專利名稱：一種具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電高分子復(fù)合材料，具體地說，涉及一種具有正溫度系數(shù)(PTC) 特性的導(dǎo)電復(fù)合材料、其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
一般來說，在填充導(dǎo)電粒子的結(jié)晶或半結(jié)晶高分子復(fù)合材料中可表現(xiàn)正溫度系數(shù)的PTC (positive temperature coefficient)現(xiàn)象。也就是說,在較低的溫度時(shí),這類導(dǎo)體呈現(xiàn)較低的電阻率，當(dāng)溫度升高到熔點(diǎn)以上時(shí)，也就是所謂的“關(guān)斷”溫度時(shí)，電阻率急劇升高。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。故為有效降低過電流保護(hù)元件的電阻值且避免氧化，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。因此，需要進(jìn)一步地研究開發(fā)一種新型的正溫度系數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料，提高聚烯烴與陶瓷粉之間的附著性，有效降低電阻值，而且表現(xiàn)優(yōu)越的電性能。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)加入一離聚物和過氧化物時(shí)，不僅能增加聚烯烴與陶瓷粉之間的附著性，有效降低電阻值，而且表現(xiàn)優(yōu)越的電性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料，不僅可提高聚合物與導(dǎo)電填料間的附著性，且能有效降低電阻值。本發(fā)明的另一目的在于提供該導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供該導(dǎo)電復(fù)合材料在用于電子元器件中的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含如下組分的原料高分子聚合物、導(dǎo)電填料、離聚物和過氧化物交聯(lián)劑。其中，各組分的用量為
高分子聚合物 10-40%，
導(dǎo)電填料60-90%，CN 102942731 A
書
明
說
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離聚物O. 5-30%,
過氧化物交聯(lián)劑O. 05-5% ；
所述離聚物及過氧化物交聯(lián)劑的用量為高分子聚合物的用量為基準(zhǔn)，即分別為高分子聚合物量的O. 5-30%，和O. 05-5%。 所述離聚物用量優(yōu)選為高分子聚合物質(zhì)量的1_10%，過氧化物交聯(lián)劑的用量優(yōu)選為高分子聚合物質(zhì)量的1_2%。所述高分子聚合物為一種或一種以上的聚乙烯或聚乙烯的接枝聚合物；所述聚乙烯優(yōu)選為高密度聚乙烯。所述導(dǎo)電填料為導(dǎo)電陶瓷粉，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；優(yōu)選為碳化鈦，粒徑優(yōu)選為2-4um。所述離聚物是指碳?xì)浞肿渔溨泻恤然鶊F(tuán)離子聚合物。比如基于乙烯的離聚物、基于苯乙烯的離聚物，橡膠基離聚物以及它們的混合物；優(yōu)選為苯乙烯甲基丙烯酸鈉共聚物、丁二烯丙烯酸鈉或乙烯甲基丙烯酸鈉共聚物。所述過氧化物為1，3-雙(叔丁過氧異丙基)苯(BIPB)，2，5-二甲基-2，5-雙(過氧化叔丁基)己烷(雙25)，2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)已炔(DYBP-92)中的一種或多種。再者，為增進(jìn)本發(fā)明正溫度系數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料的韌度及強(qiáng)度，還可進(jìn)一步包含光引發(fā)劑、抗氧化劑、非導(dǎo)電填料等。所述光引發(fā)劑為二苯甲酮類，烷基苯酮類，苯偶酰類，優(yōu)選二苯甲酮類，加入量一般可控制在高分子聚合物質(zhì)量的O. 1-10%。。所述抗氧化劑為2，6-二叔丁基對甲基苯酚，抗氧劑1010，抗氧劑168，抗氧劑264,優(yōu)選其中的一種或兩種,加入量一般可控制在高分子聚合物質(zhì)量的O. 1-0. 5%。。所述非導(dǎo)電填料為氫氧化鎂，氧化鋅，氫氧化鋁的一種或兩種，加入量一般可控制在高分子聚合物質(zhì)量的O. 5%-10%。本發(fā)明的所述具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟
1)先按配比將高分子聚合物、離聚物和導(dǎo)電填料于150-180°C下進(jìn)行混煉5-10分鐘；
2)然后再加入過氧化物交聯(lián)劑于開煉機(jī)上進(jìn)行塑化，控制開煉機(jī)溫度不大于過氧化物安全加工溫度，然后拉片得到片材，即為所述的高分子正溫度系數(shù)導(dǎo)電材料。本發(fā)明所述具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料可用于制備電子元器件，比如作為導(dǎo)電材料層用于過電流保護(hù)元件。本發(fā)明提供一種過電流保護(hù)元件，包含由所述的具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料制成的正溫度系數(shù)導(dǎo)電材料層。比如，過電流保護(hù)元件，包含正溫度系數(shù)導(dǎo)電材料層，正溫度系數(shù)導(dǎo)電材料層上下對稱依序覆蓋金屬箔片、特氟隆脫膜布、壓合專用緩沖材、特氟隆脫膜布及鋼板而形成一多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料中添加離聚物和過氧化物，可以明顯降低芯片電阻，芯材表現(xiàn)較好的耐熱沖擊和環(huán)境老化實(shí)驗(yàn)性能；同時(shí)不僅可提高聚合物與導(dǎo)電填料間的附著性，且能有效降低電阻值。本發(fā)明具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料應(yīng)用于過電流保護(hù)元件時(shí)，除了在室溫時(shí)具有低電阻狀態(tài)外，有關(guān)循環(huán)壽命(cycle life time)、熱沖擊(thermal shock)和環(huán)境老
4化實(shí)驗(yàn)，PTC強(qiáng)度等電氣特性的需求也必須加以考慮，以使得所述過流保護(hù)元件在經(jīng)歷多次過流或過溫的狀況后仍能保持具有正溫度系數(shù)的特性。本發(fā)明具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料可以提高高分子PTC熱敏電阻器的耐熱沖擊、耐環(huán)境老化的性能。本發(fā)明另一優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)操作簡單，實(shí)驗(yàn)周期短，大節(jié)約了人工成本和原料成本，提聞了廣品利潤空間。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，有利于對本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)、效果更好的了解，但所述實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。在下述比較例或?qū)嵤├兴褂玫某煞萑绫鞩 :
表I
權(quán)利要求
1.一種具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，其包含如下組分的原料高分子聚合物、導(dǎo)電填料、離聚物和過氧化物交聯(lián)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，各組分的用量為高分子聚合物 10-40%，導(dǎo)電填料60-90%，離聚物O. 5-30%,過氧化物交聯(lián)劑O. 05-5% ；所述離聚物及過氧化物交聯(lián)劑的用量為高分子聚合物的用量為基準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述離聚物用量為高分子聚合物質(zhì)量的1-10%，過氧化物交聯(lián)劑的用量為高分子聚合物質(zhì)量的1-2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述高分子聚合物為一種或一種以上的聚乙烯或聚乙烯的接枝聚合物；所述聚乙烯優(yōu)選為高密度聚乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述導(dǎo)電填料為導(dǎo)電陶瓷粉，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，優(yōu)選為碳化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述離聚物為基于乙烯的離聚物、基于苯乙烯的離聚物、橡膠基離聚物以及它們的混合物；優(yōu)選為苯乙烯甲基丙烯酸鈉共聚物、丁二烯丙烯酸鈉或乙烯甲基丙烯酸鈉共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于，所述過氧化物為1，3-雙(叔丁過氧異丙基)苯、2，5- 二甲基-2，5_雙(過氧化叔丁基)己燒、2，5- 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)已炔中的一種或多種。
8.制備權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)電復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括如下步驟1)先按配比將高分子聚合物、離聚物和導(dǎo)電填料于150-180°C下進(jìn)行混煉5-10分鐘；2)然后再加入過氧化物交聯(lián)劑于開煉機(jī)上進(jìn)行塑化，控制開煉機(jī)溫度不大于過氧化物安全加工溫度，然后拉片而成。
9.權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料在用于制備電子元器件的應(yīng)用。
10.一種過電流保護(hù)元件，包含由權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料制成的正溫度系數(shù)導(dǎo)電材料層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有正溫度系數(shù)的導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含如下組分的原料高分子聚合物、導(dǎo)電填料、離聚物和過氧化物交聯(lián)劑。本發(fā)明的正溫度系數(shù)導(dǎo)電復(fù)合材料中添加離聚物和過氧化物，可以明顯降低芯片電阻，芯材表現(xiàn)較好的耐熱沖擊和環(huán)境老化實(shí)驗(yàn)性能；同時(shí)不僅可提高聚合物與導(dǎo)電填料間的附著性，且能有效降低電阻值。
文檔編號C08L23/06GK102942731SQ20121049203
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者張愛麗, 史宇正, 侯李明, 任井柱 申請人:上海神沃電子有限公司