低溫型PTC高分子材料功率實驗研究

余章普（蕪湖佳宏新材料有限公司，安徽 蕪湖 241000）

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低溫型PTC高分子材料功率實驗研究

余章普
（蕪湖佳宏新材料有限公司，安徽 蕪湖 241000）

摘要：低溫型PTC電纜在石油、電廠等行業(yè)中有廣泛應(yīng)用，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義。本文就低溫型PTC高分子電纜的材料穩(wěn)定進(jìn)行了分析。重點(diǎn)分析了溫度對電阻、功率及電流的影響。實驗結(jié)果表明電阻隨溫度升高而增加、功率隨溫度增加而緩慢下降，電流隨溫度增加變化不明顯。

關(guān)鍵詞：低溫型高分子電纜；溫度；功率

PTC材料是指具有PCT特性的材料。高分子PTC材料是一種新型的電子、加熱材料，自其PTC特性被發(fā)現(xiàn)以來就得到了廣泛應(yīng)用。再加上其有著較低的室溫電阻率、制備簡單、操作方便，價格便宜等眾多優(yōu)點(diǎn)，人們對這一材料的關(guān)注度極高，在得以廣泛應(yīng)用的同時，也得到了快速的發(fā)展。

PTC高分子材料組成有所不同，以自控溫加熱電纜為依據(jù)可將之分成兩大類別即高溫型、低溫型，如經(jīng)常見到的帶有含氟材料的110℃和150℃加熱電纜屬于高溫型，而帶有聚烯烴溫度為65℃的加熱電纜則屬于低溫型。其中這里的溫度一般是指加熱電纜在應(yīng)用過程中通過加熱能夠達(dá)到的最高溫度。如果PTC高分子材料超過了其最高溫度，則會造成電阻增高降低加熱效率，且長時間處于超溫狀態(tài)下，PTC高分子材料的各種性能如PCT特性等都會受到影響，進(jìn)而影響到PTC高分子材料的應(yīng)用效果。

一般而言，對含氟材料的110℃加熱電纜來講其最高溫度是130℃，150℃加熱電纜最高可達(dá)到230℃，65℃加熱電纜則是85℃，但當(dāng)這些材料的溫度達(dá)到最高時，其電纜有效輸出功率已基本達(dá)到零的狀態(tài)，影響了加熱效果。

1　低溫PTC高分子材料穩(wěn)定分析

聚烯烴導(dǎo)電復(fù)合材料中由于分布有一定數(shù)量的炭黑粒子，因此這一材料才具有了PTC特性。而炭黑結(jié)晶性聚合物材料其在低溫環(huán)境下具有結(jié)晶相、非結(jié)晶相機(jī)炭黑粒子相三種類型，但由于有序排列的高分子相的存在，使得炭黑粒子沒有晶胞大，這就造成了大多數(shù)炭黑粒子只能在非結(jié)晶相、結(jié)晶相交界處活動，只有一少數(shù)能夠進(jìn)入到結(jié)晶相中。材料導(dǎo)電功能的實現(xiàn)則是依靠炭黑鎖鏈、非連續(xù)炭黑粒子之間所產(chǎn)生的電子隧道效應(yīng)實現(xiàn)的，因此將在結(jié)晶相、非結(jié)晶相交界處活動的炭黑粒子保持穩(wěn)定的聚集狀態(tài)，可以有效的提高材料的穩(wěn)定性。

2　低溫PTC高分子材料功率實驗研究

低溫PTC電纜由于具有自動限溫特性，廣泛應(yīng)用于地?zé)岵膳?、石油、電力、化工及太陽能等行業(yè)中。因此對低溫PTC高分子電纜功率等一系列因素的研究是很重要的。

2.1低溫PTC高分子電纜電阻與溫度關(guān)系

為測試低溫PTC高分子材料電阻與溫度關(guān)系，進(jìn)行了大量實驗，從同一型號同一批號、同一型號長度不一等多個因素進(jìn)行了測試。對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析的到如圖1所示結(jié)果。由于可知當(dāng)?shù)蜏豍TC高分子電纜電阻隨著溫度的增加而增加。（圖1，圖2）

2.2低溫高分子PTC電纜功率與溫度關(guān)系

為研究低溫PTC材料溫度與功率之間的關(guān)系進(jìn)行了大量實驗，通過數(shù)據(jù)篩選分析，最終得到如圖2低溫PTC材料功率與溫度的關(guān)系圖。從圖中可看出隨著溫度的升高，功率有下降趨勢。

圖1　低溫PTC材料電阻與溫度關(guān)系

圖2　低溫PTC材料功率與溫度關(guān)系

2.3低溫高分子PTC電纜電流與溫度關(guān)系

在低溫PTC高分子材料中維持電流是指外界環(huán)境（溫度）發(fā)生變化，低溫PTC高分子材料的電阻不發(fā)生劇烈變化此時對應(yīng)的最大電流值便是最大穩(wěn)定電流。動作電流是指外界因素比如溫度不變情況下，低溫PTC高分子材料最小穩(wěn)定電流。為研究低溫高分子電纜與電流之間關(guān)系，進(jìn)行了實驗，如圖3為電流與溫度關(guān)系分布圖。

從圖3可以看出低溫高分子PTC電纜啟動電流、穩(wěn)定電流隨溫度影響不大。

圖3　低溫高分子PTC電纜與電流關(guān)系

3　結(jié)論

高分子PTC材料和傳統(tǒng)的PTC材料有很大的不同，高分子PTC材料產(chǎn)品性能、制備過程、應(yīng)用等各方面都具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，是一種附加值和科技含量都較高的電子、加熱材料。

目前其主要在弱電領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，弱電主要是指低于60 V的電壓、電流環(huán)境，而常壓110 V、高壓220 V環(huán)境中并沒有利用到高分子PTC材料。但作為一種新型的材料高分子PTC材料，目前還處于逐步成熟中，具有較大的發(fā)展?jié)摿?，其在常壓及高壓環(huán)境中的應(yīng)用也將是無法估量的。目前高分子PTC材料主要是朝著高性能化方向發(fā)展，而在發(fā)展過程中如何提高其耐壓能力、保持PTC特性、降低室溫電阻率將是未來的發(fā)展趨勢。

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(P-01)

Experimental power study of low temperature PTC polymer materials

中圖分類號：TB332

文章編號：1009-797X(2016)12-0080-02

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.033

作者簡介：余章普（1983-），男，合肥工業(yè)大學(xué)高分子材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)士。

收稿日期：2016-05-10。