[發(fā)明專利]一種改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410081081.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN103881177A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張愛麗;侯李明;唐佳林;曾賢瑞;李慶北;史宇正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海神沃電子有限公司
• 主分類號(hào): C08L23/00
• 分類號(hào): C08L23/00;C08L23/06;C08L23/08;C08K9/02;C08K3/28;C08K3/14;B29C47/92;H01C7/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 梁海蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子導(dǎo)電復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種PTC過流過溫保護(hù)元件中使用的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料。

背景技術(shù)

高分子正溫度系數(shù)熱敏電阻，即PTC熱敏電阻，作為一種可以自恢復(fù)的保險(xiǎn)絲，在電子線路過溫過流保護(hù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著手機(jī)電池容量增大，電阻低和體積小的PTC過電流保護(hù)元件在市場上成為暢銷產(chǎn)品。

目前，正溫度系數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料是由一種或一種以上具結(jié)晶性的聚合物及導(dǎo)電填料所組成。該聚合物一般為聚烯類聚合物，例如：聚乙烯，聚乙烯接枝聚合物，聚偏氟乙烯和共聚酯等。導(dǎo)電填料一般為碳黑、金屬顆粒或無氧陶瓷粉末，無氧陶瓷粉包括IVB、VB、VIB族金屬氮化物或碳化物，以及它們的固溶物或混合物，該導(dǎo)電填料是均勻分散于該聚合物之中。

對(duì)于導(dǎo)電填料來說，由于碳黑表面積大，電阻率比鎳粉高，所以碳黑所能提供的導(dǎo)電性較金屬顆粒低。鎳粉雖電阻率低，但易被氧化。故為了達(dá)到有效降低過電流保護(hù)元件的電阻值且避免氧化的目的，逐漸趨向以無氧陶瓷粉末作為低阻導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電填料。

無氧陶瓷粉末不像碳黑那樣具有凹凸表面，與聚烯烴類等聚合物的附著性較碳黑差，其電阻再現(xiàn)性差。為增加聚烴類等聚合物和陶瓷粉之間的附著性，常規(guī)以陶瓷粉末為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電復(fù)合材料會(huì)另外添加一偶合劑，如酐類化合物或硅烷類化合物，以加強(qiáng)聚烯烴聚合物與陶瓷粉之間的附著性，然而加入偶合劑后不能有效降低整體電阻值。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料，這種改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電性和耐侯性優(yōu)良，適合用于生產(chǎn)具有低室溫電阻率、良好PTC強(qiáng)度、良好電阻再現(xiàn)性和長期電阻穩(wěn)定性的過流過溫保護(hù)元件。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的及其它目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明公開了一種改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料，所述改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料的原料包括結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材和導(dǎo)電填料，所述導(dǎo)電填料分散于所述結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材中，所述的導(dǎo)電填料為經(jīng)過酸溶液處理的導(dǎo)電填料；以改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料的總體積計(jì)，結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材和導(dǎo)電填料的體積百分含量為：

結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材??30～60%；

導(dǎo)電填料????????????????40～70%。

優(yōu)選地，以改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料的總體積計(jì)，結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材和導(dǎo)電填料的體積百分含量為：

結(jié)晶性聚烯烴聚合物基材??35～55%；

導(dǎo)電填料????????????????45～65%。

優(yōu)選地，所述改性PTC導(dǎo)電復(fù)合材料的原料還包括過氧化物交聯(lián)劑，以導(dǎo)電填料的總體積計(jì)，所述導(dǎo)電填料中還含有體積百分含量為0.1～1%的過氧化物交聯(lián)劑。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料的體積電阻率不大于50uΩ.cm，粒徑為0.1～10μm。

優(yōu)選地，所述酸選自硝酸和氫氟酸中的一種或兩種，所述酸溶液的濃度為0.1～1wt%。

具體地，本發(fā)明中所述導(dǎo)電填料經(jīng)酸處理的工藝為：將導(dǎo)電填料加入濃度為0.1～1wt%的酸反應(yīng)20～60分鐘，反應(yīng)溫度為60～100℃。

其中本發(fā)明中所述酸溶液是酸的水溶液。

本發(fā)明的PTC過流過溫保護(hù)元件所用的導(dǎo)電填料采用特殊的酸處理，增大導(dǎo)電填料的表面積及改變表面形狀，增大了導(dǎo)電填料與結(jié)晶聚合物的接觸點(diǎn)，從而提高交聯(lián)度，從而結(jié)合生產(chǎn)工藝使得PTC過流過溫保護(hù)元件具有很低的電阻率和優(yōu)良的耐侯性及電阻穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述結(jié)晶性聚烯烴基材選自聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料為導(dǎo)電陶瓷粉，所述導(dǎo)電陶瓷粉選自IVB、VB和VIB族金屬的氮化物或碳化物中的一種或多種。

更優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料選自碳化鈦，所述碳化鈦粒徑為1～3μm。

或者，更優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料選自碳化鎢，所述碳化鎢粒徑為2～5μm。

優(yōu)選地，所述的過氧化物交聯(lián)劑選自改性1,3-雙（叔丁過氧異丙基）苯（BIPB）、改性2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化叔丁基)己烷、改性2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧基-3-已炔的一種或多種。

本發(fā)明中所述過氧化物交聯(lián)劑的安全可加工溫度不低于130℃，1分鐘半衰溫度為180-210℃。