、通讯卫星、避雷装置、运载火箭、飞机、坦克、医疗仪器、粮食仓库、火灾报警、家用电器等电子线路的过热过流过压保护元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息功能材料
，具体涉及到一种制备。
技术介绍
高分子自复式智能开关材料作为一种新型特种电子信息功能材料制成的正温度系数过流保护元件，广泛用于邮电通讯、计算机、汽车摩托车电子、手机(锂)电池、通讯卫星、避雷装置、运载火箭、飞机、坦克、医疗仪器、粮食仓库、火灾报警、家用电器及其它各种电子线路过热过流过压保护，是当今世界各国研究十分活跃的热门研究课题。与传统的保险丝相比，高分子自复式智能开关元件允许多次故障电流产生，可以重复使用而无需更换，不会因电子设备开机或插拔等动作所产生的冲击电流而导致保险丝不正常烧毁。它是通过热能和电能之间的能量转换方式，即常态下导通，在动作状态下由于电流过高，使元件中的高分子开关材料发热，电阻急剧提高，可切断导体通路。具有防感应雷击、防电源浪涌、过载自动保护等作用。具有正温度系数的热敏电阻材料，在一定的转变温度下，其电阻率迅速增加至一极限值(可增大3.0～8.0个数量级)，发生(半)导体-绝缘体的相互转变。有机正电阻温度系数材料一般是由结晶或半结晶的高分子材料添加导电填料组成。正电阻温度系数效应是聚合物纳米导电复合材料用于自恢复保险丝和自限温加热带等元器件的物理基础，多年来备受关注。自复式保险丝又名高分子正电阻温度系数过电流保护元件或聚合开关，是继正电阻温度系数自控温加热电缆研制成功后国内又一新的探索。美国瑞侃(Raychem)公司早在80年代就有制成自复式保险丝的报道，申请专利数达100多件，其产品系列达10多种100多个牌号，20多年来在该领域一直处于垄断地位。正温度系数过电流保护元件的工作原理是，在正常工作温度范围内，其电阻轻微增加；在起动、故障状态下工作时因产生过大电流，温度升高而发热，使元件电阻大幅度地增加，从低阻态到高阻态，将电路中的电流控制在足够低的水平，近于切断电源，从而使被保护的电路免遭损坏。故障排除后，正温度系数特性会因元件热量的耗散而使其阻值降低，恢复到工作状态。如此反复进行，持久耐用，无需维护和更换。正温度系数过电流保护元件的重要性能指标除动作时间和恢复时间外，电阻稳定性是其自恢复性的重要技术保障，如此才可允许元件在同一环境中多次对故障电流做出响应。专利号为EP0696036A1的欧洲专利，公开了热固性树脂生产聚合物基正电阻温度系数热敏电阻体的方法，电阻体的室温电阻大于5mΩ·cm，转变温度85～260℃。专利号为WO-A-9119297的世界专利，公开了采用热塑性聚烯烃粉末或者聚酰胺，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等混入粉末状炭黑或纯金属粉及Zr、Ti、V、Ta、W等的硼化物、碳化物、氮化物或氧化物制备保护元件。但上述两件专利均未介绍正电阻温度系数热敏元件的反复使用稳定性实验数据，即电阻变化引起的使用性能变化，也未报道为改善这一性能所采取的措施。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述正电阻温度系数热敏电阻体的缺点，提供一种经反复使用、持久耐用、无需维护和更换，电阻稳定性良好的高分子自动恢复保险丝用材料。本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高分子自动恢复保险丝用材料的制备方法。解决上述技术问题所采用的技术方案它是由下述重量百分比的原料制成聚合物基体110～20％聚合物基体23～10％抗氧剂1010 0.5～2％导电性填料 65～85％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂 0.5～5％交联敏化剂 0.5～5％上述的聚合物基体1为马来酸酐接枝的半结晶高密度聚乙烯或甲基丙烯酸甲酯接枝的半结晶高密度聚乙烯；上述的聚合物基体2为聚偏氟乙烯或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物；上述的钛酸酯偶联剂为NZN-105或NZN-102，铝钛复合偶联剂为AT1618；导电性填料为碳氮化钛或二硼化钛或硼化钛或碳化钛或碳化铬或氮化钛；上述的交联敏化剂为三烯丙基三聚氰酸酯或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯或二甲基丙烯酸甲酯。制备本专利技术的优选重量百分配比的原料为聚合物基体112～18％聚合物基体23～8％抗氧剂1010 1～1.5％导电性填料 70～82％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂 1～1.5％交联敏化剂 1～2％制备本专利技术的最佳重量百分配比的原料为聚合物基体116％聚合物基体25％抗氧剂1010 2％导电性填料 75％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂 1％交联敏化剂 1％本专利技术的制备方法如下1、导电性填料预处理取钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂、异丙醇按重量比1∶25在烧杯中混合配成偶联剂溶液，用磁力搅拌器搅拌均匀，再按本专利技术重量百分比称取导电性填料加入到高速搅拌器中，用注射器将上述钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂溶液注入到高速搅拌器中，搅拌分散，放置12～24小时，放入真空干燥箱内在45℃下真空干燥2～4小时，得到处理后的导电性填料。2、塑炼分散先将聚合物基体1、聚合物基体2、抗氧剂1010依次加入到炼塑机，在220℃下塑炼至熔融状态5分钟，形成以聚合物基体1为连续相、聚合物基体2为分散相的不均匀分布的两相结构的熔融物，再将处理后的导电性填料和交联敏化剂加入到炼塑机中，与上述熔融物混合，塑炼15分钟，制成塑炼混合物。3、制备片材将上述塑炼混合物取出，在双辊式开炼机上薄通下片制成片材，双辊温度150～170℃。4、模压制样取出片材，在25吨平板硫化机上压制成1mm厚试片，模压温度为220℃，模压压力为20MPa，预热8分钟，热压5分钟，试片上下两面热压上经浓HNO3氧化刻蚀处理的厚度为5μm的Ni箔作为电极，取出冷压成型，裁制成5×5mm2的薄片，焊上电极引线，制成试样。5、退火处理将4制备的式样放入高温空气老化箱中，105～110℃退火热处理0.5～1小时，关闭电源，自然冷却至室温，制成电阻为0.1～30Ω的自复式保险丝试样。6、辐射处理将5制备的自复式保险丝试样经电子加速器辐射交联，辐照剂量为20～50Mrad、辐照能量为1.2MeV、束流为20mA，辐照气氛为空气。7、检验按本专利技术的质量检验标准进行检验，检验合格后包装。本专利技术采用经马来酸酐接枝的半结晶高密度聚乙烯或甲基丙烯酸甲酯接枝的半结晶高密度聚乙烯-聚偏氟乙烯或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-不相容聚合物共混物作为基体，经过加工过程中的不均匀的选择性分散，将经过钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂修饰的钛系导电细粒复配掺混入其中，借助偶联剂分子与聚合物基体和钛系导电细粒之间的化学与物理桥接作用，在导电钛化合物与聚合物基体间架起一座桥梁，得高分子自复式开关元件及其组合物。采用本专利技术组合物以及本专利技术制备方法制备的自复式保险丝，经测试，其正电阻温度系数特性因子，即峰值电阻率ρmax与室温电阻率ρrt之比的对数，正电阻温度系数特性因子为Log(ρmax/ρrt)达到9个数量级以上，元件的耐压能力达到250V、耐流能力高于10A，元件的静态正电阻温度系数性能以及动态正电阻温度系数性能均得到大幅度提高。这种自复式保险丝，可用于邮电通讯、计算机、汽车摩托车电子、手机(锂)电池、通讯卫星、避雷装置、运载火箭、飞机、坦克、医疗仪器、粮食仓库、火灾报警、家用电器等电子线路的过热过流过压保护元件。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子自动恢复保险丝用材料，其特征在于它是由下述重量百分比的原料制成：聚合物基体１１０～２０％聚合物基体２３～１０％抗氧剂１０１００．５～２％导电性填料６５～８５％钛酸酯偶联剂或铝 钛复合偶联剂０．５～５％交联敏化剂０．５～５％上述的聚合物基体１为马来酸酐接枝的半结晶高密度聚乙烯或甲基丙烯酸甲酯接枝的半结晶高密度聚乙烯；上述的聚合物基体２为聚偏氟乙烯或乙烯－丙烯酸共聚物或乙烯－丙烯酸乙酯共聚物或 乙烯／甲基丙烯酸共聚物；上述的钛酸酯偶联剂为ＮＺＮ－１０５或ＮＺＮ－１０２，铝钛复合偶联剂为ＡＴ１６１８；导电性填料为碳氮化钛或二硼化钛或硼化钛或碳化钛或碳化铬或氮化钛；上述的交联敏化剂为三烯丙基三聚氰酸酯或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯或二甲基丙烯酸甲酯。

【技术特征摘要】
1.一种高分子自动恢复保险丝用材料，其特征在于它是由下述重量百分比的原料制成聚合物基体1 110～20％聚合物基体2 23～10％抗氧剂1010 0.5～2％导电性填料 65～85％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂0.5～5％交联敏化剂 0.5～5％上述的聚合物基体1为马来酸酐接枝的半结晶高密度聚乙烯或甲基丙烯酸甲酯接枝的半结晶高密度聚乙烯；上述的聚合物基体2为聚偏氟乙烯或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物；上述的钛酸酯偶联剂为NZN-105或NZN-102，铝钛复合偶联剂为AT1618；导电性填料为碳氮化钛或二硼化钛或硼化钛或碳化钛或碳化铬或氮化钛；上述的交联敏化剂为三烯丙基三聚氰酸酯或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯或二甲基丙烯酸甲酯。2.按照权利要求1所述的高分子自动恢复保险丝用材料，其特征在于其中由下述重量百分比的原料制成聚合物基体1 112～18％聚合物基体2 23～8％抗氧剂1010 1～1.5％导电性填料 70～82％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂1～1.5％交联敏化剂 1～2％。3.按照权利要求1所述的高分子自动恢复保险丝用材料，其特征在于其中由下述重量百分比的原料制成聚合物基体1 16％聚合物基体2 5％抗氧剂1010 2％导电性填料 75％钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂1％交联敏化剂 1％。4.一种权利要求1的制备方法，其特征在于它包括下属步骤(1)导电性填料预处理取钛酸酯偶联剂或铝钛复合偶联剂、异丙醇按重量比1∶25...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗延龄，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]