[發(fā)明專利]電阻正溫度效應(yīng)導(dǎo)電復(fù)合材料及過電流保護(hù)元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110458874.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN102522173A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊銓銓;劉正平;方勇;劉玉堂;劉利鋒;王煒;高道華;龔炫;王軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海長園維安電子線路保護(hù)有限公司
• 主分類號(hào): H01C7/02
• 分類號(hào): H01C7/02;H01C7/13
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電阻正溫度效應(yīng)導(dǎo)電復(fù)合材料及過電流保護(hù)元件。

背景技術(shù)

具有電阻正溫度效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料在正常溫度下可維持極低的電阻值，?且具有對(duì)溫度變化反應(yīng)敏銳的特性，即當(dāng)電路中發(fā)生過電流或過高溫現(xiàn)象時(shí)，其電阻會(huì)瞬間增加到一高阻值，使電路處于斷路狀態(tài)，以達(dá)到保護(hù)電路元件的目的。因此可把具有電阻正溫度效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料連接到電路中，作為電流傳感元件的材料。此類材料已被廣泛應(yīng)用于電子線路保護(hù)元器件上。

具有電阻正溫度效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料一般由至少一種聚合物和導(dǎo)電填料復(fù)合而成，導(dǎo)電填料宏觀上均勻分布于所述聚合物中。聚合物一般為聚烯烴及其共聚物，例如：聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物等，而導(dǎo)電填料一般為碳黑、金屬粉或?qū)щ娞沾煞邸?duì)于以碳黑作導(dǎo)電填料的具有電阻正溫度效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料，由于碳黑特殊的聚集體結(jié)構(gòu)且其表面具有極性基團(tuán)，使碳黑與聚合物的附著性較好，因此具有良好的電阻穩(wěn)定性。但是，由于碳黑本身的導(dǎo)電能力有限，無法滿足低電阻的要求。以金屬粉為導(dǎo)電填料的具有電阻正溫度效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料，具有極低的電阻，但是因?yàn)榻饘俜廴菀籽趸枰獙?duì)導(dǎo)電復(fù)合材料進(jìn)行包封，以阻止因金屬粉在空氣中氧化而造成的電阻升高，而經(jīng)過包封的過電流保護(hù)元件的體積不能有效降低，難以滿足電子元器件小型化的要求。為得到較低的電阻值，同時(shí)克服金屬粉易氧化的弊端，行業(yè)內(nèi)逐漸趨向以金屬碳化物、金屬氮化物或金屬硼化物陶瓷粉（如碳化鈦）作為低阻值電阻正溫度效應(yīng)導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電填料，且此類材料已經(jīng)有了長足的發(fā)展。但由金屬碳化物、金屬氮化物或金屬硼化物陶瓷粉制備的過電流保護(hù)元件的尺寸厚度被限制（如1.0mm，0.9mm，0.8mm，0.7mm），且面積進(jìn)一步縮小（如1210，1206，0805，0603尺寸）時(shí)，其導(dǎo)電性就無法滿足要求，因此開發(fā)具有更低電阻率且具有優(yōu)良抗氧化性能的導(dǎo)電填料勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種電阻正溫度效應(yīng)導(dǎo)電復(fù)合材料。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種由上述導(dǎo)電復(fù)合材料制備的過電流保護(hù)元件，該過電流保護(hù)元件具有低室溫電阻率、良好的耐候性能、優(yōu)良的電阻再現(xiàn)性和PTC強(qiáng)度。

為達(dá)到上述目的本發(fā)明提供下述技術(shù)方案：一種電阻正溫度效應(yīng)導(dǎo)電復(fù)合材料，包括聚合物基材和導(dǎo)電填料，其中：

（a）聚合物基材占所述導(dǎo)電復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)的20%～75%，優(yōu)選為25%-70%之間，更優(yōu)為30%-65%之間，所述聚合物基材為環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚烯烴彈性體、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯中的一種及其混合物，其中，聚乙烯包括：高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等；

（b）所述的導(dǎo)電填料具有由內(nèi)核和外殼組成的核殼式顆粒結(jié)構(gòu)，且占所述導(dǎo)電復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)的25%～80%，優(yōu)選為30%-75%之間，更優(yōu)為35%-70%之間，粒徑為0.01μm～100μm，優(yōu)選為0.05μm～50μm，更優(yōu)為0.1μm～20μm?0.1μm～20μm，體積電阻率小于300μΩ.cm，更優(yōu)為小于200μΩ.cm，最優(yōu)為不大于100μΩ.cm，分散于所述聚合物基材中。

上述導(dǎo)電復(fù)合材料可含有其他組分，如抗氧劑、輻射交聯(lián)劑（常稱為輻照促進(jìn)劑、交聯(lián)劑或交聯(lián)促進(jìn)劑，例如三烯丙基異氰脲酸酯）、偶聯(lián)劑、分散劑、穩(wěn)定劑、非導(dǎo)電性填料（如氫氧化鎂，碳酸鈣）、阻燃劑、弧光抑制劑或其他組分。這些組分通常至多占導(dǎo)電復(fù)合材料總體積的15%，例如10%體積百分比。

在上述方案基礎(chǔ)上，所述內(nèi)核由金屬、金屬硼化物、金屬氮化物、金屬碳化物或金屬硅化物之中的一種組成；所述外殼由與內(nèi)核具有相同金屬元素的金屬硼化物、金屬氮化物、金屬碳化物或金屬硅化物組成。

在上述方案基礎(chǔ)上，所述金屬為鉭、釩、鋯、鈦、鈮、鉬、鉿、鎢或鉻之中的一種。

所述金屬硼化物為硼化鉭、二硼化鉭、硼化釩、二硼化釩、二硼化鋯、二硼化鈦、硼化鈮、二硼化鈮、硼化二鉬、五硼化二鉬、二硼化鉿、硼化二鎢、硼化鎢、硼化二鉻、硼化鉻、二硼化鉻或三硼化五鉻之中的一種。

所述金屬氮化物為氮化鉭、氮化釩、氮化鋯、氮化鈦、氮化鈮或氮化鉿中的一種。?

所述金屬碳化物為碳化鉭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈦、碳化鈮、碳化二鉬、碳化鉿、碳化鎢、碳化二鎢或二碳化三鉻之中的一種。

所述金屬硅化物為二硅化鉭、三硅化五鉭、硅化三釩、二硅化釩、二硅化鋯、二硅化鈦、三硅化五鈦、二硅化鈮、二硅化鉬、二硅化鉿、二硅化鎢、硅化三鉻或二硅化鉻之中的一種。