[發明專利]正溫度系數材料及其制備方法及含該材料的熱敏電阻及其制備方法

有效

• 申請號: 200910108460.5
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101935418A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 任茂林;李曉芳;陳炎;劉倩倩;林信平
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/12;C08L23/16;C08L23/08;C08L33/08;C08L27/18;C08L27/12;C08L27/08;C08L27/16;C08L27/14;C08K9/04;H01C7/02
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技術領域

本發明是關于一種材料及含該材料的電阻和它們的制備方法，具體的說，是關于一種正溫度系數材料及含該材料的熱敏電阻和它們的制備方法。

背景技術

一些高分子導電復合材料具有正溫度系數(PTC)效應，即，材料的電阻率隨溫度升高而增大，在臨界溫度附近電阻率呈現數量級的突變。高分子正溫度系數材料的應用已受到越來越廣泛的關注，然而該材料的穩定性有待進一步改善。限制正溫度系數材料應用的主要問題有：(1)正溫度系數材料的室溫電阻率不穩定，由該材料制備的熱敏電阻的電阻率隨著使用過程中所經受的熱循環而變化；(2)PTC強度穩定性較差，PTC強度及材料的輸出功率隨電阻開關動作次數增加而迅速衰減；(3)在高于聚合物熔點以上的溫度范圍內會出現電阻負溫度系數(NTC)效應，即，材料電阻率隨溫度升高而減小。正溫度系數材料室溫電阻率的不穩定不利于回路中電流的控制，PTC強度的衰減及NTC效應更是損害了其作為保護元件的性能。(4)材料的耐老化性能差，重復使用以及特殊環境下使用時，正溫度系數材料的性能變化幅度較大。這些缺點降低了作為限流元件、加熱器件等產品的應用穩定性和安全性。因此控制正溫度系數材料穩定的室溫電阻以及良好的PTC強度重復性有著很重要的意義。

目前，消除高分子正溫度系數熱敏電阻上述缺陷的主要方法是對高分子正溫度系數芯材進行輻射交聯。但正溫度系數芯材在輻照下，要達到較高的交聯強度就需要較高的輻照劑量，這樣不僅增加了成本，限制了其推廣使用，而且大的輻照劑量還會使正溫度系數芯材中的高分子材料發生降解，破壞材料中的其它組分，影響正溫度系數材料的使用性能。

CN1655290A公開了一種高分子正溫度系數熱敏電阻，該熱敏電阻由高分子基片和復合于基片兩面的片狀電極、焊接于電極表面引線狀電極以及包封在外表面的絕緣層構成，其特征在于：基體的原來成份和重量份數如下：

聚合物40-65，

導電填料30-60，

加工助劑0.2-10，

所述聚合物為均聚物或共聚物，包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物和丙烯酸中的一種或幾種以任意比例的混合物，所述導電填料為鎳粉、銅粉或炭黑中的一種或幾種，所述加工助劑包括抗氧劑和偶聯劑，抗氧劑和偶聯劑的重量比為1∶1.5-2.5，其中，抗氧劑為丙烯酸醇酯類化合物，偶聯劑為鈦酸酯或硅烷類化合物。雖然由該正溫度系數材料制備的熱敏電阻的PTC強度得到了一定的改善，但是該正溫度系數材料的室溫電阻率的穩定性仍然不能滿足要求，在多次使用后，熱敏電阻的PTC強度的穩定性仍然不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服由現有技術制備的正溫度系數材料制備的正溫度系數熱敏電阻在多次使用后電阻的室溫電阻穩定性和PTC強度穩定性、差以及耐老化性能差缺陷。本發明的制造方法不僅提高了正溫度系數材料的耐老化性能，而且還提供了一種在多次使用后室溫電阻漂移幅度小和PTC強度高的熱敏電阻。

本發明的發明人通過大量實驗發現，PTC的穩定性與填料包括抗氧劑，穩定劑以及阻燃劑等其他添加劑在混合物中的分布情況有很大關系，本發明的發明人通過將含有樹脂、經過改性的導電填料、經過改性的抗氧劑、潤滑劑、鈦酸酯混合物經熔融而得到的正溫度系數材料經成型、輻照等制備步驟后制得的熱敏電阻的PTC強度得到明顯改善。其中與現有技術相比，該混合物中，導電填料形成了明顯的導電網絡，推測原因可能是導電網絡的形成與樹脂，抗氧化劑的均勻分布及偶粘劑改性導電填料的綜合作用，該網絡使得PTC材料制備的熱敏電阻在多次使用后電阻的室溫電阻穩定性以及PTC強度均得到顯著改善。

本發明提供了一種正溫度系數材料，該材料是由一種混合物經熔融而形成的產物，所述混合物含有樹脂、導電填料、潤滑劑、抗氧劑、阻燃劑，其中，所述混合物中還含有鈦酸酯，導電填料在混合物中構成三維導電網絡結構。

本發明還提供了該正溫度系數材料的制備方法，該方法包括：

1)按照比例稱量鈦酸酯偶聯劑、異丙醇、抗氧劑，攪拌混合后，在真空條件下干燥，獲得鈦酸酯改性的抗氧劑；

2)按照比例稱量鈦酸酯偶聯劑、異丙醇、阻燃劑，攪拌混合，干燥后得到鈦酸酯改性的阻燃劑；

3)按照比例稱量鈦酸酯偶聯劑、異丙酸、導電填料，攪拌均勻，干燥后獲得鈦酸酯改性的導電填料。

4)將有樹脂、鈦酸酯改性的導電填料、潤滑劑、鈦酸酯改性的阻燃劑按照比例混合，將混合物加熱熔融，同時加入步驟(1)中制備的鈦酸酯改性的抗氧劑、然后將所得熔融物擠出造粒，獲得正溫度系數材料。