制備工藝對TiB2-CB／PE復合材料PTC性能的影響

施文照，杜曉東，詹馬驥，王夫成，郎經緯

（合肥工業大學材料科學與工程學院，合肥230009）

0 引 言

由導電添加劑與聚合物構成的有機正溫度系數（PTC，Positive Temperature Coefficient）導電材料是當前發展極為迅速的高分子基熱敏復合材料。目前，廉價的炭黑（CB）作為常見的導電填料與聚乙烯共混制備的PTC復合材料已廣泛應用于計算機、網絡、通信、電器、汽車及加熱器材等領域［1］。TiB2具有優異的導電性能、熱穩定性和較低的熱膨脹系數［2］，將其作為導電填料摻入HDPE（高密度聚乙烯）中后發現，TiB2／HDPE復合材料的PTC效應較為明顯，室溫電阻率僅約為10-2Ω·m，PTC強度可達8以上。但由于TiB2填料的粒徑較大，易導致復合材料在高溫下的電學性能穩定性較差，加之其成本高，在很大程度上限制了該類復合材料的廣泛應用。

為了降低成本和提升電學性能的穩定性，作者以TiB2為主要導電填料，并嘗試加入少量起連線搭橋作用的CB，以兩種不同密度的聚乙烯（PE）作為基體，通過進行合理的成分和加工工藝設計，采用熔融共混法制備了具有明顯PTC效應的TiB2-CB／PE復合材料，研究了熱壓工藝、退火溫度、硅烷交聯對該復合材料PTC性能的影響及其PTC機理，期望能對新型PE基熱敏復合材料的制備提供技術支撐。

1 試樣制備與試驗方法

1.1 試樣制備

試驗原料包括高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯、二硼化鈦（TiB2，粒徑為5～8μm，電阻率為14.4×10-8Ω·m，純度大于99%）、超導炭黑（CB，粒徑為33nm，密度為1.8g·cm-3）以及導電銅片。其中，高密度聚乙烯的牌號為T50-2000，熔融指數為20g·（10min）-1，密度為0.953g·cm-3，熔點為135℃，結晶度為90%；低密度聚乙烯的牌號為XJ710，熔融指數為 24g·（10min）-1，密度為0.924g·cm-3，熔點為110℃，結晶度為50%～60%。……