【摘要】：隨著技術(shù)的更新發(fā)展,對溫控技術(shù)既追求精確有效的控溫,又極力減輕控溫設(shè)備的重量,而高分子基正溫度系數(shù)(PTC)復(fù)合材料作為一種新型的熱控技術(shù)材料,正好能滿足以上要求。但目前高分子基PTC復(fù)合材料的居里溫度點(diǎn)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(fù)合材料的居里溫度點(diǎn)較高和柔性不夠的問題,瞄準(zhǔn)能控溫在常溫段的、低導(dǎo)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(diǎn)且結(jié)構(gòu)相似的有機(jī)酸晶體來控制復(fù)合材料的居里溫度,制備能控溫在常溫段的高分子基PTC復(fù)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(fù)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(fù)合材料的最佳配比,此時(shí)其居里溫度點(diǎn)約為37.5℃,室溫電阻率約為0.61 KΩ·cm,PTC強(qiáng)度約為5.53,在居里溫度點(diǎn)以前的電阻率和峰值溫度點(diǎn)以后的電阻率的波動幅度比較的小,復(fù)合材料穩(wěn)定。其次,本文對其微觀形貌結(jié)構(gòu)及填料分布情況進(jìn)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(shí)復(fù)合材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)特征,并建立了自己的PTC效應(yīng)機(jī)理模型。結(jié)果表明,復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度和室溫電阻率均取決于導(dǎo)電粒子的搭接情況和晶變程度,在最佳配比時(shí),復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度相對較高,室溫電阻率相對較低,對應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)最優(yōu);復(fù)合材料的導(dǎo)電是由隧道效應(yīng)和導(dǎo)電通道理論共同作用的結(jié)果,其中存在著由隧道效應(yīng)導(dǎo)電變?yōu)閷?dǎo)電通道導(dǎo)電的過渡過程,PTC效應(yīng)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(yùn)用相應(yīng)的測試手段對其最佳配比下的熱特性、機(jī)械特性、穩(wěn)定性和升溫情況進(jìn)行測試。結(jié)果表明:最佳配比下的PTC復(fù)合材料的導(dǎo)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(kuò)散到周圍去而不至于熱量的囤積,但其機(jī)械性能離國際標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距,有待進(jìn)一步提高;最佳配比下的PTC復(fù)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(shí)其PTC強(qiáng)度較小,室溫電阻率較高;經(jīng)過對PTC復(fù)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(diǎn)處,可以作為很好的控溫材料。最后,本文的研究實(shí)現(xiàn)了低居里溫度點(diǎn)、低導(dǎo)電粒子添加量和具有一定柔韌性的目標(biāo),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(yīng)控溫手段。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(shè)備運(yùn)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(fù)合材料主點(diǎn)的陶瓷類 PTC 復(fù)合材料和高分子基 PTC 復(fù)合材溫工況下的儀表設(shè)備來說，比如應(yīng)用在生物保溫的兒童保溫箱等），PTC 復(fù)合材料的過高居里溫度點(diǎn)TC 復(fù)合材料在常溫工況下的進(jìn)一步應(yīng)用。而現(xiàn)有合材料的研究中，由于受基體材料熔點(diǎn)的影響（復(fù)，很難通過一種或多種高分子基體改性來降低復(fù)點(diǎn)降到 50℃以下，來適應(yīng)市場控溫在常溫度工況TC 復(fù)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(dǎo)

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(yù)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(jìn)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(tuán)等有機(jī)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(shí)驗(yàn)用的乙炔炭黑進(jìn)行如下預(yù)處理。乙炔炭黑浸泡于適量的丙酮溶液中，并機(jī)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(jī)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(fù)合材料的制備

圖 2-2 實(shí)驗(yàn)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(fù)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(fù)合材料來說，其轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)（即居里又與復(fù)合材料的相變溫度有關(guān)，一般在高

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2777363