低温型PTC高分子材料功率实验研究

2016-07-13余章普芜湖佳宏新材料有限公司安徽芜湖241000

橡塑技术与装备 2016年12期

余章普（芜湖佳宏新材料有限公司，安徽芜湖 241000）

低温型PTC高分子材料功率实验研究

余章普
（芜湖佳宏新材料有限公司，安徽芜湖 241000）

摘要：低温型PTC电缆在石油、电厂等行业中有广泛应用，对国民经济发展有着重要意义。本文就低温型PTC高分子电缆的材料稳定进行了分析。重点分析了温度对电阻、功率及电流的影响。实验结果表明电阻随温度升高而增加、功率随温度增加而缓慢下降，电流随温度增加变化不明显。

关键词：低温型高分子电缆；温度；功率

PTC材料是指具有PCT特性的材料。高分子PTC材料是一种新型的电子、加热材料，自其PTC特性被发现以来就得到了广泛应用。再加上其有着较低的室温电阻率、制备简单、操作方便，价格便宜等众多优点，人们对这一材料的关注度极高，在得以广泛应用的同时，也得到了快速的发展。

PTC高分子材料组成有所不同，以自控温加热电缆为依据可将之分成两大类别即高温型、低温型，如经常见到的带有含氟材料的110℃和150℃加热电缆属于高温型，而带有聚烯烃温度为65℃的加热电缆则属于低温型。其中这里的温度一般是指加热电缆在应用过程中通过加热能够达到的最高温度。如果PTC高分子材料超过了其最高温度，则会造成电阻增高降低加热效率，且长时间处于超温状态下，PTC高分子材料的各种性能如PCT特性等都会受到影响，进而影响到PTC高分子材料的应用效果。

一般而言，对含氟材料的110℃加热电缆来讲其最高温度是130℃，150℃加热电缆最高可达到230℃，65℃加热电缆则是85℃，但当这些材料的温度达到最高时，其电缆有效输出功率已基本达到零的状态，影响了加热效果。

1　低温PTC高分子材料稳定分析

聚烯烃导电复合材料中由于分布有一定数量的炭黑粒子，因此这一材料才具有了PTC特性。而炭黑结晶性聚合物材料其在低温环境下具有结晶相、非结晶相机炭黑粒子相三种类型，但由于有序排列的高分子相的存在，使得炭黑粒子没有晶胞大，这就造成了大多数炭黑粒子只能在非结晶相、结晶相交界处活动，只有一少数能够进入到结晶相中。材料导电功能的实现则是依靠炭黑锁链、非连续炭黑粒子之间所产生的电子隧道效应实现的，因此将在结晶相、非结晶相交界处活动的炭黑粒子保持稳定的聚集状态，可以有效的提高材料的稳定性。

2　低温PTC高分子材料功率实验研究

低温PTC电缆由于具有自动限温特性，广泛应用于地热采暖、石油、电力、化工及太阳能等行业中。因此对低温PTC高分子电缆功率等一系列因素的研究是很重要的。

2.1低温PTC高分子电缆电阻与温度关系

为测试低温PTC高分子材料电阻与温度关系，进行了大量实验，从同一型号同一批号、同一型号长度不一等多个因素进行了测试。对测试数据进行统计分析的到如图1所示结果。由于可知当低温PTC高分子电缆电阻随着温度的增加而增加。（图1，图2）

2.2低温高分子PTC电缆功率与温度关系

为研究低温PTC材料温度与功率之间的关系进行了大量实验，通过数据筛选分析，最终得到如图2低温PTC材料功率与温度的关系图。从图中可看出随着温度的升高，功率有下降趋势。

图1　低温PTC材料电阻与温度关系

图2　低温PTC材料功率与温度关系

2.3低温高分子PTC电缆电流与温度关系

在低温PTC高分子材料中维持电流是指外界环境（温度）发生变化，低温PTC高分子材料的电阻不发生剧烈变化此时对应的最大电流值便是最大稳定电流。动作电流是指外界因素比如温度不变情况下，低温PTC高分子材料最小稳定电流。为研究低温高分子电缆与电流之间关系，进行了实验，如图3为电流与温度关系分布图。

从图3可以看出低温高分子PTC电缆启动电流、稳定电流随温度影响不大。

图3　低温高分子PTC电缆与电流关系

3　结论

高分子PTC材料和传统的PTC材料有很大的不同，高分子PTC材料产品性能、制备过程、应用等各方面都具有其独特的优势，是一种附加值和科技含量都较高的电子、加热材料。

目前其主要在弱电领域中得到了广泛应用，弱电主要是指低于60 V的电压、电流环境，而常压110 V、高压220 V环境中并没有利用到高分子PTC材料。但作为一种新型的材料高分子PTC材料，目前还处于逐步成熟中，具有较大的发展潜力，其在常压及高压环境中的应用也将是无法估量的。目前高分子PTC材料主要是朝着高性能化方向发展，而在发展过程中如何提高其耐压能力、保持PTC特性、降低室温电阻率将是未来的发展趋势。

参考文献：

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