改進型高溫級高分子ptc熱敏電阻器製造方法
2023-10-31 10:42:42
專利名稱：改進型高溫級高分子ptc熱敏電阻器製造方法
技術領域：
本發明改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器製造方法涉及一種以導電高分子聚合物複合材料為主要原料的熱敏電阻器的製造方法，以此涉及一種提高高轉變溫度的高分子PTC熱敏電阻器電阻穩定性的方法。
背景技術：
一般地，在填充導電粒子的結晶或半結晶高分子複合材料中可表現出正溫度係數PTC(positive temperature coefficient)現象。也就是說，在較低的溫度時，這類導體呈現較低的電阻率，而當溫度升高到其高分子聚合物熔點以上，也就是所謂的「關斷」溫度時，電阻率急驟升高。目前常規的聚合物材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，EVA，EAA，EBA，導電填料包括炭黑、石墨、炭纖維、鎳粉、銅粉、鋁粉等。還包括一些加工助劑，分散劑，抗氧劑，阻燃劑，偶聯劑，交聯劑等。具有PTC特性的這類導電體已製成熱敏電阻器，應用於電路的過流保護設置。在通常狀態下，電路中的電流相對較小，熱敏電阻器溫度較低，而當由電路故障引起的大電流通過此自復性保險絲時，其溫度會突然升高到「關斷」溫度，導致其電阻值變得很大，這樣就使電路處於一種近似「開路」狀態，從而保護了電路中其他元件。而當故障排除後，熱敏電阻器的溫度下降，其電阻值又可恢復到低阻值狀態。
高分子PTC熱敏電阻器已廣泛地應用到通信、計算機、汽車、工業控制、家用電器等眾多領域中。對於馬達保護用高分子PTC熱敏電阻器所面臨的問題是由於工作環境常處於導熱不良，熱積累嚴重的工位，環境溫度較高，使用常規的PTC常在此環境溫度下發生誤動作而不能正常使用。使用熔點高的材料例如聚偏氟乙烯，乙烯-四氟乙烯共聚物，聚氟乙烯，可熔性聚四氟乙烯，全氟乙丙烯，乙烯-三氟氯乙烯共聚物，尼龍11，尼龍12作為基體樹脂製備高溫級PTC熱敏電阻能夠滿足工作環境的要求。但是這類製品在反覆動作後特別是長時間處於保護狀態，故障排除後電阻值同保護前相比會有較大幅度的升阻，嚴重影響了它的使用。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述技術存在的缺陷而提供一種改進型的高轉變溫度的高分子PTC熱敏電阻器。
本發明目的可通過下述技術方案實現一種改進型的高轉變溫度的高分子PTC熱敏電阻器，它由芯材和貼覆於所述芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引出電極以及包覆在外面的絕緣層構成，其中，所述的芯材由粉末狀導電高分子材料壓制而成，所述的粉末狀導電高分子材料由高分子聚合物、碳黑、碳黑分散劑以及其它加工助劑混合而成，其配方如下(重量百分數)粉末狀導電高分子材料高分子聚合物35％～60％炭黑35％～55％聚四氟乙烯粉末 0.5％～20％加工助劑0.1％～10％
上述粉末狀導電高分子材料組分中高分子聚合物可以是一種聚合物或兩種以上聚合物的共混物，主要有聚偏氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯，乙烯-四氟乙烯共聚物，尼龍11，尼龍12，全氟乙丙烯，乙烯三氟氯乙烯等，以及它們的共聚物。
上述粉末導電高分子材料組分中聚四氟乙烯粉末可以是輻照降解法生產，也可以是懸浮法或者乳液法生產。聚四氟乙烯粉末的粒徑在0.001～100μm，在0.005～80μm效果較好，最好在0.1～20μm之間。比表面積在2～50m2/g之間。最好用輻照降解法生產。
上述粉末狀導電高分子材料組分中炭黑是指各種導電炭黑、色素炭黑和補強炭黑，最好是導電炭黑。炭黑的粒徑在20～100nm之間，DBP吸油值在30～180ml/100g，BET值在5～100m2/g。
上述粉末狀導電高分子材料組分中加工助劑可以是炭黑分散劑、抗氧劑、交聯促進劑、偶聯劑。其中炭黑分散劑可以使聚丙烯蠟，聚醯亞胺蠟等高熔點蠟，抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，如酚類抗氧劑ANOX70，交聯促進劑可以是多官能團不飽和化合物，如三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)，偶聯劑可以是矽烷或鈦酸酯類有機化合物，如鈦偶聯劑TCF。
一種改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器的製造方法先分別將芯材組分高分子聚合物、碳黑、聚四氟乙烯粉末、加工助劑在高速攪拌機裡面預混20min，然後在200～300℃溫度下混煉，用模壓方法製成兩面貼覆金屬箔片面積為100～1000cm2，厚0.1～1.0mm的複合片材；再將此複合片材用γ射線(Co60)或電子輻照交聯，劑量為5～100Mrad，然後將片材切割成一定尺寸的小片，焊接上引出電極，在外面包覆絕緣層，即可製得高溫級高分子PTC熱敏電阻器。
與現有技術相比，本發明芯材加入了聚四氟乙烯粉末提高了產品的耐溫等級和加工性能，提高了產品在反覆動作時電阻的恢復性，降低了製品在長時間工作後電阻值的升幅。
具體實施例方式
表1單位g
注聚偏氟乙烯上海三愛富新材料股份有限公司FR901碳黑德固薩公司HB150聚四氟乙烯粉末(A)為3M公司Dyneon TF9205PTFE(B)為上海三愛富新材料股份有限公司生產FR002A將表1中各組份分別在高速攪拌機中攪拌15min，置於230℃溫度下於密煉機中混煉均勻，將其夾在兩層鍍鎳銅箔之間，放於壓模中，壓力10Mpa，溫度230℃條件下壓製成面積200cm2，厚0.35mm片材。在真空烘箱中150℃熱處理16小時後，用電子束輻照，劑量為10Mrad，然後再用衝床衝製成10mm*14mm大小的小片，在其兩面分別焊接0.8mm的銅線，最後包覆一層環氧樹脂，即可製成常溫零功率電阻42mΩ的高分子PTC熱敏電阻器。將製得的高溫級電阻在19V100A下循環1000次比較製品的電阻值變化(見表2)。將製得的高溫級電阻在19V100A下持續通電24小時比較電阻值變化(見表3)。
表2
表3
權利要求
1.一種改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器製造方法，它由芯材和貼覆於所述芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引出電極以及包覆在外面的絕緣層構成，其特徵在於所述的芯材由粉末狀導電高分子材料壓制而成，所述的粉末狀導電高分子材料由高分子聚合物、碳黑、碳黑分散劑以及其它加工助劑混合而成，其組成按重量百分比含量為高分子聚合物 35％～60％炭黑 35％～55％聚四氟乙烯粉末 0.5％～20％加工助劑 0.1％～10％其中，所述的高分子聚合物為聚偏氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、尼龍11、尼龍12、全氟乙丙烯、乙烯三氟氯乙烯以及它們的共聚物中的一種或一種以上聚合物的共混物。
2.根據權利要求1所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於所述聚四氟乙烯粉末粒徑在0.001～100μm。
3.根據權利要求2所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於所述聚四氟乙烯粉末粒徑在0.005～80μm。
4.根據權利要求3所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於所述聚四氟乙烯用輻照降解法生產的粉末，粒徑為0.1～20μm，比表面積為2～50m2/g。
5.根據權利要求1所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於所述的炭黑是指各種導電炭黑、色素炭黑和補強炭黑，炭黑的粒徑在20～100nm之間，DBP吸油值在30～180ml/100g，BET值在5～100m2/g。
6.根據權利要求5所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於所述導電炭黑是導電炭黑。
7.根據權利要求1所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器，其特徵在於上述粉末狀導電高分子材料組分中加工助劑可以是炭黑分散劑、抗氧劑、交聯促進劑、偶聯劑，其中炭黑分散劑可以使聚丙烯蠟，聚醯亞胺蠟等高熔點蠟，抗氧劑可以是酚類或胺類化合物，包括酚類抗氧劑ANOX70；交聯促進劑可以是多官能團不飽和化合物，包括三烯丙基異氰尿酸酯(TAIC)；偶聯劑可以是矽烷或鈦酸酯類有機化合物，包括鈦偶聯劑TCF。
8.根據權利要求1所述的改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器的製造方法先分別將芯材組分高分子聚合物、碳黑、聚四氟乙烯粉末、加工助劑在高速攪拌機裡面預混20min，然後在200～300℃溫度下混煉，用模壓方法製成兩面貼覆金屬箔片面積為100～1000cm2，厚0.1～1.0mm的複合片材；再將此複合片材用γ射線(Co60)或電子輻照交聯，劑量為5～100Mrad，然後將片材切割成一定尺寸的小片，焊接上引出電極，在外面包覆絕緣層，即可製得高溫級高分子PTC熱敏電阻器。
全文摘要
本發明涉及一種改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器製造方法，以導電高分子聚合物複合材料為主要原料。一種改進型高溫級高分子PTC熱敏電阻器製造方法，它由芯材和貼覆於所述芯材兩面的金屬箔片，焊接在該金屬箔片外表面上的引出電極以及包覆在外面的絕緣層構成，其中，所述的芯材由粉末狀導電高分子材料壓制而成，所述的粉末狀導電高分子材料由高分子聚合物、碳黑、碳黑分散劑以及其它加工助劑混合而成，其組成按重量百分比含量為高分子聚合物35％～60％、炭黑35％～55％、聚四氟乙烯粉末0.5％～20％、加工助劑0.1％～10％，其中，所述的高分子聚合物為聚偏氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、乙烯－四氟乙烯共聚物、尼龍11、尼龍12、全氟乙丙烯、乙烯三氟氯乙烯以及它們的共聚物中的一種或一種以上聚合物的共混物。
文檔編號H01C7/02GK1794369SQ20051011241
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者劉鋒, 侯李明, 王軍, 劉正軍, 王勇, 吳國臣 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司