低溫型PTC高分子材料功率實驗研究

2016-07-13 09:03:47余章普蕪湖佳宏新材料有限公司安徽蕪湖241000

橡塑技術與裝備 2016年12期

余章普（蕪湖佳宏新材料有限公司，安徽蕪湖 241000）

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、電廠等行業中有廣泛應用，對國民經濟發展有著重要意義。本文就低溫型PTC高分子電纜的材料穩定進行了分析。重點分析了溫度對電阻、功率及電流的影響。實驗結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特性被發現以來就得到了廣泛應用。再加上其有著較低的室溫電阻率、制備簡單、操作方便，價格便宜等眾多優點，人們對這一材料的關注度極高，在得以廣泛應用的同時，也得到了快速的發展。

PTC高分子材料組成有所不同，以自控溫加熱電纜為依據可將之分成兩大類別即高溫型、低溫型，如經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用過程中通過加熱能夠達到的最高溫度。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下，PTC高分子材料的各種性能如PCT特性等都會受到影響，進而影響到PTC高分子材料的應用效果。

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℃加熱電纜最高可達到230℃，65℃加熱電纜則是85℃，但當這些材料的溫度達到最高時，其電纜有效輸出功率已基本達到零的狀態，影響了加熱效果。

1　低溫PTC高分子材料穩定分析

聚烯烴導電復合材料中由于分布有一定數量的炭黑粒子，因此這一材料才具有了PTC特性。而炭黑結晶性聚合物材料其在低溫環境下具有結晶相、非結晶相機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，這就造成了大多數炭黑粒子只能在非結晶相、結晶相交界處活動，只有一少數能夠進入到結晶相中。材料導電功能的實現則是依靠炭黑鎖鏈、非連續炭黑粒子之間所產生的電子隧道效應實現的，因此將在結晶相、非結晶相交界處活動的炭黑粒子保持穩定的聚集狀態，可以有效的提高材料的穩定性。

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，廣泛應用于地熱采暖、石油、電力、化工及太陽能等行業中。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系

為測試低溫PTC高分子材料電阻與溫度關系，進行了大量實驗，從同一型號同一批號、同一型號長度不一等多個因素進行了測試。對測試數據進行統計分析的到如圖1所示結果。由于可知當低溫PTC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電纜功率與溫度關系

為研究低溫PTC材料溫度與功率之間的關系進行了大量實驗，通過數據篩選分析，最終得到如圖2低溫PTC材料功率與溫度的關系圖。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材料電阻與溫度關系

圖2　低溫PTC材料功率與溫度關系

2.3低溫高分子PTC電纜電流與溫度關系

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

從圖3可以看出低溫高分子PTC電纜啟動電流、穩定電流隨溫度影響不大。

圖3　低溫高分子PTC電纜與電流關系

3　結論

高分子PTC材料和傳統的PTC材料有很大的不同，高分子PTC材料產品性能、制備過程、應用等各方面都具有其獨特的優勢，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域中得到了廣泛應用，弱電主要是指低于60 V的電壓、電流環境，而常壓110 V、高壓220 V環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，具有較大的發展潛力，其在常壓及高壓環境中的應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展，而在發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展趨勢。

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