HDPEEPDMCB复合物的PTC效应.pdfVIP

Vol_22 高等学校化学学报 No．1 2 o o 1年1月 CHEMICAL10URNALOFCHINESEUNlVERSITIES 63～165 [研究简报] 赫秀娟“2王丽杰2刘志城2 陈欣方2 (1．沈阳化工学院材料科学与工程系，沈阳110021；2．吉林大学材料科学系．长春130023) 关键词导电聚合物}正温度系数效应；高密度聚乙烯；三元乙丙橡胶 中图分类号0631．2 文献标识码A 文章编号0251—0790(2001)Ol016303 聚合物正温度系数(PTC)材料，是由聚合物基体与炭黑、碳纤维、金属粉末等导电填料共混而成 的一种功能导电复合材料，其特点是：当温度升高时，在聚合物结晶熔点附近，材料的电阻率随温度 升高急剧增加，可发生几个数量级的突跃．聚合物PTC材料可用作自限温加热器、过电流保护器、传 感器等，有广阔的发展前景．目前对聚合物PTC材料的研究主要以聚乙烯D“】、乙烯一醋酸乙烯酯共聚 物‘“、偏氟乙烯[73等单一组分聚合物作为基体材料．本文研究了以高密度聚乙烯(HDPE)／三元乙丙胶 (EPDM)共混物为基体材料的炭黑(cB)导电复合材料的PTC效应，并对炭黑在聚合物基体中的分布 提出了新的假设． 1实验部分 1．1 所使用的三种炭黑的结构参数列于表1． Table ofelectrical carbonblacks 1 Properties conductive Carbonblack BP2000CSF FEF Carbonblack BP2000CSF FEE Particle l 5 50～70 40～48 DBP 3 30 2．80 0 95～115 size／nm value／(cm3·g一1) Surface 1 475 230 41～50 Volatile(％) 2．O 1．0—— a弛a／(m2·g-1) min， 1．2样品的制备与辐照HDPE与EPDM在密炼机中于150‘C下预混后，加入炭黑继续混炼5 再用开炼机开炼5min．所得的复合物在140～150‘C用油压机压出直径为5cm厚为1mm的试片，保 压10 min．试样在60Coy-辐射源中于室温下在空气中进行辐照． 1．3 电阻测试方法电阻的测试在低阻区(≤10MfZ)用数字式万用表测试，在高阻区(10MG)用 ZC一36型高阻仪测试，不同温度下的电阻率是在连续升温过程中进行监测，升温速度为5。C／min． 1．4结晶度的测定结晶度采用Perkin—Elmer差示扫描量热仪进行测定，由聚合物熔化热计算出结 晶度． 2结果与讨论 2．1基料配比的影响不同配比的HDPE／EPDM共混物分别与CSF炭黑形成复合物，其室温电阻率 (n)与炭黑含量的关系如图1所示．当炭黑含量较低时，体系的电阻率变化较小，接近纯聚合物的电 阻率．当炭黑含量超过某～数值时，体系的电阻率急剧下降，此时的炭黑含量称为炭黑的渗透阈值或 临界浓度，它对应着导电通道开始形成时的炭黑浓度．由图1可见，随着EPDM含量的增加，炭黑的 临界浓度升高，并且在临界浓度附近，随炭黑含量增加电阻率下降的速度变缓．一般认为炭黑分布在 非晶区，按照这个炭黑分布模型，当HDPE／CB复合物中混入EPDM以后，由于EPDM的结晶度很 低，共混体系的结晶度降低，非晶区分数增大，炭黑在非晶区的实际浓度下降，从而使得炭黑的临界 浓度升高．但在我们的研究中，EPDM的加入使聚合物基体的结晶度显著降低，当HDPE与EPDM的 质量比分别为3／1和1／1时，体系的结晶度分别由纯HDPE的66％降至45％和31％，而其炭黑复合 收穑日期 联系人简介：陈欣方(1933年出生)，男，教授，博士生导师，主要从事高分子接枝与交联、高分子辐射化学、功能高分子等研究 万方数据万方数据 164 高等学棱化学学报