[發(fā)明專(zhuān)利]新型PTC導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備的PTC熱敏元件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310502725.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103554594A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王煒;楊銓銓;方勇;熊磊;劉玉堂;劉正平;王軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海長(zhǎng)園維安電子線(xiàn)路保護(hù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L23/06
• 分類(lèi)號(hào): C08L23/06;C08L23/12;C08L23/08;C08K9/06;C08K3/14;H01C7/02;B32B15/085;B32B15/082
• 代理公司: 上海東亞專(zhuān)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PTC熱敏元件中使用的高分子芯材，尤其是一種具有低室溫電阻率的PTC導(dǎo)電復(fù)合材料及由其制備的PTC熱敏元件。

背景技術(shù)

具有電阻正溫度系數(shù)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(guò)電流或過(guò)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系數(shù)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(lèi)材料已被廣泛應(yīng)用于電子線(xiàn)路保護(hù)元器件上。

具有電阻正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料一般由至少一種結(jié)晶性聚合物和導(dǎo)電填料復(fù)合而成，導(dǎo)電填料宏觀(guān)上均勻分布于所述結(jié)晶性聚合物中。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系數(shù)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(wú)法滿(mǎn)足極低電阻的要求。以金屬粉為導(dǎo)電填料的具有電阻正溫度系數(shù)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(guò)包封的PTC元件的體積不能有效降低，難以滿(mǎn)足電子元器件小型化的要求。為得到極低的電阻值且滿(mǎn)足電子元器件小型化的要求，逐漸趨向以金屬碳化物陶瓷粉（如碳化鈦）作為低阻值電阻正溫度系數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電填料，但添加于導(dǎo)電復(fù)合材料中的金屬碳化物陶瓷粉的比例較大，在聚合物中分散不佳，導(dǎo)致其電阻無(wú)法進(jìn)一步降低。

偶聯(lián)劑品種很多，如申請(qǐng)人之前遞交過(guò)申請(qǐng)?zhí)枮?01110033324.1的發(fā)明申請(qǐng)，其中公開(kāi)了一種導(dǎo)電復(fù)合材料，由結(jié)晶性聚合物基材、導(dǎo)電填料和偶聯(lián)劑組成，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯，申請(qǐng)人在實(shí)際操作中，希望得到一種更好的偶聯(lián)劑，使之增強(qiáng)有機(jī)物與無(wú)機(jī)化合物之間的親和力，同時(shí)強(qiáng)化提高復(fù)合材料的物理化學(xué)性能，如強(qiáng)度、韌性、電性能、耐水、耐腐蝕性。在申請(qǐng)人已經(jīng)遞交的發(fā)明申請(qǐng)基礎(chǔ)上，但在實(shí)踐中尚有需要改進(jìn)之處。

硅烷偶聯(lián)劑是由硅氯仿（HSiCl3）和帶有反應(yīng)性基團(tuán)的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成，再經(jīng)醇解而得。它在國(guó)內(nèi)有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171這幾種型號(hào)。硅烷偶聯(lián)劑實(shí)質(zhì)上是一類(lèi)具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料（如玻璃、硅砂、金屬等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料（合成樹(shù)脂等）化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)。

硅烷偶聯(lián)劑可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強(qiáng)度的作用。硅烷偶聯(lián)劑的這一特性最早應(yīng)用于玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）上，作玻璃纖維的表面處理劑，使玻璃鋼的機(jī)械性能、電學(xué)性能和抗老化性能得到很大的提高，在玻璃鋼工業(yè)中的重要性早已得到公認(rèn)。

這些反應(yīng)基可與有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)而結(jié)合。因此，通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的用途已從玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP）擴(kuò)大到玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維表面處理劑、無(wú)機(jī)填充物的表面處理劑以及密封劑、樹(shù)脂混凝土、水交聯(lián)性聚乙烯、樹(shù)脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶、涂料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的表面處理劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種新型PTC導(dǎo)電復(fù)合材料，尤其適用于具有低室溫電阻率的PTC熱敏元件。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述新型PTC導(dǎo)電復(fù)合材料制備的PTC熱敏元件。

本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種新型PTC導(dǎo)電復(fù)合材料，包括結(jié)晶性聚合物和導(dǎo)電填料，添加劑占總體積的0～20%，所述的結(jié)晶性聚合物基材和導(dǎo)電填料的體積百分比為：

（a）結(jié)晶性聚烯烴基材?30～50%；

（b）經(jīng)偶聯(lián)劑處理的碳化鈦-碳化鉭-碳化鎢固熔體，體積分?jǐn)?shù)為50～70%，體積電阻率不大于50μΩ·cm，所述固溶體導(dǎo)電填料粒徑為0.1μm～10μm；其中，

所述的硅烷偶聯(lián)劑，占所述固溶體導(dǎo)電填料體積的0.5%～1%，其結(jié)構(gòu)式為：

R₁-Si-R₂

式中：R₁基團(tuán)為甲氧基、乙氧基、乙基甲氧基、甲基乙氧基、甲基甲氧基或它們的同分異構(gòu)體中的一種；R₂基團(tuán)為乙烯基、環(huán)氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基或它們的同分異構(gòu)體中的一種；