[發明專利]一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻及其制備方法

有效

• 申請號: 202010900909.8
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112125660B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 郭靖;汪宏;司明明;郝建宇;趙恩達;李曉萌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;C04B41/88;C04B35/645;C04B35/626;C04B35/628;H01C7/112;H01C17/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻及其制備方法，壓敏電阻成分包括質量分數配比為60wt％?99.95wt％：40wt％?0.05wt％的成分Z和PEEK，成分Z包括摩爾質量分數為90mol％?99mol％的ZnO和1mol％?10mol％的金屬氧化物摻雜劑。制備方法1.將質量分數配比為60wt％?99.95wt％：40wt％?0.05wt％的粉末Z和粉末PEEK進行混合；2.將混合后的粉末通過冷燒結技術進行燒結，得到需求形狀的壓敏電阻。實現了以高分子聚合物、金屬氧化物為協同添加劑的ZnO基壓敏電阻的極低溫度燒結(270?340℃)，并提高了其非線性系數、擊穿場強和最高擊穿場強性能，降低了其物理體積。

技術領域

本發明屬于電力及電子信息器件領域，涉及一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻及其制備方法。

背景技術

電阻值與外施電壓成非線性歐姆關系的半導體陶瓷被稱為壓敏電阻。ZnO添加氧化物系壓敏陶瓷是目前性能最優、應用最廣和最具代表性的壓敏電阻。因其自身具有較高的非線性系數，常用于抑制電子線路和電力系統中產生的瞬態過電壓和浪涌電流，起到保護電子電路元器件和電力系統設備服役安全的作用。

例如：家用智能電視等物聯網電子產品的電源電路中就使用了ZnO壓敏電阻，這里使用的ZnO電阻壓敏電壓為470V，當瞬態的浪涌電壓最大值(非有效值)超過470V時，壓敏電阻利用鉗位特性，把過高的電壓拉低，讓后級電路工作在一個安全的范圍內，從而保護家用智能電視等物聯網電子產品。

目前，商用的ZnO添加氧化物系壓敏電阻的非線性系數α在20-100之間，擊穿場強E_b(@1mA/mm²)在100-3400V/mm范圍內。由于根據現有文獻，擊穿場強最高為3400V/mm，這就導致利用該體系的壓敏電阻物理體積較大，尤其是在大型避雷器等應用場景中，設備占地面積大，造成了土地資源浪費。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻及其制備方法，提高了壓敏電阻的非線性系數、擊穿場強和最高擊穿場強性能，從而降低了壓敏電阻的物理體積。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻，成分包括質量分數配比為60wt％-99.95wt％：40wt％-0.05wt％的成分Z和PEEK，成分Z包括摩爾質量分數為90mol％-99mol％的ZnO和1mol％-10mol％的金屬氧化物摻雜劑。

一種氧化鋅聚醚醚酮壓敏電阻的制備方法，包括以下步驟；

步驟一、將質量分數配比為60wt％-99.95wt％：40wt％-0.05wt％的粉末Z和粉末PEEK進行混合，粉末Z包括摩爾質量分數為90mol％-99mol％的ZnO和1mol％-10mol％的金屬氧化物摻雜劑；

步驟二、將混合后的粉末進行燒結，得到需求形狀的壓敏電阻。

優選的，步驟二中，燒結采用冷燒結，冷燒結時載荷為300-480MPa，保溫溫度為270-340℃。

優選的，步驟一中，將純度為99％的四氫呋喃溶液和純度為99％的甲苯純溶液按照0.8-1.5的體積比混合，得到A溶液，對A溶液進行預攪拌60min-120min，逐漸升溫，升溫速度為5℃/s-10℃/s，溫度升高至55℃-90℃，攪拌均勻；稱取0.1g-10g粉末PEEK，溶于A溶液中，攪拌均勻；

將步驟一所述的質量分數配比的粉末Z和粉末PEEK，溶于A溶液中，在55℃-90℃保溫，攪拌均勻；將混合溶液進行240min-450min的攪拌，將攪拌后的混合溶液進行溫度為80℃-95℃的烘干，再將烘干后的粉末采用200目-800目的篩網進行過篩操作，連續過篩1-3次。