幹法複合法及所得的高分子ptc熱敏材料的製作方法

2023-12-09 23:16:46 2

專利名稱：：幹法複合法及所得的高分子ptc熱敏材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種高分子PTC熱敏材料、其製備方法以及其用途。技術背景眾所周知，在結晶性或半結晶性高分子聚合物中添加導電因子，可表現正溫度係數(PositiveTemperatureCoefficient即PTC)特性電阻率在一個比較短的溫度範圍內可以隨溫度的上升而快速增加，由於高分子PTC熱敏電阻器具有4交低的初始阻值，並且在較快的時間內迅速增加近5個數量級，可有效防止電路發生故障，如短路、i嗒接、感應等情況發生時，避免電路中產生大電流對電路中其他重要元件的破壞。當電路故障排除後，熱敏電阻的溫度下降，其阻值有恢復到低阻值狀態，不需要人工進行更換，所以高分子PTC熱敏電阻又稱為自恢復保險絲。保護、自控溫加熱器等諸多場合。如作為一次性保險絲的替代品，廣泛地應用到通信、計算機、汽車、工業控制、家用電器等眾多領域中；作為伴熱產品，如伴熱電纜在石油鑽探、原油運輸、化學化工、鐵路運輸、電信傳送、園林園藝等諸多戶外作業領域發揮獨特的作用。中國專利申請200510112415.9中公開了一種高分子PTC晶片多層複合製造方法。該專利申請的高分子PTC晶片多層複合結構，包括高分子PTC材料層及複合在材料層外面的電極，其中，高分子PTC材料層可以為二層或二層以上，在各高分子PTC材料層之間可以加入有銅片層。其優點是採用此結構所製得的高分子PTC熱敏電阻器晶片，能有效降低恢復後的電阻漂移。但其製備方法採用的是壓製法，即這種高分子PTC晶片多層複合結構是通過高分子芯材與表層的複合電極片壓制而成。這類方法特別適合製備單片或一定數量的電子元件，但不適合製備可巻繞PTC電子元件材料。中國專利02137202.0、02137203.9、02145483.3中也公開了類似的方法。中國專利申請200610026057也公開了一種高分子PTC熱敏材料及其製備方法，其包括如下的步驟①按常規製備PTC熱敏電阻的母料；②將上述母料製成薄膜；③將步驟②製得的薄膜進行表面處理，提高表面張力；④在表面處理過的薄膜兩面鍍上金屬電極；⑤將鍍上金屬電極的薄膜進行輻照交聯。上述專利申請的方法能夠製備出可巻繞的PTC產品，從而提高了產品的生產效率。但由於採用電鍍的方式複合電極，設備投入較大流程比較複雜，而且常因金屬電極和高分子基質的複合不夠緊密，增大了熱敏電阻常溫下的阻值，並且難以保證金屬鍍層的均勻性，阻值通常在l-10Q之間，難以達到熱敏電阻mQ級的使用要求。
發明內容本發明的目的是提供一種柔軟可巻繞的高分子PTC熱敏材料以及能夠生產這種高分子PTC熱敏材料的製備方法。為實現上述發明的目的，一方面，本發明提供了一種包括如下步驟的高分子PTC熱敏材料的製備方法①製備高分子PTC熱敏材料所需要的的薄膜基材；②通過幹法複合的方法，將步驟①製得的薄膜基材與金屬箔進行複合，製得半成品的複合薄膜；③將步驟②得到的複合薄膜在恆溫室中進行時效處理；④將步驟③得到的複合薄膜進行輻照交聯。其中，步驟①中可以將選用的母料，經過流延、拉伸、吹膜等常規的方式，製備出PTC熱敏材料所需的薄膜基材。優選地，步驟②中的幹法複合的方法為粘合法，該方法可通過在薄膜基材的兩側塗上導電膠粘劑，然後與金屬箔進行複合。例如，可以通過塗布機、粘膠輥以及其它的方式，在薄膜基材的兩側塗布上一層導電膠粘劑。其中，導電膠粘劑的可以是雙組分或者單組分的聚氨酯膠粘劑，其中添加了碳黑、銅粉、鎳粉、銀粉或其它金屬粉以及聚苯胺等高分子導電填料。為了實現膠粘劑體系良好的流動性，潤溼能力，需要配比好一定量的溶劑，如二曱苯、丙酮、乙酸乙酯等。塗上導電膠後，在薄膜基材的兩側複合上金屬箔(電極)，製得半成品的複合薄膜。步驟③將步驟②中得到的複合薄膜放在恆溫室中恆溫、恆溼一段時間後，例如17天，取出備用。恆溫室的溫度可控制在20~90。C之間。步驟④中的輻照劑量可參考現有技術。通常將上述複合的熱敏薄膜用Y射線(Co6。)或電子束輻照交聯，劑量為5100Mrad。另一方面，本發明還提供了一種高分子PTC熱敏材料，該高分子PTC熱敏材料是釆用上述方法製得的、能夠巻繞的複合薄膜，該複合薄膜是在高分子材料上複合有金屬箔而形成的，其中，複合薄膜的厚度為10-300jum,寬度為100mm-5m,金屬箔厚度為5-200mm。優選地，複合薄膜的厚度為10-100ym薄；金屬箔的厚度為10-100Mm。進一步優選地，在上述的高分子PTC熱敏材料複合薄膜的上、下表層上，均複合有金屬箔。本發明，金屬箔可以為鋁箔、銅箔、錫箔，也可以是其它合金箔。本發明的熱敏材料複合薄膜能製成PTC熱敏電阻，特別是可通過巻繞方式用於製造低電阻、小尺寸的熱敏電阻；也可製成任意形狀的平面圖形作為自控溫加熱元件用於管道加熱、地板採暖、電熱毯或其它形式的加熱場合。本發明的製備方法首次成功地將制膜工藝應用到PTC熱敏材料的製備領域，並且製備方法中的各步驟簡單，均可在現有機械上實現，故可實現機械化、工業化生產，具有效率高的特點。與現有技術相比，本發明高分子PTC熱敏複合薄膜具有以下優點(1)能生產電阻更低，尺寸更小的熱敏電阻；(2)省去了芯材薄膜表面處理(如電暈)的工藝過程；(3)在更加友好的環境下製得產品，避免產生環境汙染物可能性；(4)具有突出的高效率，節約能源，成本更低成本。採用本發明的技術生產熱敏複合薄膜，不僅工序少，而且機械化程度提高，且機械設備的產能均較大，可實現高效率、低成本生產。同時，在本發明的複合薄膜中，薄膜芯材與金屬電極具有良好的貼合性能。圖1為採用本發明幹法複合工藝的一種裝置的示意圖，圖中，各附圖標記的含義為1母料薄膜基材2膠粘劑溶液槽3粘膠輥tableseeoriginaldocumentpage8實施例1將按表1配方製得的母料經過流延製得厚度為30咖寬度為2.0m的薄膜基材，然後在圖1所示的裝置中進行幹法複合。薄膜基材經過塗布機組，在薄膜基材一側塗布上導電膠粘劑(其配方如表2所示)，然後在塗有導電膠粘劑的一側複合上一層鋁箔，複合好一側後釆用上述同樣的方式在薄膜基材的另一側複合好鋁箔，製得半成品的複合薄膜，該半成品的複合薄膜放入40-80x:的恆溫室中2天後，再將該複合薄膜用電子束輻照，劑量為5080Mrad，即製得本發明的高分子PTC熱敏薄膜。實施例2將表1配方所製得的母料加入到高低壓吹膜機組，擠出膜管經風環鼓入壓縮空氣，使膜管吹脹，再通過定型框使之冷卻定型，然後用人字板壓平膜管，製得膜厚為30um、膜寬為2.Qm的薄膜基材。該薄膜基材經過塗布機組，在薄膜基材的一側塗布上導電膠粘劑(其配方如表2所示)，然後在塗有導電膠粘劑的一側複合上一層鋁箔，複合好一側後採用上述同樣的方式在薄膜基材的另一側複合好鋁箔，製得半成品的複合薄膜。該半成品的複合薄膜放入40-80。C的恆溫室中2天後，再將該複合薄膜用Y射線(Co68)輻照，劑量為50~80Mrad，即製得本發明的高分子PTC熱敏薄膜。實施例3將按表l中配方所製得的母料經過流延製得厚度為100um寬度為2.0m的薄膜基材。該薄膜基材經過塗布機組，在薄膜基材的一側塗布上導電膠粘劑(其配方如表2所示)，然後在塗有導電膠粘劑的一側複合上一層鋁箔，複合好一側後採用上述同樣的方式在薄膜基材的另一側複合好鋁箔，製得半成品的複合薄膜。該半成品的複合薄膜放入40-80。C的恆溫室中2天後，再將該複合薄膜用電子束輻照，劑量為50-80Mrad,即製得本發明的高分子PTC熱敏薄膜。實施例4將按表l中配方所製得的母料經過流延製得厚度為100um寬度為2.0m的薄膜基材。該薄膜基材經過塗布機組，在薄膜基材的一側塗布上導電膠粘劑(其配方如表2所示)，然後在塗有導電膠粘劑的一側複合上一層鋁箔，複合好一側後採用上述同樣的方式在薄膜基材的另一側複合好鋁箔，製得半成品的複合薄膜。該半成品的複合薄膜放入4(TC的恆溫室中2天後，再將該複合薄膜用Y射線(Co6°)輻照，劑量為50-80Mrad,即製得本發明的高分子PTC熱敏薄膜。測試例1將實施例1所製得的熱敏薄膜切成長寬各為5mm正方形，分別在兩個表面焊上兩根引線製成熱敏電阻。用電阻測試儀測得該電阻常溫下的電阻為5.lmQ。將其置於15(TC烘箱中2分鐘後，測得其電阻為5500Q。將實施例2所製得的熱敏薄膜切成長寬各為5隱正方形，分別在兩個表面焊上兩根引線製成熱敏電阻。用電阻測試儀測得該電阻常溫下的電阻為4mQ。將其置於15(TC烘箱中2分鐘後，測得其電阻為5200Q。將實施例3所製得的熱敏薄膜切成長寬各為5隨正方形，分別在兩個表面焊上兩根引線製成熱敏電阻。用電阻測試儀測得該電阻常溫下的電阻為7mQ。將其置於150。C烘箱中2分鐘後，測得其電阻為5100Q。將實施例4所製得的熱敏薄膜切成長寬各為5隨正方形，分別在兩個表面焊上兩根引線製成熱壽文電阻。用電阻測試4義測得該電阻常溫下的電阻為8mQ。將其置於15(TC烘箱中2分鐘後，測得其電阻為5600Q。測試例2將實施例1和實施例2所製得的熱敏薄膜切成寬度為5mm,長20mm的長方形。分別在兩端的不同表面焊上兩根引線。再將該長方形與同樣大小的絕緣膜聚酯膜疊在一起並巻繞，得到寬為5醒、直徑為3mm的電阻。用電阻測試儀測得這些電阻常溫下的電阻，再將其置於15(TC烘箱中2分鐘後，測得其電阻。結果如表3所示表3tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1、一種製備高分子PTC熱敏材料的方法，該方法包括如下的步驟①製備高分子PTC熱敏材料所需要的的薄膜基材；②通過幹法複合的方法，將步驟①製得的薄膜基材與金屬箔進行複合，製得半成品的複合薄膜；③將步驟②得到的複合薄膜在恆溫室中進行時效處理；④將步驟③得到的複合薄膜進行輻照交聯。2、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，步驟②中所述的幹法複合的方法為粘合法，其是通過在所述薄膜基材的兩側塗上導電膠粘劑，然後與所述的金屬箔進行複合。3、如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的導電膠粘劑包括雙組分或者單組分的聚氨酯膠粘劑或者環氧樹脂膠粘劑、導電填料、以及溶劑。4、如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述的導電填料為碳黑、銅粉、鎳粉、銀粉和/或有機物導電填料。5、如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，步驟③中所述恆溫室的溫度為20~90°C,所述時效處理的處理時間為1~7天。6、一種高分子PTC熱敏材料，其特徵在於，所述高分子PTC熱敏材料是按權利要求1-5之一所述的方法製得的、能夠巻繞的複合薄膜，該複合薄膜是在高分子材料上複合有金屬箔而形成的，其中，所述的複合薄膜的厚度為10-300jum,寬度為100腿-5m;所述的金屬箔厚度為5-200|im。7、如權利要求6所述的高分子PTC熱敏材料，其特徵在於，所述的複合薄膜的上、下表層均複合有所述的金屬箔。8、如權利要求6或7所述的高分子PTC熱敏材料，其特徵在於，所述的金屬箔為鋁箔、銅箔、錫箔或合金箔。9、如權利要求6-8之一所述的高分子PTC熱敏材料在製備熱敏性電阻或自控溫加熱元件中的應用。全文摘要本發明公開了一種製備高分子PTC熱敏材料的方法，其包括如下的步驟①按常規製備PTC熱敏材料的薄膜基材；②將①製得的薄膜與金屬箔通過幹法複合的方法，製得半成品膜；③將②製得的複合薄膜在恆溫室中時效處理；④將③製得的複合薄膜進行輻照交聯。採用本發明方法生產的高分子PTC熱敏電阻可適於機械化生產，成本低而效率高，製得的高分子PTC熱敏材料增大了金屬電極和高分子基質的複合力，實現產品生產流程簡單化，減小設備投入，可收卷，製品能製作成小的製件。文檔編號B32B15/08GK101333299SQ2007100289公開日2008年12月31日申請日期2007年6月29日優先權日2007年6月29日發明者吳耀根,勇沈,蔡敏傑,蔡朝輝申請人:佛山塑料集團股份有限公司