摘要 摘 要：综合分析了聚偏氟乙烯基复合材料在PTC材料中的应用前景。聚偏氟乙烯中添加石墨烯、炭黑、纳米碳管等材料能提升聚偏氟乙烯温度热敏性。所制备聚偏氟乙烯纳米材料为温度热
摘 要：综合分析了聚偏氟乙烯基复合材料在PTC材料中的应用前景。聚偏氟乙烯中添加石墨烯、炭黑、纳米碳管等材料能提升聚偏氟乙烯温度热敏性。所制备聚偏氟乙烯纳米材料为温度热敏材料提供了新的制备方法。
关键词：聚偏氟乙烯;温度热敏;纳米管
0 引言
PTC属于正温度热敏材料，具有自身电阻与温度成递增关系。聚偏氟乙烯(PVDF)属于极性结晶聚合物，具有较高的介电常数，主要用于压电材料、介电材料等。由于具有良好的热稳定性、常温不易挥发以及易加工特征，使得具有广泛应用环境，可作为聚合物抗菌剂、增强剂等[1]。将PCT材料与PVDF材料复合在一起开发出具有二者优点材料已经得到广泛关注[2]。
1 聚偏氟乙烯基PTC复合材料的研究现状
1.1 碳黑、纳米管填充偏氟乙烯复合材料研究
偏氟乙烯具有介电强度高、耐腐蚀性强、抗恶劣环境等优点，文献[3]将碳黑填充到偏氟乙烯中制备出新的复合材料，通过测试结果表明碳黑浓度对偏氟乙烯电阻有显著作用，是由结晶状态造成。当结晶状态越复杂，温度系数越明显，偏氟乙烯强度越高。文献[4]采用聚偏氟乙烯作为基体与炭黑混合通过挤出成型方式制备出复合材料。使用公式： 进行PTC强度计算。结果表明不同导电性炭黑对PTC温度系统有影响，使用三元(HDPE/PVDF/CB)材料所制备的复合材料在150kGy辐射照射下能消除电阻温度系数。文献[5]为降低温室电阻，使用氧化石墨烯以及多壁碳纳米管作为导电基体，添加偏氟乙烯材料，结果表明该方法能够降低材料电阻。文献[5]采用PVD、BaTiO3为原料挤出成型技术制备出高介电性能的复合材料。
通过测试结果表明在聚氟偏乙烯材料中加入质量分数为7.5%钛酸钡介电常数提高到61.43，此外钛酸钡添加还提高了介电材料力学性能。文献[6]将石墨烯加入到聚偏氟乙烯材料中，提高了材料介电常数达到137，此外石墨烯加入还能降低介电损耗，损耗值为0.29。将氮化铝粉加入到聚偏氟乙烯中，使用溶剂蒸发方法制备出介电材料。通过XRD、SEM、FTIR等表征方法，结果表明所开发的介电材料介电常数为55。赵月涛使用溶液流延法制备出不同相PVDP膜，通过测试结果表明，该材料电阻率最高为22.7TΩ.m、重放电率达到73.35%。赵阳在PVDP材料中加入Cu颗粒，采用溶液共混方法制备出复合材料。通过测试结果表明当Cu质量分数为20%时，复合材料介电常数达到180。为降低复合材料(TiC/PVDF)的电损耗，采用溶胶凝胶法制备出包含SiO2涂层的复合材料，结果表明SiO2质量分数在9%时介电损耗最低。
1.2 纳米聚偏氟乙烯基复合材料研究现状
纳米材料在传感器、驱动器等元器件开发中具有广泛应用价值。聚偏氟乙烯由于具有良好的介电性、稳定性等性质，将其应用到纳米材料中具有广阔应用背景。采用溶液流延法制备出多壁碳纳米管材料，通过实验结果表明MWCNT/PVDF在交流电中当应变为0时，介电损耗与MWCNT/PVDF比值有关，与测试电压无关。采用溶液共溶方法制备出(Ag+BT)PVDF纳米复合材料，制备过程如图1所示。首先在BT表面引入羟基官能团，接着与MPTS在甲苯中反应，并加入PVDP搅拌，在温度175℃、压力为15MPa条件下制备出(Ag+BT)PVDF纳米复合材料，此外加入Ag离子能够降低介电损耗以及电导率。
图1(Ag+BT)PVDF纳米复合材料制备过程
传统静电方法制备PVDF压电纤维由于效率低、工艺复杂，提出使用滚筒收集方式制备PVDF纳米纤维。结果表明，所制备的纳米纤维压力传感器在0.145到0.165MPa下，压力与电信号成正比关系，灵明度为179mV/kPa，所制备的纳米纤维材料为传感器领域增加了发展方向。
2 结语
在聚偏氟乙烯材料中添加炭黑等物质能够提高聚偏氟乙烯的温度热敏性，为PTC电材料制备提供了新的方法。将聚偏氟乙烯制备成纳米材料，不但体现出聚偏氟乙烯良好的热敏性能还展现出良好的强度。接下来需要研究材料微观结构与宏观性能之间的关系，为聚偏氟乙烯材料提供理论基础。
参考文献：
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