【摘要】：隨著技術的更新發(fā)展,對溫控技術既追求精確有效的控溫,又極力減輕控溫設備的重量,而高分子基正溫度系數(shù)(PTC)復合材料作為一種新型的熱控技術材料,正好能滿足以上要求。但目前高分子基PTC復合材料的居里溫度點大都在50℃以上,且質(zhì)地硬,不能滿足需要控溫在常溫條件下的情況。因此本文針對目前高分子基PTC復合材料的居里溫度點較高和柔性不夠的問題,瞄準能控溫在常溫段的、低導電粒子添加量的方向,采用在某種聚合物支撐中引入低熔點且結(jié)構相似的有機酸晶體來控制復合材料的居里溫度,制備能控溫在常溫段的高分子基PTC復合材料。首先,本文探索了乙烯-醋酸乙烯(EVA)/月桂酸(LA)/乙炔炭黑(CB)/鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)為主要成分的高分子基PTC復合材料的制備方法,并討論主要因素對材料PTC特性的影響。結(jié)果表明:乙炔炭黑為6%,EVA/月桂酸質(zhì)量比為1:3,DOP為5%是制備控溫在常溫下的高分子基PTC復合材料的最佳配比,此時其居里溫度點約為37.5℃,室溫電阻率約為0.61 KΩ·cm,PTC強度約為5.53,在居里溫度點以前的電阻率和峰值溫度點以后的電阻率的波動幅度比較的小,復合材料穩(wěn)定。其次,本文對其微觀形貌結(jié)構及填料分布情況進行高分辨率熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察,分析不同組成時復合材料內(nèi)部的微觀結(jié)構特征,并建立了自己的PTC效應機理模型。結(jié)果表明,復合材料的PTC強度和室溫電阻率均取決于導電粒子的搭接情況和晶變程度,在最佳配比時,復合材料的PTC強度相對較高,室溫電阻率相對較低,對應的微觀結(jié)構最優(yōu);復合材料的導電是由隧道效應和導電通道理論共同作用的結(jié)果,其中存在著由隧道效應導電變?yōu)閷щ娡ǖ缹щ姷倪^渡過程,PTC效應是材料內(nèi)部晶型變化和碳粒遷移共同產(chǎn)生的。此外,本文運用相應的測試手段對其最佳配比下的熱特性、機械特性、穩(wěn)定性和升溫情況進行測試。結(jié)果表明:最佳配比下的PTC復合材料的導熱系數(shù)約為0.789W/(m*K),附著力為3級,柔韌性為10mm,硬度為HB,這樣保證了產(chǎn)生的熱量能擴散到周圍去而不至于熱量的囤積,但其機械性能離國際標準還有一定的差距,有待進一步提高;最佳配比下的PTC復合材料在最開始的熱循環(huán)中其PTC特性并不穩(wěn)定,經(jīng)過20次熱循環(huán)能近似保持穩(wěn)定,但此時其PTC強度較小,室溫電阻率較高;經(jīng)過對PTC復合材料模擬升溫測試發(fā)現(xiàn),材料能將溫度快速穩(wěn)定地控制在居里溫度點處,可以作為很好的控溫材料。最后,本文的研究實現(xiàn)了低居里溫度點、低導電粒子添加量和具有一定柔韌性的目標,為低溫工作條件的電子元件和其他需控溫的部件,特別是需要控溫在常溫段的情況,提供了一種自適應控溫手段。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

圖 1-1 PTC 特性示意圖Figure.1-1 The sketch map of PTC多數(shù)儀器設備運行的溫度均比較地高（50℃以上圍比較地廣，因此所研究出來的 PTC 復合材料主點的陶瓷類 PTC 復合材料和高分子基 PTC 復合材溫工況下的儀表設備來說，比如應用在生物保溫的兒童保溫箱等），PTC 復合材料的過高居里溫度點TC 復合材料在常溫工況下的進一步應用。而現(xiàn)有合材料的研究中，由于受基體材料熔點的影響（復，很難通過一種或多種高分子基體改性來降低復點降到 50℃以下，來適應市場控溫在常溫度工況TC 復合材料的研究[8]中，由于大多數(shù)研究是需加入 30%～40%），其影響了基體材料本身的特性，導

圖 2-1 制備路線圖Figure.2-1 The diagram of preparation process體的制備工藝如下：1）乙炔炭黑的預處理于乙炔炭黑多是由碳化鈣或石腦油熱解、精制得到的乙炔進一步熱解、碳產(chǎn)過程中，溫度較高，表面會附著較多的含氧官能團等有機物質(zhì)，在降，也會有易揮發(fā)性物質(zhì)吸附在其表面。因此，為了減少這些物質(zhì)對乙炔響，本文對實驗用的乙炔炭黑進行如下預處理。乙炔炭黑浸泡于適量的丙酮溶液中，并機械攪拌 10min 左右，使其二者充~36h 用于溶解乙炔炭黑表面可能吸附的有機物質(zhì)，過濾后用去離子水洗壓蒸餾除去殘余的丙酮溶液；于 100℃的真空條件下烘干 2h，用于除的易揮發(fā)物質(zhì)。2）高分子基 PTC 復合材料的制備

圖 2-2 實驗樣品圖Figure.2-2 The experimental sample diagram小為 50mm×50mm、厚度約為 1~3mm 的較為平整，無明顯地顆粒狀。且以紗布料的測試對高分子基 PTC 復合材料 PTC 特性的影了轉(zhuǎn)變溫度測試和阻-溫曲線測試。試 復合材料來說，其轉(zhuǎn)變溫度點（即居里又與復合材料的相變溫度有關，一般在高

【參考文獻】

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本文編號：2777363