[發明專利]正溫度系數組合物

有效

• 申請號: 201580061656.7
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN107004476B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: R·W·奧爾登宰爾;S·吉利森;G·德雷贊
• 申請（專利權）人: 漢高股份有限及兩合公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01C17/065
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 祁麗;于輝

本發明涉及一種正溫度系數組合物，其包含半結晶材料、至少一種粘合劑、0.5?9.5重量％的導電材料和溶劑。此外，本發明涉及根據本發明的正溫度系數組合物在加熱元件和傳感器中的用途。根據本發明的正溫度系數組合物提供低且穩定的電阻直到自調節溫度，這允許加熱元件快速加熱。此外，根據本發明的正溫度系數組合物具有高PTC比，因此具有更高的安全性，可將更大的功率施加至加熱元件。

技術領域

本發明涉及正溫度系數組合物。根據本發明的組合物具有低且穩定的 電阻直到自調節的溫度，這表示加熱元件的快速加熱。此外，根據本發明 的組合物具有提供改進的安全性的高PTC比，并且可將更大的功率施加至 打印的加熱元件。

發明背景

正溫度系數或PTC材料是特征在于當達到開關溫度(Ts)時電阻率急 劇增加的導電材料。電阻率與溫度的函數/曲線具有正斜率且在該溫度范圍 內，導電聚合物PTC組合物被認為具有正溫度系數電阻(PTCR)。如果電阻 率的跳躍足夠高，則電阻率有效地阻斷電流并且防止材料的進一步加熱， 例如材料的過熱。PTC材料的主要益處之一是在包含PTC材料的制品中不 需要額外的電子電路，因為PTC材料本身具有類似于電子電路的特性。此外，在冷卻時，PTC材料自身復位。電阻率的這種跳躍常被稱為PTC振幅， 并且可被定義為最大體積電阻率與室溫(約23℃)下的體積電阻率之比。

近年來，PTC聚合物材料已經廣泛用于例如自限制加熱電纜和過電流 保護裝置中。另外，PTC材料已經用于自控加熱器。當連接到電源時，PTC 材料將加熱到跳閘溫度(trip temperature)，并保持此溫度，而不使用任何其 它電子控制器。此外，由于電子產品如電腦、智能手機等的廣泛開發、應 用和傳播，已經增大了對過電流保護裝置的需求。顯示出PTC行為的組合 物也已經在電氣裝置中用作包含電源和串聯的附加電氣組件的電路中的過 電流保護。在電路中，在正常工作條件下，負載和PTC器件的電阻如此以 使相對小的電流流過所述PTC器件。因此，器件的溫度保持低于臨界或跳 閘溫度。如果負載短路或電路經歷功率波動，流經PTC器件的電流大大增 加。此時，在PTC器件中消耗大量的功率。這種功率耗散僅在短時期內(幾 分之一秒)發生。然而，PTC器件的溫度將升高到PTC器件的電阻變得如此 高以將電流限制在可忽略的值的值。所述器件被認為處于跳閘狀態。流過 電路的可忽略或涓流的電流不會損壞與PTC器件串聯連接的電氣組件。因 此，當PTC器件被加熱到其臨界溫度范圍時，PTC器件用作保險絲的形式， 將通過短路負載的電流降低到安全的低值。在中斷電路中的電流或者消除 負責短路(或功率波動)的情況時，PTC器件將冷卻到低于其臨界溫度至其正 常工作、低電阻狀態。該效果是可復位的電路保護裝置。

因此，可以說，PTC油墨由于它們的自調節和快速加熱性質是有益的。 較不導電的PTC油墨總是會提供更高的PTC比，這帶來更多的安全性，但 是它也會產生更小的初始功率(功率(W)＝V²/R，更高的R表示更小的功率)。 通常，當溫度升高時，PTC材料的電阻已經開始增大一點。

已經開發了顯示這些特性的各種材料。其中，它們是陶瓷以及聚合物 基PTC材料。存在可用的PTC技術，然而，特別是PTC油墨并不容易獲 得。

在過去的工業中，已經嘗試通過使用不同比例的碳和/或石墨材料來提 高PTC比。這提供對物理性質和安全性的一些改進，但所述改進還不夠。

改進PTC技術的一個嘗試是將也具有高PTC比的合成半結晶聚合物添 加到PTC組合物中。半結晶聚合物提供了相對于現有材料的改進。

因此，PTC比仍然存在改進的空間，這樣可施加更大的功率以提供快 速加熱，而不會影響自調節的安全性。

附圖簡介

圖1示出了根據本發明的組合物的PTC曲線，和與現有技術中描述的 材料的PTC曲線的比較。

圖2示出了用于測量油墨的薄層電阻的測試圖案。

圖3示出了加熱元件及其結構。