本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種熱敏電阻復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、導(dǎo)電填料；所述填充聚合物是非極性聚合物，且其結(jié)晶度為90-100%，熔點(diǎn)為250-400℃，平均粒徑為1-5μm。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了該復(fù)合材料的制備方法及含有該復(fù)合材料的熱敏電阻。用本發(fā)明專利技術(shù)的復(fù)合材料制備的復(fù)合材料制備的電阻具有高的耐電壓耐電流性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種熱敏電阻復(fù)合材料及其制備方法和含有該復(fù)合材料的熱敏電阻，屬于高分子復(fù)合材料
技術(shù)介紹
具有正溫度系數(shù)效應(yīng)的熱敏電阻(PTC)復(fù)合材料，其電阻率對(duì)溫度變化極其敏感，隨著溫度的上升，其體積電阻率在超過某一開關(guān)溫度下，急劇上升，甚至呈絕緣狀態(tài)。這種特性使得由該種復(fù)合材料制成的元器件可以在電路中起到過流、過熱保護(hù)的作用。這種過 流過熱保護(hù)裝置被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療儀器、計(jì)算機(jī)、程控電話交換機(jī)、手機(jī)電池、汽車配件、家電產(chǎn)品、工業(yè)儀表、運(yùn)載火箭、火災(zāi)報(bào)警等領(lǐng)域。過電流保護(hù)用的聚合物基PTC元器件要求具有阻值低、穩(wěn)定性良好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。而導(dǎo)電金屬或金屬化合物填充的低阻型導(dǎo)電復(fù)合材料，這一性能更加突出，其室溫電阻率低于O. 1Ω cm, PTC強(qiáng)度超過8個(gè)數(shù)量級(jí)，相應(yīng)得到的過流保護(hù)裝置在電路中具有更低的功耗以及更靈敏的保護(hù)特性。但是，研究發(fā)現(xiàn)該類低阻型熱敏電阻復(fù)合材料的耐電壓耐電流性能相對(duì)較低，在通常使用的厚度范圍內(nèi)，其貼覆電極后能承受的電壓電流不超過10V/5A/mm2。這樣一來大大限制了該類熱導(dǎo)電復(fù)合材料過流保護(hù)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域以及適用范圍。例如中國專利CN1254932公開了一種熱敏電阻器用的芯材，該芯材由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、無機(jī)填料以及加工助劑混合而成，其配方如下(重量百分?jǐn)?shù))高分子聚合物34-60%,導(dǎo)電填料34-60%，無機(jī)填料5_20%，加工助劑1_5%。上述芯材所用復(fù)合材料的耐電壓耐電流性能相對(duì)較低，限制了該類熱導(dǎo)電復(fù)合材料過流保護(hù)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域以及適用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的熱敏電阻的復(fù)合材料耐電壓耐電流性能較低的缺陷，從而提供一種高耐壓耐流性能的熱敏電阻復(fù)合材料以及制備方法和含有該復(fù)合材料的熱敏電阻。本專利技術(shù)提供了一種熱敏電阻復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、導(dǎo)電填料；所述填充聚合物是非極性聚合物，且其結(jié)晶度為90-100%，熔點(diǎn)為250-400°C，平均粒徑為 1-5 μ m。本專利技術(shù)還提供了該復(fù)合材料的制備方法，該方法包括將高分子聚合物、填充聚合物和導(dǎo)電填料的混合物混合均勻、混煉、成型，得到復(fù)合材料。本專利技術(shù)還提供了一種熱敏電阻，該熱敏電阻由中間的片狀導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料、貼覆于片狀復(fù)合材料兩面的金屬電極箔片、電極的引出端以及外端包覆的絕緣層構(gòu)成，所述導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料為本專利技術(shù)所述的復(fù)合材料。本專利技術(shù)的復(fù)合材料中的填充聚合物，可以在不影響原有導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電性能、電性能穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提高其耐電壓耐電流性能拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。熔點(diǎn)高可以增加復(fù)合材料的耐熱擊穿性能，同時(shí)結(jié)晶度高增加了復(fù)合材料的強(qiáng)度，而平均粒徑為1-5 μ m可以很容易與其他物質(zhì)混合。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)提供了一種熱敏電阻復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、導(dǎo)電填料；所述填充聚合物是非極性聚合物，且其結(jié)晶度為90-100%，熔點(diǎn)為250-400°C，平均粒徑為 1-5 μ m。本專利技術(shù)的復(fù)合材料中的填充聚合物，結(jié)晶度為90-100%，增加了復(fù)合材料的強(qiáng)度，使其達(dá)到各種要求；熔點(diǎn)較高，提高了復(fù)合材料的抗擊穿性能；而平均粒徑較小，使其與其他物質(zhì)能夠更好的相溶。 根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，為了使復(fù)合材料的耐壓耐流性能更好，優(yōu)選地，以所述復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述高分子聚合物的含量為10-40wt%，所述填充聚合物的含量為5-10wt%，所述導(dǎo)電填料的含量為50-75wt%。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，為了使復(fù)合材料的耐壓耐流性能更好，優(yōu)選地，所述填充聚合物為含氟類聚合物。更優(yōu)選地，所述填充聚合物為聚四氟乙烯聚合物。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，所述高分子聚合物為本領(lǐng)域公知的各種導(dǎo)電聚合物，優(yōu)選地，所述高分子聚合物為一種聚合物或兩種以上聚合物的共聚物。例如可以為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚偏氟乙烯、聚三氯乙烯中的至少一種。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的機(jī)械性能，優(yōu)選地，所述高分子聚合物的分子量為150萬以上。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，所述導(dǎo)電填料為本領(lǐng)域公知的各種導(dǎo)電填料，例如可以為炭黑、石墨、金屬和金屬化合物粉末中的至少一種。更優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料為鎳粉、金粉、鐵粉、銀粉、碳化鈦和氮化鈦中的至少一種。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的復(fù)合材料，為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的機(jī)械性能，優(yōu)選地，所述復(fù)合材料還含有助劑，以所述復(fù)合材料的總重量為基準(zhǔn)，所述助劑的含量為O. 5-5wt%。更優(yōu)選地，所述助劑為無機(jī)絕緣填料、成核劑、抗氧劑和潤滑劑中的至少一種。所述無機(jī)絕緣填料、成核劑、抗氧劑、潤滑劑和增容劑都為本領(lǐng)域公知的技術(shù)。例如，無機(jī)絕緣填料可以選自硅酸鹽、碳酸鹽、金屬氧化物；成核劑可以選自硬脂酸鉀、苯甲酸、苯甲酸鈉及山梨醇中的一種或多種；抗氧劑可以選自有位阻酚類抗氧劑或胺類抗氧劑；潤滑劑可以選自硬脂酸鹽類、油酸鹽類、低分子量的聚乙烯蠟和低分子量的聚丙烯蠟。本專利技術(shù)還提供了一種本專利技術(shù)所述的復(fù)合材料的制備方法，該方法包括將高分子聚合物、填充聚合物和導(dǎo)電填料的混合物混合均勻、混煉、成型，得到復(fù)合材料。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法，優(yōu)選地，在混合之前還包括向混合物中加入助劑。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法，由于一般的填充聚合物的粒徑較大，為了能夠得到需要的粒徑范圍，優(yōu)選地，所述方法還包括將填充聚合物進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理的方法是在真空或是氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，采用Y射線輻照處理，Y射線輻照能夠打斷該聚合物的鏈段，便于粉碎的進(jìn)一步進(jìn)行。然后將其研磨粉碎，最后篩選得到平均粒徑在1-5 μ m的耐壓聚合物。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法，為了使填充聚合物能夠很好的降解，優(yōu)選地，所述Y射線輻照的輻照劑量50-100KGy。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法，所述研磨方法為本領(lǐng)域公知，例如可以為機(jī)械球磨、氣流粉碎和超聲波粉碎中的一種。根據(jù)本專利技術(shù)所提供的制備方法，為了與高分子聚合物更好的相容，優(yōu)選地，所述導(dǎo)電填料為偶聯(lián)劑改性導(dǎo)電粉體。所述偶聯(lián)劑改性導(dǎo)電填料的方法為本領(lǐng)域公知，如，所述偶聯(lián)劑改性的導(dǎo)電粉體制備過程如下a)將導(dǎo)電填料放于真空干燥箱中在真空度O. 09MPa下烘干ISOmin ；b)將鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201用異丙醇稀釋，添加到a)中烘干的導(dǎo)電填料中，攪拌充分后再于真空度為O. 09MPa，溫度90°C的真空干燥箱中，烘干180min ;偶聯(lián)劑占整個(gè)復(fù)合材料體積比為I. 0%。本專利技術(shù)還提供了一種熱敏電阻，該熱敏電阻由中間的片狀導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料、貼覆于片狀復(fù)合材料兩面的金屬電極箔片、電極的引出端以及外端包覆的絕緣層構(gòu)成，所述導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料為本專利技術(shù)所述的復(fù)合材料。所述熱敏電阻的制備方法為將兩片導(dǎo)電基體鍍鎳銅箔放置在模具中，并將上述正溫度系數(shù)材料置于鍍鎳銅箔中，在熱壓機(jī)上，在180°C下預(yù)熱10分鐘，然后熱壓成型為三層復(fù)合芯材，將所得芯材在80°C的真空箱中熱處理16小時(shí)。為了使聚合物機(jī)體產(chǎn)生交聯(lián)為主的反應(yīng)，體系性能更加的穩(wěn)定甚至得到提高，優(yōu)選地，用Y射線對(duì)該三層復(fù)合芯材進(jìn)行輻射交聯(lián)，輻照劑量150KGy。最后用沖床將該三層復(fù)合芯材裁制成尺寸為3毫米X4毫米大小的小片，并分別在兩片導(dǎo)電基體上焊接導(dǎo)電電極鎳帶，然后用膠帶遮住導(dǎo)電電極，最后在環(huán)氧樹脂溶液中浸潰2分鐘，并在100°C下干燥30分鐘本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱敏電阻復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、導(dǎo)電填料；所述填充聚合物是非極性聚合物，且其結(jié)晶度為90？100%，熔點(diǎn)為250？400℃，平均粒徑為1？5μm。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李曉芳，任茂林，林信平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：比亞迪股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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