本發明涉及一種復合材料，尤其涉及一種耐輻射PTC高分子復合材料及其制備方法。

背景技術：

復合型導電高分子材料因其在電子電器、國防、航空、軍事等領域的廣泛應用，受到研究者的普遍關注，對國民經濟發展產生了深遠影響。復合型導電高分子材料的一個重要特性就是其電阻率隨導電填料體積分數的增加而呈現非線性的遞減，當導電填料體積分數增大到某一臨界值時，復合材料的電阻率突然減小，變化幅度可達10個數量級以上，此時導電填料體積分數的臨界值被稱為逾滲閾值，之后材料電阻隨導電填料體積分數增加降低緩慢。

自控溫發熱材料是目前復合型導電高分子材料研究領域的關注熱點之一，也是當今各國高分子領域研究開發的重要課題。這種材料在導電填料的逾滲閾值附近可產生較強的PTC效應，即材料的電阻率在相對較低溫度范圍內保持不變或變化不大，而當溫度達到材料的特定轉變溫度附近時，電阻率在幾度或幾十度狹窄的溫度范圍內發生突變，電阻率的迅速增加可以減小或切斷電流，達到自控溫或限制電流、過壓的目的。

自控溫發熱材料按材料基體的不同，可以分為陶瓷基自控溫發熱材料和高分子基自控溫發熱材料（也稱自控溫發熱高分子復合材料）。其中，自控溫發熱高分子復合材料是以高分子聚合物為基體，炭黑（CB）、石墨、金屬及金屬氧化物作為導電填料而組成的復合材料，它利用復合型材料的PTC效應實現其溫度自控、功率自調。

但是，目前市面上常見的自控溫發熱高分子復合材料，還存在以下缺陷：第一，通常采用單基體結構，使得逾滲行為不佳，NTC效應較高；第二，經高能射線輻射后，容易產生自由基或和空氣中的原子氧產生反應，導致材料裂解、支化等，影響材料的性能。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種耐輻射PTC高分子復合材料及其制備方法，其具有較低的室溫電阻率、穩定的導電性能、較高的PTC強度及較好的重復性，而且耐輻射性能較好。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種耐輻射PTC高分子復合材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚丙烯55-65、低密度聚乙烯67-73、碳粉30-44、聚酰亞胺樹脂0.9-1.6、鈦酸丁酯7-11、對甲苯磺酸1.3-1.5、氰乙基纖維素0.7-1、硅藻土5-10、β晶型成核劑1-3、硅烷偶聯劑KH550 3-5、聚氨酯粘合劑5-7。

進一步地，它是由下述重量份的原料組成的：聚丙烯60、低密度聚乙烯70、碳粉40、聚酰亞胺樹脂1.3、鈦酸丁酯9、對甲苯磺酸1.4、氰乙基纖維素0.8、硅藻土7、β晶型成核劑2、硅烷偶聯劑KH550 4、聚氨酯粘合劑6。

一種耐輻射PTC高分子復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述硅藻土在700-750℃下煅燒1-2小時，冷卻至常溫，研磨成平均粒度為30-40um的細粉，與上述聚酰亞胺樹脂混合，加入到混合料重量40-55倍的蒸餾水中，升溫至60-65℃，保溫攪拌5-10分鐘，再放入110-120℃烘箱中烘干，得改性硅藻土；

（2）將上述對甲苯磺酸加入至其重量100-120倍的蒸餾水中，攪拌均勻，送入50-60℃的水浴中，保溫攪拌15-20分鐘，出料，加入上述碳粉，超聲20-30分鐘，過濾，將沉淀在50-60℃下真空干燥1-1.5小時，得酸化碳粉；

（3）將上述改性硅藻土、酸化碳粉及剩余各原料進行混合，在80-110℃下混煉10-15分鐘，擠出造粒，得所述高分子復合材料。

本發明的優點為：本發明制備的高分子復合材料，采用兩種聚合物作為基體 ，反應過程中能夠發生雙逾滲行為，提高了材料電阻的重現性，降低了NTC效應；加入聚酰亞胺樹脂，提高了復合材料的耐輻射性能；引入聚酰亞胺樹脂，能夠避免材料在高能射線作用下產生自由基或空氣中的原子氧產生反應，從而有效提高復合材料的耐輻射性能。

具體實施方式

以下是本發明的實施例一。

一種耐輻射PTC高分子復合材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚丙烯55、低密度聚乙烯67、碳粉30、聚酰亞胺樹脂0.9、鈦酸丁酯7、對甲苯磺酸1.3、氰乙基纖維素0.7、硅藻土5、β晶型成核劑1、硅烷偶聯劑KH550 3、聚氨酯粘合劑5。

以下是本發明的實施例二。

一種耐輻射PTC高分子復合材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚丙烯60、低密度聚乙烯70、碳粉40、聚酰亞胺樹脂1.3、鈦酸丁酯9、對甲苯磺酸1.4、氰乙基纖維素0.8、硅藻土7、β晶型成核劑2、硅烷偶聯劑KH550 4、聚氨酯粘合劑6。

以下是本發明的實施例三。

一種耐輻射PTC高分子復合材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚丙烯65、低密度聚乙烯73、碳粉44、聚酰亞胺樹脂1.6、鈦酸丁酯11、對甲苯磺酸1.5、氰乙基纖維素1、硅藻土10、β晶型成核劑3、硅烷偶聯劑KH550 5、聚氨酯粘合劑7。

一種耐輻射PTC高分子復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將上述硅藻土在750℃下煅燒1小時，冷卻至常溫，研磨成平均粒度為40um的細粉，與上述聚酰亞胺樹脂混合，加入到混合料重量55倍的蒸餾水中，升溫至60℃，保溫攪拌5分鐘，再放入120℃烘箱中烘干，得改性硅藻土；

（2）將上述對甲苯磺酸加入至其重量120倍的蒸餾水中，攪拌均勻，送入60℃的水浴中，保溫攪拌15分鐘，出料，加入上述碳粉，超聲20分鐘，過濾，將沉淀在60℃下真空干燥1.5小時，得酸化碳粉；

（3）將上述改性硅藻土、酸化碳粉及剩余各原料進行混合，在110℃下混煉10分鐘，擠出造粒，得所述高分子復合材料。