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摘 要：聚乙烯基PTC复合材料是如今国际研发最为广泛地热能高分子材料之一，它可以应用于自控温加热系统、传感器等制作。聚乙烯基PTC复合材料具有自控温度、节能、成本低、安全系数高等性能，在石油化工，电子制作领域有重要的作用。
关键词：聚乙烯基；PTC复合材料；性能
聚乙烯基PTC复合材料价格低廉、加工容易，并且PTC效应强，因此，这种复合材料刚一发现，就备受关注，发展极为迅速。PTC效应的材料，在恒定电压下，电阻率会随着温度升高而提高，因此，聚乙烯基PTC复合材料具有良好的自控温度特性，是一种非常重要的功能材料，它涉及到高分子化学、物理等诸多学科的知识，要想广泛地发展这种复合材料，必须了解聚乙烯基PTC复合材料的合成工艺，根据其性能，生产合适的产品，将其特性发挥到最大化。
1. PTC复合材料概述
正温度系数材料的电阻率会随着温度的升高而增加，当温度达到一定程度时，电阻率增加到极致，材料出现短路现象，当温度降低后，材料的电阻降低，又恢复通电状态，复合材料在半导体与绝緣体之间相互转变，材料的这种现象称为PTC效应。
聚乙烯基PTC复合材料是一种聚合物PTC材料，它以聚乙烯为基体，石墨、炭黑、金属氧化物等为导电填料，用一些助剂按一定的比例，加工生成。基体材料不同，生产的复合材料性能则不同。
聚乙烯基PTC复合材料的PTC效应与它的导电机理有直接的关系。复合材料内的导电分子会随着导电填料发生变化，当导电材料含量高时，导电粒子可以形成链状，相当于电流通过电阻，当导电填料含量低时，导电粒子通过隧道作用形成电流通路，保证复合材料的导电性。
2. 聚乙烯基PTC复合材料工艺
聚合物PTC复合材料的工艺对PTC材料的性能有重要的影响，基体、填料及助剂相同的情况下，工艺的不同，会导致PTC材料的整体特性发生极大的改变，因此，选择合适的工艺对PTC材料及其重要。
2.1 成型工艺
混炼法和挤出成型法是常见的制备聚合物PTC复合材料的方法。为保证复合材料的导电性、炭黑分散性等PTC性能，要严格的控制混炼参数和挤出参数。当混炼时间增长时，材料的电导率会提升，达到最大限度后逐渐下降，因此，适当的提高生产温度，可以加大材料电阻率，降低体系中的粘度，提升材料的导电性，但温度过高或时间过长，容易破坏炭黑聚集体的结构，加速某些副反应，降低材料的性能，因此，在进行混炼时，要控制好婚恋温度及时间，保证聚乙烯基PTC复合材料的综合性能最大化。
挤出温度低于复合材料的熔融点时，会限制高分子链的热运动，影响炭黑分子在复合材料中的均匀分布，如果材料中行成炭黑导电链，会使得材料在室温的电阻偏大，因此，挤出成型中也要控制好温度。
2.2 炭黑的处理
炭黑是聚合物PTC复合材料的一种主要导电填料。但由于填充的导电粒子小，粒子间容易积聚，因此，要通过聚合物基体或改变导电粒子表面的一些特性，增加聚合物与导电粒子的作用力，提高导电粒子在基体中的分散力。
目前，我国最有效对导电填料改性的方法是使用钛酸酯偶联剂溶液，对炭黑进行处理。偶联剂可以把填料粒子和聚合物基体很好的连接起来，偶联剂能提高PTC材料的稳定性。使用钛酸酯偶联剂溶液，在高速混合中，将温度控制在一定的范围之内，可以减少炭黑表面含氧基团中的羧基含量，羰基和酯基的含量不变，改变了炭黑在基体中的分散性，在室温下，增大了材料的电阻率和PTC强度，同时还使复合材料的流动性变好。
2.3交联
交联能都提高聚乙烯基PTC复合材料的PTC效应稳定性，以炭黑为填充材料的聚乙烯基PTC复合材料交联有两种方法：化学交联法和辐射交联法。
化学交联法主要采用过氧化物、硅烷接技进行交联反应。化学交联一般在熔融状态下进行，需要较高的操作温度，由于化学交联剂会损坏材料的性能且加工工艺复杂，因此，一般选用辐射交联法。
辐射交联法是聚合物改性制备新型材料的重要手段之一，辐射交流技术是近年来新兴的一种加工技术，它采用放射源或电子辐射，在室温里，将加工好的物品进行处理，交联对物品性能的影响小，且不受物品的形状和大小影响。
3. 聚乙烯基PTC复合材料的应用
3.1做伴热材料
聚乙烯基PTC复合材料有温度自控、节省能源消耗、安全性能高等优点，可以用于制作发热体、发热管、自控伴热电缆等。聚乙烯基PTC复合材料生产的自控伴热电缆与传统的电热元件相比具有一下优点：
（1） 复合材料的电热元件加热速度快、节省了能源。自控伴热电缆的输出功率高，在管道或者其他物体表面温度低，发热电阻率低时，自控伴热电缆可以在短时间里快速启动，实现快速加热；
（2） 自控伴热电缆设计简单、安装、维修简便。自控伴热电缆可以随意折叠、缠绕，电缆不论在什么方向截断都不会影响其他地方的正常使用；
（3） 自控伴热电缆的运行安全性高，有良好的控温、保温效果；
（4） 使用寿命长，性能稳定，抗衰减性高；
（5） 耐腐蚀性强，适应能力强，可以在各种恶劣的环境下正常使用。
在石油化工领域，可以用聚乙烯基PTC复合材料生产运输管道、仪表管线等，在日常生活中聚乙烯基PTC复合材料可应用于婴儿食品保暖器中，电视机屏幕的消磁系统，电热毯等。
3.2制作保护元件
安装聚乙烯基PTC复合材料制成的元件可以保护电路，防止由电路异常对电路形成损坏。保护元件的体积非常小，结构坚硬，有很强的承受了，可以装在表面的固定器件上，代替传统的双金属片，保险丝。目前，聚合物PTC材料制成的保护元件已广泛的应用在鼠标、键盘、硬盘驱动器等上面。聚乙烯基PTC复合材料制作的保护元件有以下特点：
（1） 自主恢复性好、可以重复使用；
（2） 性能可靠，在PTC效应下，即使本身毁坏，也能呈开路状态，起到保护作用；
（3） 在高分子导电粒子的作用下，使得保护元件对电流反应快，降低反应时间；
（4） 使用方便，应用广泛。
3.3应用在通信电路上
在发达国家，通信公司几乎全部采用高分子基PTC材料作为过流保护元件，这类保护元件可以避免雷电或电线混乱引起的通讯影响，在手机电池上使用高分子基PTC保护元件，能防止因过度充电、短路、过热等引起的电池烧毁或爆炸。
3.4在节能灯上的应用
节能灯是我国节省能源，降低消耗的重要推广技术之一，将PTC原件制作的限流元件用在节能灯上面，可以极大的增加节能灯的寿命，限流元件可以自动限制灯丝的预热电流，防止电流过大，烧坏灯丝，达到保护灯管和电子镇流器的作用。
4. 结束语
聚乙烯基PTC复合材料具有许多良好的性能，它可以自动控制温度、节约能源、原料成本低、安全性高，不论是在国家的大型领域还是在日常生活中，都可以见到聚乙烯基PTC复合材料的身影，聚乙烯基PTC复合材料的开发为国民健设做出了巨大的贡献，我们在为新材料开发高兴的同时，也要不断地提升自我素质，跟上时代的步伐，为社会贡献自己的力量。
参考文献
[1]郎丹丹；聚乙烯基PTC复合材料工艺与性能的研究[D]；哈尔滨理工大学；2010，3：2-7，17-22.
[2]蒋慧；聚合物基PTC材料及其磁场处理技术研究[D]；哈尔滨理工大学；2010，3：13-26.
[3]王建峰；聚乙烯/二硼化钛PTC热敏导电材料的制备及性能研究[D]；合肥工业大学；2010，4：12-16，35-46.
[4]王宜，何慧，张锋，贾德民，罗远芳，陈广强，宋子明；炭黑/聚乙烯导电复合材料PTC特性的研究（Ⅰ）——影响PTC特性的因素[J]；华南理大学学报（自然科学版）；2002，30（6）：18.
关键词：聚乙烯基；PTC复合材料；性能
聚乙烯基PTC复合材料价格低廉、加工容易，并且PTC效应强，因此，这种复合材料刚一发现，就备受关注，发展极为迅速。PTC效应的材料，在恒定电压下，电阻率会随着温度升高而提高，因此，聚乙烯基PTC复合材料具有良好的自控温度特性，是一种非常重要的功能材料，它涉及到高分子化学、物理等诸多学科的知识，要想广泛地发展这种复合材料，必须了解聚乙烯基PTC复合材料的合成工艺，根据其性能，生产合适的产品，将其特性发挥到最大化。
1. PTC复合材料概述
正温度系数材料的电阻率会随着温度的升高而增加，当温度达到一定程度时，电阻率增加到极致，材料出现短路现象，当温度降低后，材料的电阻降低，又恢复通电状态，复合材料在半导体与绝緣体之间相互转变，材料的这种现象称为PTC效应。
聚乙烯基PTC复合材料是一种聚合物PTC材料，它以聚乙烯为基体，石墨、炭黑、金属氧化物等为导电填料，用一些助剂按一定的比例，加工生成。基体材料不同，生产的复合材料性能则不同。
聚乙烯基PTC复合材料的PTC效应与它的导电机理有直接的关系。复合材料内的导电分子会随着导电填料发生变化，当导电材料含量高时，导电粒子可以形成链状，相当于电流通过电阻，当导电填料含量低时，导电粒子通过隧道作用形成电流通路，保证复合材料的导电性。
2. 聚乙烯基PTC复合材料工艺
聚合物PTC复合材料的工艺对PTC材料的性能有重要的影响，基体、填料及助剂相同的情况下，工艺的不同，会导致PTC材料的整体特性发生极大的改变，因此，选择合适的工艺对PTC材料及其重要。
2.1 成型工艺
混炼法和挤出成型法是常见的制备聚合物PTC复合材料的方法。为保证复合材料的导电性、炭黑分散性等PTC性能，要严格的控制混炼参数和挤出参数。当混炼时间增长时，材料的电导率会提升，达到最大限度后逐渐下降，因此，适当的提高生产温度，可以加大材料电阻率，降低体系中的粘度，提升材料的导电性，但温度过高或时间过长，容易破坏炭黑聚集体的结构，加速某些副反应，降低材料的性能，因此，在进行混炼时，要控制好婚恋温度及时间，保证聚乙烯基PTC复合材料的综合性能最大化。
挤出温度低于复合材料的熔融点时，会限制高分子链的热运动，影响炭黑分子在复合材料中的均匀分布，如果材料中行成炭黑导电链，会使得材料在室温的电阻偏大，因此，挤出成型中也要控制好温度。
2.2 炭黑的处理
炭黑是聚合物PTC复合材料的一种主要导电填料。但由于填充的导电粒子小，粒子间容易积聚，因此，要通过聚合物基体或改变导电粒子表面的一些特性，增加聚合物与导电粒子的作用力，提高导电粒子在基体中的分散力。
目前，我国最有效对导电填料改性的方法是使用钛酸酯偶联剂溶液，对炭黑进行处理。偶联剂可以把填料粒子和聚合物基体很好的连接起来，偶联剂能提高PTC材料的稳定性。使用钛酸酯偶联剂溶液，在高速混合中，将温度控制在一定的范围之内，可以减少炭黑表面含氧基团中的羧基含量，羰基和酯基的含量不变，改变了炭黑在基体中的分散性，在室温下，增大了材料的电阻率和PTC强度，同时还使复合材料的流动性变好。
2.3交联
交联能都提高聚乙烯基PTC复合材料的PTC效应稳定性，以炭黑为填充材料的聚乙烯基PTC复合材料交联有两种方法：化学交联法和辐射交联法。
化学交联法主要采用过氧化物、硅烷接技进行交联反应。化学交联一般在熔融状态下进行，需要较高的操作温度，由于化学交联剂会损坏材料的性能且加工工艺复杂，因此，一般选用辐射交联法。
辐射交联法是聚合物改性制备新型材料的重要手段之一，辐射交流技术是近年来新兴的一种加工技术，它采用放射源或电子辐射，在室温里，将加工好的物品进行处理，交联对物品性能的影响小，且不受物品的形状和大小影响。
3. 聚乙烯基PTC复合材料的应用
3.1做伴热材料
聚乙烯基PTC复合材料有温度自控、节省能源消耗、安全性能高等优点，可以用于制作发热体、发热管、自控伴热电缆等。聚乙烯基PTC复合材料生产的自控伴热电缆与传统的电热元件相比具有一下优点：
（1） 复合材料的电热元件加热速度快、节省了能源。自控伴热电缆的输出功率高，在管道或者其他物体表面温度低，发热电阻率低时，自控伴热电缆可以在短时间里快速启动，实现快速加热；
（2） 自控伴热电缆设计简单、安装、维修简便。自控伴热电缆可以随意折叠、缠绕，电缆不论在什么方向截断都不会影响其他地方的正常使用；
（3） 自控伴热电缆的运行安全性高，有良好的控温、保温效果；
（4） 使用寿命长，性能稳定，抗衰减性高；
（5） 耐腐蚀性强，适应能力强，可以在各种恶劣的环境下正常使用。
在石油化工领域，可以用聚乙烯基PTC复合材料生产运输管道、仪表管线等，在日常生活中聚乙烯基PTC复合材料可应用于婴儿食品保暖器中，电视机屏幕的消磁系统，电热毯等。
3.2制作保护元件
安装聚乙烯基PTC复合材料制成的元件可以保护电路，防止由电路异常对电路形成损坏。保护元件的体积非常小，结构坚硬，有很强的承受了，可以装在表面的固定器件上，代替传统的双金属片，保险丝。目前，聚合物PTC材料制成的保护元件已广泛的应用在鼠标、键盘、硬盘驱动器等上面。聚乙烯基PTC复合材料制作的保护元件有以下特点：
（1） 自主恢复性好、可以重复使用；
（2） 性能可靠，在PTC效应下，即使本身毁坏，也能呈开路状态，起到保护作用；
（3） 在高分子导电粒子的作用下，使得保护元件对电流反应快，降低反应时间；
（4） 使用方便，应用广泛。
3.3应用在通信电路上
在发达国家，通信公司几乎全部采用高分子基PTC材料作为过流保护元件，这类保护元件可以避免雷电或电线混乱引起的通讯影响，在手机电池上使用高分子基PTC保护元件，能防止因过度充电、短路、过热等引起的电池烧毁或爆炸。
3.4在节能灯上的应用
节能灯是我国节省能源，降低消耗的重要推广技术之一，将PTC原件制作的限流元件用在节能灯上面，可以极大的增加节能灯的寿命，限流元件可以自动限制灯丝的预热电流，防止电流过大，烧坏灯丝，达到保护灯管和电子镇流器的作用。
4. 结束语
聚乙烯基PTC复合材料具有许多良好的性能，它可以自动控制温度、节约能源、原料成本低、安全性高，不论是在国家的大型领域还是在日常生活中，都可以见到聚乙烯基PTC复合材料的身影，聚乙烯基PTC复合材料的开发为国民健设做出了巨大的贡献，我们在为新材料开发高兴的同时，也要不断地提升自我素质，跟上时代的步伐，为社会贡献自己的力量。
参考文献
[1]郎丹丹；聚乙烯基PTC复合材料工艺与性能的研究[D]；哈尔滨理工大学；2010，3：2-7，17-22.
[2]蒋慧；聚合物基PTC材料及其磁场处理技术研究[D]；哈尔滨理工大学；2010，3：13-26.
[3]王建峰；聚乙烯/二硼化钛PTC热敏导电材料的制备及性能研究[D]；合肥工业大学；2010，4：12-16，35-46.
[4]王宜，何慧，张锋，贾德民，罗远芳，陈广强，宋子明；炭黑/聚乙烯导电复合材料PTC特性的研究（Ⅰ）——影响PTC特性的因素[J]；华南理大学学报（自然科学版）；2002，30（6）：18.