[發明專利]高導電性高分子正溫度系數組成及過電流保護元件

有效

• 申請號: 201210024550.8
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN103242579A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 陳繼圣;江長鴻
• 申請（專利權）人: 富致科技股份有限公司
• 主分類號: C08L23/00
• 分類號: C08L23/00;C08L51/06;C08K7/00;C08K7/18;C08K7/06;C08K3/08;C08K3/04;C08K3/14;H01B1/22;H01B1/24;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

本發明涉及一種高導電性高分子正溫度系數組成及一種正溫度系數過電流保護元件，特別是涉及一種具有金屬類導電顆粒，陶瓷類導電顆粒以及碳類導電顆粒的高導電性高分子正溫度系數組成物。

背景技術

導電性高分子正溫度系數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。導電性高分子正溫度系數材料包括高分子材料及形成在該高分子材料的兩相對應表面上的正、負電極。該高分子材料包括具有晶相區及非晶相區的高分子基體及分散于該高分子基體的非晶相區而形成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，而造成該高分子材料的電阻急速增加，并因而形成斷電。

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，雖然可通過添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)來增加高分子正溫度系數材料的導電度(從原本的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)，但如此形成的高分子正溫度系數材料具有不穩定的電性，容易在使用或儲存一段時間后，其電氣性大幅地變質。

美國專利早期公開號2008/0142494公開一種可用于制作一座椅加熱器的高分子正溫度系數材料。該高分子正溫度系數材料具有一種高分子正溫度系數組成。該高分子正溫度系數組成可包括5～70wt％的有機高分子及30～95wt％的導電填充物，且較佳為包括15～60wt％有機高分子及40～90wt％的導電填充物。該導電填充物可包括10-100wt％的陶瓷導電顆粒，及/或15～90wt％的金屬粉末，且較佳為包括40～65wt％的陶瓷導電顆粒，及/或35～60wt％的金屬粉末。該導電填充物也可另外包括0.01～15wt％的碳類導電顆粒，且較佳為包括1～10wt％的碳類導電顆粒。如此形成的高分子正溫度系數材料具有自我控制及調整座椅溫度的功能而可以克服一般加熱器所造成的過熱問題及排除溫度控制器的需要。

上述高分子正溫度系數材料的用途是做為座椅的加熱器，使座椅可以被自動控制在對人體舒適的溫度范圍。當高分子正溫度系數材料的溫度超過跳脫溫度(trip?temperature)時，高分子正溫度系數材料的電阻會急遽增加，導致電流幾乎為零，而形成斷電及不加熱狀態，而當高分子正溫度系數材料的溫度低于跳脫溫度，電流又可通過而繼續加熱。

上述高分子正溫度系數材料是做為加熱器使用，其材料成份是根據所需的跳脫溫度而調配。至于如何調配材料成份以得到高電氣穩定性的高分子正溫度系數材料以做為過電流保護元件，則未有任何教示。在做為過電流保護元件的應用上，高分子正溫度系數材料必須具備相當高的電氣穩定性，以保護下游的電子元件不受燒毀。因此，如何制備出具高導電及高電氣穩定的電流保護元件對于業界而言仍有需要。

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高導電性高分子正溫度系數組成，及一種利用該高導電性高分子正溫度系數材料所制作的正溫度系數過電流保護元件。

本發明所述的高導電性高分子正溫度系數組成，包含：高分子組份，包括至少一種聚合物；及導電填充物組份。該導電填充物組份包括金屬類導電顆粒，陶瓷類導電顆粒，以及碳類導電顆粒。其中，該高分子組份與該導電填充物組份的重量比是介于1∶13～1∶5.5，該金屬類導電顆粒的重量高于該陶瓷類導電顆粒，且該陶瓷類導電顆粒的重量高于該碳類導電顆粒，及該碳類導電顆粒占該導電填充物組份重量的2.8wt％～7.3wt％。

本發明所述的正溫度系數過電流保護元件，包含：一個正溫度系數材料層；以及兩個電極，設在該正溫度系數材料層上。其中，該正溫度系數材料層具有一種高分子正溫度系數組成，該高分子正溫度系數組成包含：高分子組份，包括至少一種聚合物；及導電填充物組份。該導電填充物組份包括金屬類導電顆粒，陶瓷類導電顆粒，以及碳類導電顆粒。其中，該高分子組份與該導電填充物組份的重量比是介于1∶13～1∶5.5，該金屬類導電顆粒的重量高于該陶瓷類導電顆粒，且該陶瓷類導電顆粒的重量高于該碳類導電顆粒，及該碳類導電顆粒占該導電填充物組份重量的2.8wt％～7.3wt％。