可控自发热高分子材料研究进展.pdf

维普资讯 舟 戚 树 脂 盟 塑 料 SyntheticResinandPlastics 996年第 i3卷 ⑥ 0一 可控 自发热高分子材料的研究进展 O 2z 谢建玲 王建 王雪梅 汪浩 ／7 — _ — - ～ — — — - 一 (齐鲁石化 淄博．255400) 可控自发热高分子材料是利用炭黑填充结晶高分子材料的PTc特性．制成的具有 自动控温性能的功能高分子材 料 本文综述了该领域国内外研究状况和发展趋势．认为我国应加强此粪功能化高分子材料的研究和开发 自动控庳 兰『自已 1 前言I’’’ 并且该发热材料具有 自动控温特性 即当发热温 1957年Harman发现掺杂钛酸钡的钐在居里 度超过临界温度后．复合材料电阻突然上升，电 温度出现电阻突然增大的现象，地命名为正温度 路 自动切断，从而起到过热保护或恒温控制作 系 数 现 象 ， 即 PTC(positive temperature 用。 coefficient)效应 随后，Andrich的研究表明此 娄PTC材料有可能用在诸如可控温加热器、限流 2 国外研究概况 器，传感器等方面，并很快得到了工业化证实 2．1 PTC现象的机理 ‘ 美国 日本及欧洲诸国竞相开发这种PTC陶瓷材 研究人员已经提出了许多理论解释炭黑填充 料，并迅速推 向市场 ．生产 了如婴儿食品加热 高聚物的导电性 集中的观点是支持 电子流动理 器，电视屏幕去磁系统和汽车的自动阻气 门等。 论 J．炭黑粒子必须接触 (导电通道学说” ’)． 尽管这类材判的研究已经取得很大的进展．但 由 或被分离成非常小的距离 ( 隧道效应学说’ J 于存在工艺复杂、成本高、PTC强度低等问题． 和 场致发射学说 “ ) 人们 已经从理论上汁 陶瓷 PTC材判的开发应用受到了一定限制。因 算了炭黑聚集体间的距离必须小于 10mn，这样才 此，人们做 了大量的工作寻找功能强、成本低的 能达到电子流动以通过绝缘高聚物的势垒lJ 而 PTC材制．以替代陶瓷PTC材料。最成功的工作 炭黑结构、填充量、聚集体尺寸、形状和孔隙度 是发现添加炭黑的结晶高聚物．在一定条件下显 等因素都影响炭黑聚集体之 的距离．从而也影 示PTC现象．出现PTC现象的转变温度 (类似 响导电率 于陶瓷PTC材料的居里温度)稍低于该结晶聚合 到 目前为止．描述 PTC现象的理论不完善． 物熔融温度 在该转变温度下．复合材料的电阻 比较得到公认的是 Kohler、Ohe和Meyer3种 迅速增大至一极限值 理论 可控 自发热高分子材料正是利用炭黑填充结 a．Kohler理论[I1] 晶高聚物出现的PTC效应、将电能转换成热能． 早在 1966年Kohler就提出了PTC材料的热 膨胀理论，他认为炭黑最初在聚合物中形成导电 作 者 简 介 链产生导电通路而导电，当材料变热时导电粒子 诫建玲 女，1963年出生．1985年毕业于山东大 间距离增大，从而使电阻升高．在熔点由于聚合 学物理系、1988年获山东大学理学硕士学位 (非晶惑敲