[發明專利]正溫度系數過電流保護元件

有效

• 申請號: 201110156860.0
• 申請日: 2011-06-13
• 公開（公告）號: CN102831997B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 陳繼圣;古奇浩
• 申請（專利權）人: 富致科技股份有限公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01C7/13
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司11355
• 代理人: 張雅軍

技術領域

本發明涉及一種正溫度系數過電流保護元件，特別是涉及一種具有不同分子量范圍的一基礎聚烯烴與一強化聚烯烴的正溫度系數過電流保護元件。

背景技術

正溫度系數導電性高分子元件由于具有正溫度系數效應，所以可作為過電流保護元件用途。正溫度系數導電性高分子元件包括一正溫度系數導電性高分子材料及形成在該正溫度系數導電性高分子材料的兩相對應表面上的正、負電極。該正溫度系數導電性高分子材料包括一具晶相區及非晶相區的高分子基體及一分散于該高分子基體的非晶相區而形成一連續導電路徑的導電性顆粒填充物。正溫度系數效應是指當該高分子基體的溫度升到其熔點時，該晶相區開始融熔而產生新的非晶相區。當非晶相區增加到一程度而與原存的非晶相區相結合時，會使得該導電性顆粒填充物的導電路徑形成不連續狀，而造成該正溫度系數導電性高分子材料的電阻急速增加，并因而形成斷電。

正溫度系數導電性高分子元件主要的是要求同時具有高的正溫度系數效應、高導電度、高電氣穩定性、高環境穩定性。

傳統的正溫度系數導電性高分子材料通常包括一高分子基體及一碳粉導電性填充物。該高分子基體具有一高分子組成。該高分子組成通常包含一重量平均分子量范圍介于50,000g/mol至300,000g/mol的聚烯烴(具有介于0.01g/10min至10g/10min的熔流速率(在190℃，2.16kg的條件下))與可選擇地一重量平均分子量范圍介于50,000g/mol至200,000g/mol的接枝型聚烯烴(具有介于0.5g/10min至10g/10min的熔流速率(在190℃，2.16kg的條件下))。該接枝型聚烯烴的主要功能在于增加正溫度系數導電性高分子材料與電極之間的接著性。

由于碳粉導電性填充物的導電度低，因此不適用于一些需要較高導電度(低電阻)的電流保護元件。在提升導電度上，雖然可借由增加具有高導電性的非碳類導電性顆粒填充物的型態(例如金屬顆粒，導電性陶瓷顆粒及表面金屬化顆粒等)來增加正溫度系數導電性高分子材料的導電度(從原本的約1.0ohm-cm或更高的體積電阻率下降至小于0.05ohm-cm的體積電阻率)，但其電氣穩定性，因存在高含量的高導電性導電填充物，而無法避免導電填充物顆粒之間，在通電狀況下所造成的電弧現象。電弧的高熱，破壞了纏繞在導電填充物周圍的聚烯烴混合物，使得聚烯烴混合物結構產生不可逆的破壞，致使導電性高分子正溫度系數材料的電氣穩定性與使用壽命因此而降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以提高導電性高分子正溫度系數材料的電氣穩定性與使用壽命的正溫度系數過電流保護元件。

本發明一種正溫度系數過電流保護元件，包含：一正溫度系數材料層；及兩個電極，設在該正溫度系數材料層上。該正溫度系數材料層包括一高分子基體及一均勻分散于該高分子基體內的導電性顆粒填充物，該導電性顆粒填充物的材料的導電度高于碳黑的導電度。該高分子基體具有一聚合物組成，該聚合物組成包含至少一主聚合物單元及一強化聚烯烴，該主聚合物單元包含一基礎聚烯烴及可選擇性地一接枝型聚烯烴，該強化聚烯烴的重量平均分子量高于該基礎聚烯烴的重量平均分子量，該主聚合物單元與該強化聚烯烴共熔融混煉后固化而形成該高分子基體。該基礎聚烯烴具有一根據ASTM?D-1238在230℃與12.6kg壓力下介于10g/10min至100g/10min的熔流速率。該強化聚烯烴具有一根據ASTM?D-1238在230℃與12.6kg壓力下介于0.01g/10min至1.0g/10min的熔流速率。該主聚合物單元占該聚合物組成重量的50-95wt％，該強化聚烯烴占該聚合物組成重量的5-50wt％。

較佳地，該主聚合物單元占該聚合物組成重量的75-95wt％，及該強化聚烯烴占該聚合物組成重量的5-25wt％。

較佳地，該強化聚烯烴具有一介于600,000g/mol至1,500,000g/mol之間的重量平均分子量。

較佳地，該基礎聚烯烴具有一介于50,000g/mol至300,000g/mol之間的重量平均分子量。

較佳地，該導電性顆粒填充物是選自碳化鈦、碳化鋯，碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鉬、碳化鎢、氮化鈦、氮化鋯、氮化釩、氮化鈮、氮化鉭、氮化鉻、二硅化鈦、二硅化鋯、二硅化鈮、二硅化鎢、金、銀、銅、鋁、鎳、表面鍍鎳玻璃球、表面鍍鎳石墨、鈦鉭固熔體、鎢鈦鉭鉻固熔體、鎢鉭固熔體、鎢鈦鉭鈮固熔體、鎢鈦鉭固熔體、鎢鈦固熔體、鉭鈮固熔體或前述物質的組合。

較佳地，該導電性顆粒填充物為鎳或二硅化鈦。