[發明專利]導電性聚合物組合物、其制備方法和包括該組合物的電器件

無效

• 申請號: 96193890.0
• 申請日: 1996-03-15
• 公開（公告）號: CN1097829C
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發明（設計）人: M·F·瓦藤伯爾格;J·G·拉羅;J·托思
• 申請（專利權）人: 雷伊化學公司
• 主分類號: H01C7/02
• 分類號: H01C7/02;H01B1/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 魏金璽,王景朝

??????????????????發明背景

本發明的領域

本發明涉及導電性聚合物組合物和包括導電性聚合物組合物的電器件。

本發明的介紹

導電性聚合物組合物和包括導電性聚合物組合物的電器件是眾所周知的。該組合物包括聚合物組分和分散在其中的顆粒狀導電性填料如炭黑或金屬。導電性聚合物組合物描述在US專利No.4,237,441(van?Konynenburg等人)，4,388,607(Toy等人)，4,534,889(van?Konynenburg等人)，4,545,926(Fouts等人)，4,560,498(Horsma等人)，4,591,700(Sopory)，4,724,417(Au等人)，4,774,024(Deep等人)，4,935,156(van?Konynenburg等人)，5,049,850(Evans等人)，5,250,228(Baigrie等人)，5,378,407(Chandler等人)，和5,451,919(Chu等人)，和在國際專利申請No.PCT/US95/07925(Raychem?Corporation，1995年6月7日申請)。

這些組合物通常顯示出正溫度系數(PTC)行為，即它們響應溫度的升高而增加了電阻率，一般在較小溫度范圍內。這一增加發生時的溫度是轉換溫度Ts并被定義為：在PTC元件的電阻的log值對溫度的曲線圖上處在斜率有急劇變化的曲線部分兩端的較直部分的延伸線交點處的溫度。從20℃下的電阻率(ρ₂₀)增加到峰值電阻率(ρ_峰，即組合物在高于Ts時所顯示的最高電阻率或組合物在高于Ts的規定溫度下所顯示的電阻率)是PTC異常值(canomaly)高度。

PTC導電性聚合物組合物特別適合用于電器件如響應環境溫度、電流和/或電壓條件變化的電路保護裝置，加熱器和傳感器。對于電路保護裝置應用來說，希望組合物具有盡可能低的電阻率和盡可能高的PTC異常值高度。低的電阻率允許制造具有低電阻的小器件。此類器件在印刷電路板上或其它基材上需要的空間很小并在正常操作中占電路電阻的份額很小。還有，因為通常是器件制備過程的一部分的輻射，熱處理和其它處理步驟增加電阻，所以希望得到具有低電阻率的材料。高PTC異常值高度使得該器件可承受必要的施加電壓。導電性聚合物組合物的電阻率能夠通過添加更多的導電性填料來降低，但這會降低PTC異常值。降低PTC異常值的一個可能的解釋是：更多導電性填料的添加(a)降低了對PTC異常值有貢獻的結晶聚合物的量，或(b)物理上增強了聚合物組分，因此降低了在熔化溫度下的膨脹。

???????????????????????本發明概述

我們發現，具有低電阻率，即低于1.0歐姆-厘米和高PTC異常值，即電阻率變化至少10⁴，的組合物可通過混合較高量的特定炭黑和結晶聚合物來制備。因此，在第一方面，本發明公開了一種組合物，它包括：

(1)占總組合物的至多64％(體積)的聚合物組分，該組分具有結晶度為至少20％和熔點Tm，和

(2)占總組合物的至少36％(體積)的包括炭黑的顆粒狀導電性填料，該炭黑具有DBP值為60-120cm³/100g，

該組合物具有：

(a)在20℃下的電阻率ρ₂₀是至多1.0歐姆-厘米，和

(b)從20℃至(Tm+5℃)的PTC異常值為至少10⁴。

在第二方面，本發明公開了一種電器件，例如電路保護裝置，它包括：

(A)由根據本發明的第一方面的導電性聚合物組合物組成的電阻元件；和

(B)兩個電極，它們連接于電阻元件和能夠聯通于電源，

該器件具有：

(a)在20℃下的電阻R₂₀至多1.0歐姆，

(b)在20℃下的電阻率ρ₂₀至多1.0歐姆-厘米，和

(c)從20℃至(Tm+5℃)的PTC異常值為至少10⁴。