炭黑填充聚合物基PTC材料的研究进展.pdf

《炭黑填充聚合物基PTC材料的研究进展.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《炭黑填充聚合物基PTC材料的研究进展.pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、专论 综述 弹 性 体，20 04 0 2 25，14(1)：5 1 5 6 C l1lN A E L A S T O M E R lC S 炭黑填充聚合物基 P T C材料的研究进展 林海 平。，赵 文元。，陈滇 宝 (1 青 岛大学 化学化工学院，山东 青岛 2 6 6 0 7 1；2 青 岛科技大学 高分子科学与工程学院，山东 青 岛 2 6 6 0 4 2)摘要：对炭黑填充聚合物基 P T C材料进行 了较为全 面的论述，介 绍 了此类材料 的导 电机理，总结 了影响其 P T C效应的主要 因素 并对该材料的应 用和发展方 向进行 了详细的讨论。关键词：下温度 系数；聚合物基 P T

2、 C材料；导 电填料；炭黑 中图分类号：O 6 3 l 文献标识码：A 文章 编号：1 0 0 5 3 l 7 4(2 0 0 4)O l 一 0 0 5 l O 6 P T C材 料是 一种具有 正 温度 系数(P o s i t i v e T e mp e r a t u r e C o e f f i c i e n t)的 电 阻 材 料。在 一 定 转 变温度下，这种材料能在很窄的温度范围内使其 电阻迅速增加好 几个数量级，发生(半)导体 绝缘 体的相互转变，利用其电阻对温度的依赖性 可 用于制备 自限温加热器、过电流保护元件 以及热 敏传感器等。目前，国内外使用的 P T C材料

3、主要 分 为两 大类：一 类 是 以 B a T i O 3，V O 3为主 的 陶 瓷 类 P T C材料，另一类是有机高分子聚合物与导电 材料组成的有机复合 P T C材料L 2 J。尽管 陶瓷类 P T C材料用途十分广泛，但其性脆，生产工 艺复 杂，加工成 型困难，制造 成本 高，故 价格较 贵 J。而聚合 物基 P T C材 料 原 料 易 得，价 格 便 宜，加 工 成型简单，室温电阻率低，同时又具有高分子材料 的许多优异性能，因而 日益受到人们 的重视。除 在化工、石油管道、阀门等方面广泛应用的降凝 防 堵加热带及 自控温加热 电缆外，还可以成型制备 各类小型电子元 器件用 于电

4、子 电路 限流保护、时 间延迟、温度传感等，在电子信息领域拥有广阔的 发 展前 景。聚合物基 P T C材料按其填充粒子的不同可 分 为聚 合 物一 碳 素 系(导 电 炭 黑、石 墨、碳 纤 维)P T C材料和聚合物一 金属系(金属及其导电化 合 物)P T C材料。据研究报道 ，单独 以金属 系分 散体来填充聚合物形成聚合物基 P T C材 料时所 收稿 日期：2 0 0 3 0 7 2 2 作者 简介：林海 平(1 9 8 0一)，男，山东青 岛人，现在英 国利 物南谱大学 化学 专业 在 读硕 士研 究 生，主要 研 究功 能新 材 料。*通讯联 系人，电话：0 5 3 2 4 0

5、2 2 9 2 6。需 添加 的金 属 填 充量 很 大，不仅 成 本 较 高 而 且 对 复合材 料 的力 学性 能 影 响较 大，不 利 于复 合 材 料 的加工和制作。相比之下，聚合物一碳素系 P T C 材料 在宽 广 范 围 内力 学 性 能 可 调，P T C强 度 大，易加工、成本 低，故 发展极 为迅 速L 4 J。而在碳 系 填料中，由于石墨的晶体结构 由六方形面层分子 组成，面层 间间距较大，仅存在微弱的范德华力，每个 层面 内 电子 可 以 自由移 动，而 面 层 间 电子 移 动 困难，所 以 石 墨导 电 具 有 明 显 的 方 向 性；而 炭黑 分散 性、导 电性俱

6、 佳，同时 又是一 种 耐热性 抗 氧剂 和 光 屏 蔽 性，对 防 止 聚 合 物 老 化 有 利L 7 J，因此受 到广 泛 的重视。聚合物 一 炭黑 P T C复 合 材 料 以 聚合 物 树 脂 为母体，导 电性 的炭 黑 粒子分 散 于其 中，当炭黑 粒 子浓度超过某一临界值时，形成导电网络，材料的 电阻率迅速下降，使其在室温下具有一定 的导 电 性。当温度升高到一定程度，如接近聚合物 晶体 熔点时，材料电阻率急剧升高，可增大 5 一l 0个数 量级，成高阻状 态，呈现 P T C效应。其最高电阻 率和室温 电 阻率 的 比值 p p 2 5 称为 P T C强 度。1 炭黑填 充

7、聚合 物 P T C 复合材 料 的导 电 机 理 关 于炭 黑 填 充 聚 合 P T C材 料 的 特 性 机 理 人 们进行 了大量研究，提出了许多机理和理论模型。但至今还没有一种明确、统一 的理论能够得到非 常广泛的认可，这里介绍几种 比较有影响的理论 模 型：维普资讯 http:/ 5 2 1 4 爸 l 9 6 6年 K o h l e r 提 出，P 3、C效 应 的产 生是 由 导电填 料 和聚合 物 基体 的热 膨胀 系数 的差 别 引起 的：导 电 炭黑 粒子 分散 于 聚合物 中相 互接 触形 成 导 电链，随 温 度 的 升高，聚合 物 基 体体 积膨 胀，导 电粒 问

8、距离逐渐增大，当达到聚合物 晶相的熔 点时，聚合 物 体 积 突然 增 大，导 电 链破 裂，材料 呈 现 高阻状 态，出现 P T C现 象。但 是 该模 型不 能 解 释下 列现 象 j：(1)将 试 样 拉 伸 使 其 尺 寸 变 化 与 熔 融 时 相 一 致，复 合 材 料 的 电 阻 只 有 微 小 变 化；(2)在无 定形 聚 合 物 中，温 度 升 高 时，电 阻却 没 有 增加；(3)按 照该 模 型，电 阻 的变 化 应 直 接 是熔 点 时 体积 变 化 的函数，但实 验得 不到 这种 关 系。Oh e l】0 J 认 为分 散 的 炭黑 粒 子 并 不 互 相接 触，而

9、是彼 此靠 近，材 料 的 导 电性 主要 取 决 于 导 电 粒 子 间 的隧 道效 应。低温 时，炭 黑粒 子均 匀 分散，粒 子 间距 很小，能 够 产 生 显 著 的 隧道 效 应 从 而 表 现 出导 电性。高 温时，由于基 体的 热膨胀，使粒子 的 分布 变得 不均 匀，尽管 平均距 离 变化不 大，但 相 当 部分 的粒 子间 距 离增 大 到无 法 产 生 隧 道 效 应，电 阻增大。若 温度 达到聚合物 晶体熔点后 继续升 温，复合材料的电阻率会随温度的升高而下降，即 出现 N TC(负温度系数)效应。这种现象被认 为 是 由于聚 合物 晶体 熔 融 后 流动 性 增 大，剪

10、 切力 减 小，原本 分 散 的炭黑 粒子 发生迁 移，重新 形成 导 电 通路，使电阻率下降J。1 9 9 3年，H M A l l a k I 1 2 j 研究 了聚 合 物一 炭黑 复合 材料 的伏 安 特 性，实验 表 明在 室 温 和 熔 点 以 上，电压和 电 流都呈 线性 关 系，显示 出 良好 的 欧姆 特性，据此，他认为该复合体系的电导不是隧道电 导。根据欧姆导电模 型，由于聚合物 晶相 中分子 链的有序程度高，且导电炭黑粒子尺寸 和高分子 晶胞 尺寸 相差 很大，难 以匹 配，故 大部 分 炭黑 粒子 被 排斥 到 非 晶 相 中，形 成 导 电通 路。当温 度 升 高 接

11、近熔点时，晶相开始向非晶相转变，聚合物体积 发生 膨胀，新 形成 的非 晶相(不 含或 只含 有极 少量 炭黑)之间间隙大大减小，将原有 的导 电链阻断，材料电导率增大，呈现 P T C效应。继续升温至熔 点 以上，聚合 物 流 动性 增 大，炭 黑 运 动 变 得 容 易。由于熔 融 态 聚合 物 和 炭 黑 粒子 之 间润 湿 性 差，而 炭黑粒 子 间 又有 较 强 的 附 聚 力，所 以 被 聚 合 物 的 体积膨胀隔开的炭黑粒子发生附聚，形成新的导 电链，使材料导电率下降，呈现 NT C效应 1 3 3。K l a s o n和 K u b a t 于 l 9 7 8年提 出 炭粒

12、聚集 态 结 构 变化 硬迁 f j；型。起 初，炭 黑 粒 0 丁受 晶 相排 斥而 分 散 征 相 中，形 成导 电通 路 熔 点 时，品桕 向非 品卞 H 转 变，破 坏 了炭黑 粒子 有 的聚 集 结 沟，炭黑 粒子 形成 更 加均 匀 的分散，使 电阻增 大，呈 现 P T C效 应。继 续 升 温，炭 黑 粒子 运 动加 剧，形 成 极 不 均 匀 的 分布，构成 新 的 导 电通 路，电 阻 降低，呈 现 NT C效应 B e c k、Na r k i s等 提 H j L场 发 射 理 论，他 们 认 为，在 复合 体 系 中，被 基体 聚合 物 所分离 开 的导 电 粒子 受

13、通 电电 流 作 用 而 产 生 高 强 度电 场，并 进 一 步 产生发 射 电流 而导 电。在填 充 炭黑量 大 的情况 下，体系表现为欧姆特性；在填充炭黑量小的情况 下，体系 强烈 地偏 离欧 姆 规律 一 。2影 响炭 黑填 充聚合物 P T C效应的 因素 2 1 炭 黑粒 子 的影 响 炭黑 粒 子 的 填 充量 对 聚 合物 基 P T C材 料 的 电阻及 其 P T C效 应 均有 很 大 影 响。大 量 实 验 表 明：对于 P T C复合材料，无论采用何种聚合物或 导电填料，复合导电体 系都会出现“渗滤阀值”现 象，即随着导电填料浓度逐渐增加，电导率先是缓 慢 增 大，达

14、 到某 一 临 界 浓 度“阀值”后 随浓 度 增 加 电导 率急剧 增 大(十个 数量 级 以上)l】，此 后再 加 入填料体系电导率趋于不变。最大的 P T C强度 发生在填料的渗滤阀值附近。这可 以解释为：低填 料浓 度 时，炭黑粒 子 间距 离较 大，不 能有 效形 成导电网络，电阻太高；随着浓度增加，粒子间距 离 逐 渐缩小，在 临 界浓度 时，炭黑 的填 充量 保证 了 导电网络的形成，若继续增加炭黑含量，粒子之间 进一 步 接近，当 温 度 升 高 时 导 电粒 子 间 距 离 拉 不 开，电阻变 化不 够 显著，P T C强度 太小 。所 以，要获得良好 的 P T C强度，必

15、须控制合适的炭黑浓 度。实验表 明，粒 度 较 小、空 隙 较 多 的 高 结 构 炭 黑，粒子间相互 作用较强，比较容易形成导 电通 路，但当聚合物体积膨胀时，粒子间距离不容易被 拉大，因此 P T C强度 较小；相 反，粒子 问相 互 作用 较 弱 的 低 结 构 炭 黑，可 以 产 生 较 大 的 P T C 强 度 。最后 是 炭黑 粒子 的表 面化学结 构 的影 响：粒 子 表 面 的氧 化性 集 团 如 羟基、羰 基、羧 基 等，能 够 捕捉 电子，对 自由电子的迁移有很大阻碍作用 使 颗 粒 间 接 触 电 阻 变 大 从 而 降 低 材 料 的 导 电 维普资讯 http:/

16、第 1 期 杨海平，等 炭黑填 充聚合物基 P T C材料的发展研究进展 5 3 性l J。2 2聚合物 基体 的 影 响 通过 以 往 的 研 究 J，以结 晶 性 聚 合 物(如 P E、P P、E VA等)为 基 体 的复 合 材料 有 较 好 的 P T C强度，而且结晶度越高，导电率越好，P TC强 度 越大；而 以非 晶聚 合 物(如 P S、P MMA 等)为 基 体的复合材料 P T C强度较小。我们知道，复合体 系 中，导 电 炭黑 优先 聚集 在 聚合 物的非 晶部 分，结 晶度大时，相 同量的炭黑使非晶部 分获得相对大 的导电填料量，表现 出较好 的导 电率。当温度升 高

17、达到熔点时，结晶度高的聚合物熔融时发生的 体积变化大，显示 出更好的 P T C特性。同时，聚 合物基 本 的类 型也 决定 了聚合 物与 炭黑 粒子 间的 相互作用力，进而影 响复合材料的 P T C效应。如 果聚合物分子和炭黑粒子之间有较强的化学吸附 作用，熔点时，炭黑聚集体不容易在聚合物熔融过 程中发生附聚，使该复合材料具有较稳定的 P T C 特性。反之，材料的 P T C效应稳定性差u 。2 3加 工 工艺的 影 响 聚合物基 P T C材料的加工工艺 主要分为制 备工艺(混炼、成型等)和材料后处理(热处理、交 联等)。二者都会对 P T C材料的性能有重要 的影 响。因此，在 聚

18、合 物 和 导 电炭 黑 的种 类 一 定 的情 况 下，选 择 合适 的加 工 工艺 至关 重要。聚合物基 P T C材料的主要制备 方法有干混 法、溶剂法、混炼法。干混 法操作最简单，但要求 聚合物必须是粉末，而且导电粒子不易分散均匀。制得的材料均匀性 和 P T C性通常不佳。溶 剂法 是将导 电填 料 和 聚 合 物 溶 液 均 匀 混 合，在一 定 温 度下 将溶 剂蒸 发掉，得 到 聚合 物一 导 电微粒 膜，再 将 膜 切碎，压 成 片 状。溶 剂法 制 得 的 材 料 均 匀性 和稳定性都比较好，但其 P T C强度却 比较差_ l。在实 际生 产及 科 学 研 究 中，通 常

19、采 用 的都 是 混 炼 法。在 混炼 过 程 中，为 了 保 证 复 合 材 料 均 匀 性、导 电性 以及 力 学 性 能，应 当注 意 对 混 炼 的 时 间、混炼 温度 和加料方式 的控 制。研究表 明J，随 混炼时 间 的延 长，电导 率 迅速 上升，达 到一 个峰 值后反而下 降；提高熔 融混炼温度可以降低体 系 的表面粘度，从而降低混合过程 中的剪切力，减少 对 炭黑结 构 的破 坏，利 于 其 形 成 更 为 完 善 的 导 电 网络。但混炼温度也并非越高越好，过高的温度 会加速某些副反应(降解、交联)的发生，从而降低 材料的性能。此外，过高 的混炼温度和过长的混 炼 时 间也

20、会 加 速材 料 的老 化 速 度，引 起 材料 的老 化 变性。总之，在保 证 炭黑 均匀 分散 的 条件 下，应 使 剪 切力 尽可 能小，混炼 时 间 尽可 能 短 。对 于 多组份的复合填充体 系，为 了保证能够形成导 电 网络，炭 黑应 先 和 粘度 小、含 量 占优 的组 分混 合，以避 免形 成海 岛结 构，阻碍 导 电通路 的形 成 _ 2 。采用 不 同的成 型方 法，导 电填 料 在 聚合 物 中 的分 散程 度 和所受 的剪 切力 大小 不 同。通常 剪切 力大 的成 型方 法 获 得 的制 品 导 电性 差，按 材料 导 电性 强 弱 顺 序，模 压 挤 出 注 射 吹

21、 膜 流 延 2。适当的热处理和交联都会使材料的稳定性和 P T C效应得 到提 高。人们通常选择 略低于 聚合 物熔点的温度进行一定时间的热处理，这样能够 释放材料加工成 型时 留下的残余应力，使导电填 料 的 网络结 构 得到 调整，导 电性增 加；同时 热处 理 过程也会使聚合物基体 的结 晶更加完善，随着结 晶度的提高，基体融 限范围变 窄，熔点时，体积膨 胀更为显著，可获得更大的 P T C强度L 2 引。当温 度升 到熔 点 以上 时，在 未交 联 或 交 联 不 够充分的聚合物基 P T C材料中，导电炭黑粒子在 聚合物熔体中发生移动，重新凝聚、重排形成新的 导电通路，材料这种结

22、构的变化不仅会导致 NT C 效应 的产生，而且当温度下降后，炭黑粒子也很难 回到其 原来 的位 置，严 重 影 响 了材 料 的 使 用。因 此，对 于结 晶 聚合物，使其 进 行一 定 程度 的交联 是 必要 的。N a r k i s 曾用硅烷使炭黑填充高密度聚乙 烯 发 生 交 联，成 功 地 消 除 了 NT C效应。这可 以解释为：一部分炭黑粒子可能与聚合物基体发 生反应，被固定在原有位置，另一部分由于聚合物 三维 交联 网络 的 形 成，可 供 炭 黑 粒 子 自由移 动 的 空 间明 显缩 小。这 样，就 可 以有 效 地 抑 制 炭 黑 粒 子高 温下 的重新凝 聚 和重排，

23、提 高材 料的稳 定 性 2 。3 炭 黑填充聚合物 P T C材料 的稳定化 对聚合物基 P T C材料进行稳定化主要是 由 于 以下 三 个 原 因：(1)当温 度 升 高 超 过 聚合 物 基 体 的熔点 时，材料 会 出现 NT C现 象，这 对 材料 的 安全 使用 是 一 个巨大 的威 胁。(2)材 料在 长 时 间 通 电后 其 P T C强 度 逐 渐 衰 减。(3)经 反 复 多 次 通 电使 用，材料 的 P T C效应 也会 越 来越 弱。其 中(2)、(3)两方面都会影响材料 的使用寿命。之 维普资讯 http:/ 5 4 弹 性 体 第 1 4卷 所 以会 出 现 以

24、上 三 种情 况，其 根 本 原 因 都 是 由于 材料 的结构 发 生 了 变 化，而变 化 最 为 显 著 的 就 是 炭黑 粒子 的位 置发 生 了不可逆 移动 以及 聚 合物 基 体 的老化、降 解。所 以，各方 面 的研 究 重点 也都 放 到 了这两 个方 面 上。3 1 交 联 聚合物交联后形成的网络很大程度上可以限 制 和阻碍 导 电炭 黑 粒 子 的运 动，从 而提 高 材 料 的 稳定 性。目前 主要 的 交 联方 法 有 过 氧 化 物 交 联、硅烷交联、光化学交联和辐射交联。其 中，辐射交 联不 仅 使高 分子 链 之 间、高 分子 和 炭黑 之 间 以及 炭黑 之 间

25、发 生交 联，而且 能 将 当 时 的导 电结 构 固 定 下来，所 以在研 究 中被广 泛 使用-2 。虽 然辐 射 交联是一种行之有效 的提高 P T C材料稳定性 的 方 法，但 是 随着 辐射 量的加 大，材 料 的 电阻率 也 随 之增加-2 。因此，选择合适的交联条件也非常重 要。3 2聚合 物基体 和炭 黑表 面 的改性 炭 黑 之间有 较强 的 附聚力，容易 聚集，因此 只 要通过聚合物基体或炭黑表面的改性 以增加聚合 物一炭黑之间的作用力，也可以降低炭黑粒子 的 运动能力，提高材料的稳定性 。对炭黑表面进 行改 性 的方 法 有：表 面 化学 接 枝、表 面 化学 氧化、表面

26、等离子体处理、偶联剂或处理 剂处理。对 聚 合物基体改性的方法主要有：在高分子链末 端接 枝能 与炭 黑表 面官 能 团或 化学 交联 剂官 能 团相 互 作用的官能团；共 聚合改性和等离 子处理。值得 注意 的是，尽管 通 过 这种 改 性 可 以提 高 聚 合 物 基 体和炭黑粒子之间的相互作用力，但同时也妨碍 了炭黑 粒子 自身 凝 聚 形成 导 电 网络 ，即 为 了 达到相同的电导率，炭黑的填充量要更 大一些才 可 以。3 3 增加 聚 合物基 体 的粘度 在炭黑填充的聚合物 P T C材料 中，通过加人 熔融指数低的第三组份可以引起聚合物基体粘度 的增加从而 降低炭黑粒子的流动 引

27、。哈尔滨理 工大 学 的 苏 战 排 研 究 了超 高 分 子 量 聚 乙 烯(uHMWP E)对炭 黑填充 聚丙 烯 P T C材料 的稳 定 作用。结 果表 明 当 P P UHMWP E的质 量 比等 于 或小于 3 7时，复合物几乎没有 NT C效应，而且 其热 循环 性 能也很 好【2 9 。3 4添加 稳 定剂 由于 P T C复合材料中存在缺陷和杂质，使用 过程 中容 易 产 生 局 部 过 热，严 重 时 会 发 生“热 崩 溃”而加 速 老化。因 此，除 了加 人 必要 的抗氧 化剂 之 外，添加 一 些 相 变热 焓 值 大 的稳 定 剂 可 以有 效 地消除局部过热现象，

28、从 而提高材料在较高温度 下 P T C效应 的稳 定 性-】j。4 炭 黑填 充聚合物 P T C材料 的应用 从 近年来 的研 究 和 应 用 实例 来 看，炭 黑 填 充 聚合物 P T C材料主要用于 自限温加热器和过 电 流保 护装置 中。4 1 自限温加 热器 有 P T C特性的复合材料，由于它的 自控温加 热能 力，可 制成 自限温加 热带，广泛应用 于石 油输 送管道、天然气阀门、化工流体管道的降凝防堵以 及高寒地区电线 电缆 的保温防脆-3 。此外，还可 以用 于道路 和道路 标 志、机 场 的融 雪，公 共场 所及设施的恒温、养殖业和种植业 的恒温等-2 。与传统的电阻丝

29、及蒸汽加热相比，聚合物 P T C材 料能 自动 控制 加热 的 温度，更 为“智 能化”：可任 意 加工成型各种形状，并可 以任意截取、连接；随体 系 温度 自动调 节输 出功 率，无需 其他 附加设 备；节 约能源，使用方便、安全-2 。4 2过 电流 保护装 置 可应用 P T C材料制成 的元件串联在电路中，一旦电路出现故障，电流过大，引起温度过高时，元件 电阻相应 增 大，能 及 时 阻断 电路 起 到保 险 丝 的作用，而 当电路恢 复 正 常后，元 件又呈 现导通 状 态，电路 可继 续 工 作。与 传 统 的熔 断 型保 险 丝 相 比，P T C材料元件安全可靠，可反复多次使

30、用，寿 命长。并且当电路修复后，即可 自动正常工作，无 需手动更换，尤其适合一些精密不易开启的仪器、仪 表 。4 3其它应 用 除以上两 种最 重 要 的应 用 以外，聚合 物 P T C 材 料 还可 用 于 电磁 波 屏 蔽、抗 静 电、地 板加 热、暖 房用护墙板、时间延迟、温度传感等方面。是一类 具 有广 泛应 用前 景 的功 能材 料。5 炭 黑填 充聚合物 P T C材料 的发展方 向 尽 管 P T C材料 应 用 已经 十分广 泛，但其 依 然 有很多地方不尽人 意，有待于原有性能 的进一步 提高和新产品的开发。以下介绍该领域研究中值 得 进 一步开 发 的主 要几 个 方面。

31、维普资讯 http:/ 第 1 期 杨海 平，等 炭黑填充聚合物基 P T C材 料的发展研究进展 5 5 5 1 在 保持 或提 高材 料导 电能 力的 情况 下 降低 炭黑 用量 采用共混聚合物作为基体比单一聚合物做基 体更有利于降低炭黑的填充量，因为在共混体系 中，填料较多的进入亲和力较大的高聚物相中，使 得局 部浓 度升 高，更容 易形 成导 电 网络，炭 黑 量一 定 的情 况 下，获得 更低 的 电导率。在聚合物一 炭黑复合体系中添加合适的金属 系分散 体 组成 新 型 的三 元 复合 材料，既利 用 了金 属分 散 系填 料导 电率 高 的优点 又保 持 了材料 良好 的力学 性

32、 能和 加 工 性 能 _ 2 ，也 是 一 种 非 常有 前 途 的改 进方 法。除通过各种手段提高炭黑本 身的导 电率外，也可以在炭黑填充的聚合物体系中混入少量的碳 纤维。在复合体 系中碳纤维提供远程导 电。炭黑 不仅 提 供近程 导 电而 且对 相邻 碳纤 维 的搭接 起 了“桥接”的作用，十分有利 于形成导 电网络从 而降 低材料的电阻率_ 3 。5 2 开 发非 结 晶性 聚合 物为 基体 的 P T C材料 尽管用结 晶性聚合物制作 P T C材料有很多 优势，但它们也存在一些不足之处。比如使用的开 关温度 高(受聚合物熔点或软化点控制)；室温及 较低温度下都是硬材料；有 明显的热

33、滞后现象等。这些 均局 限 了 材料 的应 用 范 围，所 以开 发 以非 结 晶性聚合物为基体的 P T C材料具有十分重要 的 意 义【1 6 。6 结 论 在 以绿 色、环 保、节 能 为 主题 的今 天，炭 黑 填 充聚合物 P T C材料 以其优异性能和广泛的应用 前景已经受到了国内外广大研究工作者的青睐。目前，美、英、法、日、德等国家在该领域 的研究处 于国际领先地位。我国的石油、化工、邮电等部 门 对聚合物基 P T C复合材料的需求很大。因此对该 材料进行的深入的理论研究 以及新产 品的拓展性 的开发都具有重要的科学意义及经济价值。参 考 文 献：2 3 余钢 章明秋，增汉 民

34、 炭 黑 聚烯烃 导 电复合 材料 P TC效 应的稳定化 J 高分子材料科学与工程，1 9 9 8，1 4(3)：5、易回阳，肖建 中、金属 及其化 合物填 充聚 合 P T C材料 的研 究进 展 J 现代塑料加工应用，2 0 0 1，1 3(6)：4 8 朱盈 权 P T C热敏电阻 的现状与 发展趋 势(续 一)J 电子 元件与材料，2 0 0 2，2 1(7)：2 42 6 4 罗延龄，张立基，王庚超，张 志平温度 记忆 型有机 P T C导 电材料发展概况 J 兰化科技 1 4(3)：1 7 5 5 王钧，杨小莉，刘东，王翔，王 略 碳纤维 增强复 合材料 电阻 率 温度特性研究

35、J 武汉理工 大学学报，2 0 0 1，2 3(1 2)：5 6 浦子荣，等 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方 法 P 中国专利：9 4 1 1 8 7 7 3 6 C N：1 1 2 4 9 0 7 A 1 9 9 91 2 一O 6 7 董小武，李长江 聚合物 炭黑复合材料 P T C特性的理论研 究进展 J 高分子材料科 学与工程，1 9 9 2，(6)：8 9 8 汤浩，陈欣方，罗云 霞 复合 型导电高分 子材料 导电机理 研 究及电阻率计算 J 高分子材料科学 与工程，1 9 9 6，1 2(2)：1 9 席保峰，刘辅 宜，徐传 骧 聚 合物 炭黑 复合材 料 P T C特性 的理

36、论研究进展 J 高分子材料科学 与工程，1 9 9 1，1 5(6)：2 5 1 O Oh e K，N a t i o Y A n e w r e s i s t o r h a v i n g a n a n o ma l o u s l y l a r g e p o s it i v e t e mp e r a t u r e c o e f f i c ie n t J J a p a n e s e J Ap p 1 P h y s ，1 9 7 1，1 0(1)：9 9 1 1 贾文涛，陈欣方 具 有 P T C效应 的导电 高分子 复合材 料的 研究及应用 J 材料导报，1 9

37、 9 4，(1)：7 2 7 4 【l 2 j A ll a k H K，B r i n k ma n A W，Wo o d s J I V c h a r a c t e r i s t i c s o f c a r b o n b la c k l o a d e d c r y s t a l l i n e p o l y e t h y l e n e J J Ma s t e r S c i (UK)，1 9 9 3 2 8：1 1 7 1 3 李群荣，张聪，李 威，姚 思德 高分子 P T C材料 的进展 与发 展趋势 J 科技动态，2 0 0 1，2 0(4)：3 0 1 4

38、 X i a o S u Y i，L i e S h e n，Yi P a n T h e r m a l v o l u me e x p a n s i o n i n p o l y me r i c P T C c o m p o s i t e s：a t h e o r e t i c al a p p r o a c h J Co mp o s i t e s S c i e n c e a n d Te c hn o l o g y，2 0 01，6 1：9 4 9 1 5 沈烈，徐建文，盖小苏 体 积膨胀 的稀释作用 对聚合 物基导 电复合材料 P T C效 应 的影响 J

39、复 合材料 学报，2 0 0 1，1 8 (3)：3 4 1 6 万影，张力，闻获江 丁腈橡胶 导电粒子复合材料的正温 度 系数(P T C)特性 J 材料开发与应用，1 9 9 7，1 2(6)：1 6 1 7 宣兆龙，易建政，杜仕 国，张立峰 P TC型炭黑 高聚物导 电 复合材料 的研究 J 化学进展，2 0 0 0(2)：4 7 1 8 黄英，李郁忠 炭黑 聚烯烃导 电复合材料 P T C效应 的研 究 J 塑料科技，2 0 0 1，(1)：4 1 9 Ha o T a n g，X i n F a n g C h e n，Yu n X i a L u o E l e c t r i c

40、 al a n d d y n a mic mech a n ic al b e h a v i o r o f c a r b o n b l a c k f i l l e d p o l y me r c o mp o s i t e s J E u r P o i y m J ，1 9 9 6，3 2(8)：9 6 3 2 O 丁小斌，等 聚合物 P TC材料的研究 与应用 J 电子元件与 材料，1 9 9 5，1 4(3)：2 0 2 1 夏英，林立华 聚合物基 P T C热敏材料的研究 J 弹性体，2 0 0 2 1 2(5)：5 8 【2 2 Ya n l in g L u o，

41、Ge n g C h a o Wa n g，B i n g y u Z h a n g，Z h i p i n g Z h a n g Th e i n flu e n c e o f c r y s t a l l i n e a n d a g g r e g a t e s t r u c t u r e o n P TC c h a r a c t e r i s t ic o f c o n d u c t i v e p o l y e t h y l e n e c a r b o n b l a c k c o mp o-s i t e J E u r P o l y m J

42、，1 9 9 8，3 4(8)：1 2 2 1 1 2 3 J i Yu n F e n g，C h i Mi n g Ch a n D o u b l e p o s i t i v e t e m p e r a t u r e c o e f f ic i e n t e f f ec t s o f c a r b o n b l a c k f e l l e d p o l y me r b l e n d s c o n t a i n i n g t w o s e m i c r y s t a l l i n e p o l y me r s J P o l y m e r

43、，2 0 0 0(41)：4 5 5 9 2 4 张华明，刘光耀，陈川，等、导 电炭黑 乙烯 醋酸乙烯共 聚物 复合物稳 定性研 究 J 功能材料，1 9 9 8，2 9(4)：4 2 9 2 5 李景庆，张爽男，许 晓秋，田晓明，于万里 聚合物 P T C材料 维普资讯 http:/ 5 6 1 4巷 的老化失效规律研究 J 中国塑料，2 0 0 2，1 6(7)：4 3 2 6 谢建玲，王雪梅，汪浩 炭黑填充聚 乙烯 P T C效应及其稳定 性 J 高分 子材料科学与工程，2 0 0 2，I 8(2)：8 6 2 7 王洪涛，王晓玲 化学接枝法提高 C B HD P E P T C材 料的

44、稳 定性研究 J 物理测试，2 0 0 2，(4)：4 【2 8 j Y B i n，C X u，D z h u，M Ma l s u o E l e c t r i c a l p r o p e r t i e s o f p o l y e t h y l e n e a n d c a r b o n b l a c k p a r t i c le b l e n d s p r e p a r e d b y g e l a t i o n c r y s t a l l i z a t i o n f r o m s o l u t i o n J C a r b o n，2 0

45、 0 2，(4 0)：l 9 5 2 9 苏战排，李 长 I门，#宝 贵 H L I、的稳定作 月 j J 现代塑料加 I l 对 fl-【川 C复 t 料 2 0()1 1 3(5)：l 3 0 菔光能，陈志澜，谢 友 f f J，虞烈 订 P 1【持 n：J l j 润 滑导电塑料：J 机械科学与技术，1 9 9 9，1 8 f 5)：8 1 9 3 1 碳 洪生，f_ I 辉，李忠，李兀，1：剑 高密度聚乙 嗬 炭黑 白限 温发热 管的电热特 性 J 塑料工业，2 0 0 2，3 0(2)：3 9 3 2 张怕生 共混高聚物 炭黑复合材料 的导电规 律 J 现 代塑 料 加 工 应 片

46、j，1 9 9 6，8(3)：5 96 2 3 3 沈烈，徐建文，盖 小苏 聚 乙 唏 炭 黑 碳纤 维 复合材料阻 温 特性 J 复合材料学报，2 0 0 I，1 8(3)：1 8 S t ud y o n t he de v e l o p me nt o f PTC p o l y m e r ma t e r i a l f i l l e d c a r b o n b l a c k LI N Ha i pi n g。，ZHAO W e n y u a n。，CHEN Di a n b a o (1 C o l l e g e o f C h e mi s t r y，Q i n

47、g d a o U n i v e r s i t)，Q i n g d a o 2 6 6 0 7 1，C h i n a；2 I n s t i t u t e of p o l y me r s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y，U n i v e r s i t y of S c i e n c e c t n d T e c h n o l o g y a t Qi n g d a o，Q i n g d a o 2 6 6 0 4 2，C h i n a)Ab s t r a c t：Ca r b on bl a c k f i l l e

48、 d p o l yme r c o mp o s i t e s h a v e t h e c h a r a c t e r i s t i c o f po s i t i v e t e mp e r a t ur e c o e f f i c i e n t(P TC)e f f e c t Th i s p a p e r i s d e v o t e d t o t h e i n t r o d u c t i o n o f c o n d u c t i o n me c h a n i s ms，ma i n f a c t o r s wh i c h ha v

49、e g r e a t i n f l u e n c e o n PTC e f f e c t s，i mp o r t a n t a p pl i c a t i o n s a s we l l a s t h e t r e n d s o f d e v e l o pme n t o f t h i s k i n d o f PTC p o l y me r ma t e r i a 1 Ke y wo r d s：po s i t i v e t emp e r a t u r e c o e f f i c i en t；PTC p o l yme r ma t e r

50、i a l；c o n d u c t i n g f i l l e r；c a r b o n b l a c k p 国 外 简 讯i 1 掰 横滨公司推出静音轮胎 横滨橡胶公司最近研发 出了高级轿车用新产 品静音 轮胎(D N A d B 5 0 1)，该 产 品具 有 良好 的静 音性 和节 约 燃料 性 能，品 种 多达 2 2个，规格 包 括 l 8 5 6 5 Rl 4 8 6 H 2 3 5 4 5 R l 7 9 3 W，准 备 在 2 0 0 4 年 2月在 E t 本国内投放市场，销售 目标预计 7 0万 条。该新产品除了高静音性和节 约燃料性 能外，还有很好的抗湿滑性