[发明专利]一种添加石墨烯的常温PTC材料

说明书

本发明提供一种添加石墨烯的常温PTC材料，在室温条件下，将酯类高分子化合物、烷烃类物质按照一定比例混合后加入到有机溶液体系，按照一定比例加入石墨烯混合搅拌，超声待各组分充分混合均匀后，将其涂布至基膜表面，待涂膜完全干燥后在膜两端涂布导电电极，即得。与现有技术相比，本发明提供的添加石墨烯的常温PTC材料，更加节省原材料，而且具有更低的低温电阻率和更好的柔韧性，PTC强度较现有技术持平甚至更大。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种添加石墨烯的常温PTC材料。

背景技术

PTC材料(Positive Temperature Coefficient)即正温度系数热敏材料，当达到一定温度时，其电阻值会发生突变，随温度升高而急剧升高，通常将这个突变温度称为居里温度。PTC材料在计算机、汽车、通信设备、家电以及工业控制电器设备等领域都有其应用。目前常用的PTC材料包括陶瓷基和高分子基两种，然而现有技术中这两种PTC材料的居里温度都比较高，关于常温PTC材料的研究却鲜有报道，而很多电热产品需要在较低温度下进行温度调控，显然现有PTC材料无法满足这个要求，因此有必要设计一种居里温度在常温段的PTC材料。

CN 201310543249.2公开了一种常温热控用复合PTC材料，其是以石墨粉末或炭黑、石蜡或烷烃类物质、低密度聚乙烯三种材料为原料，通过熔融混合法制备而成，其虽然能将材料的居里温度控制在-10～40℃范围，但是该方案也存在一些问题，例如，该PTC材料低温电阻率较高，而且其石墨粉末或炭黑的添加量比较大，这不仅浪费原材料及生产成本，而且势必造成材料的柔韧性降低。

CN201010225368.X公开一种高分子PTC复合材料，其是由碳纳米管和聚偏氟乙烯组成，碳纳米管在聚偏氟乙烯基体中形成了稳定的骨架结构，从而提高了复合材料的稳定性，使材料具有极低的NTC效应，但从结果上看该复合材料的室温电阻率略高。

因此，急需一种可在常温进行热控、电阻率更低的常温PTC材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种添加石墨烯的常温PTC材料，所述材料具有很低的低温电阻率，且仅需添加极少量的石墨烯即可具有良好的PTC效应。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种添加石墨烯的常温PTC材料，包括基膜和涂层，

所述涂层，按质量份数计，其包括如下组分：石墨烯0.5～2份、烷烃类物质：15～40份、酯类高分子化合物：5～20份，其余为有机溶剂。

优选地，所述涂层的各组分的重量百分含量分别为：石墨烯0.5～2wt％，烷烃类物质15～40wt％，酯类高分子化合物5～20wt％，有机溶剂为余量，各组分的重量百分含量之和为100wt％。

进一步地，所述有机溶剂为极性有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三乙胺、二甲基甲酰胺(DMF)、四氯化碳等。

进一步地，所述烷烃类物质为碳原子数在14～24之间的直链烷烃或支链烷烃中的一种，研究表明，高分子基PTC材料的居里温度通常出现在基体的熔点附近，故此处选用的烷烃类物质可将PTC材料的居里温度调节为5～50℃。优选地，所述烷烃类物质为碳原子数为14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24的直链烷烃或支链烷烃中的一种；优选为正二十烷烃、正十四烷、正二十四烷。

进一步地，所述酯类高分子化合物为聚氨酯树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂中的一种。

进一步地，所述石墨烯为通过机械剥离法或化学氧化还原法制备的层数少于5层的石墨烯粉体，少层数的石墨烯具有更加优异的导电性，更有利于形成导电网络，而且由于石墨烯比重较小，故只需加入极少量的石墨烯即可赋予材料极低的低温电阻率和更好的柔韧性。