耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻及其制备方法，该高分子热敏电阻包括的组分及其质量百分比为：氟聚合物40～62wt%，导电炭黑15～25wt%，阻燃填料15～35wt%，氧化锌1～8wt%。采用本发明专利技术的技术方案得到的热敏电阻具有不低于5.0Ω.cm

【技术实现步骤摘要】
耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻及其制备方法


[0001]本专利技术属于热敏电阻
，尤其涉及一种耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻及其制备方法。

技术介绍

[0002]高分子热敏电阻器是由半结晶聚合物和导电粒子混合制成，具有正的电阻温度特性(即PTC特性)，所以简称为PPTC器件。在正常温度时，导电粒子在聚合物中形成低电阻导电网络。但当温度升高至器件的动作温度之上时，无论是因流过器件的高电流造成的还是由于环境温度升高引起的，聚合物中的晶粒融化并形成非晶态。在晶相熔化过程中，体积上的增加将导电链上的导电粒子分开，使得PPTC器件的电阻产生三个或者更多数量级的非线性增加，从而起到对电路限流保护的作用。
[0003]自20世纪80年代美国瑞侃公司率先开发出PPTC电路保护元件以来，PPTC器件已经形成了涵盖从6V低电压到市电220V交流高电压，从10mA的低电流到16A的高电流，覆盖面很宽的电路保护领域。根据半结晶性聚合物基体的熔点不同，又开发出具有不同动作温度的PPTC器件。比如，以熔点典型值为135℃的聚合物作为基体的常规型PPTC器件，这类器件应用领域较广；以熔点典型值低于115℃的聚合物作为基体的低温型PPTC器件，主要用于需要对过温比较敏感需要器件快速动作的领域；还有一种以熔点典型值高于150℃的聚合物作为基体的高温型PPTC器件，主要用于汽车电子等高温工作环境中。常规型和低温型PPTC器件在技术上相对较为成熟，而高温型PPTC器件在材料、配方和工艺各方面还有一定的技术难度和技术壁垒，只有少数公司掌握了一定的技术并开发出投向市场的产品。
[0004]对于已经公开的高温型PPTC器件的产品与专利文件，只看到电压等级低于60V的产品或者文献报道。比如美国瑞侃公司(或力特公司)的AHEF(High Temperature)32V系列产品，以及中国专利CN103113695B公开的一种可用于汽车微型电机等高温环境的高温型高分子热敏电阻。虽然中国专利CN103113695B文件中没有明确说明其所专利技术的PPTC器件只能用于低压电路，但从其实施例的耐压测试看，超出60V电压下的测试全部出现燃烧。从实施例1～3得到的PPTC器件的芯片尺寸和电阻值计算得到其材料体积电阻率约为1.56Ω.cm
‑1，对比常规型PPTC的不同电压系列产品的电阻率范围，该专利技术的PPTC基本属于60V或者72V的电压等级。中国专利CN103113695B文件中公开的高分子热敏电阻材料组分中导电填料占比25～50wt％，且实施例1～3中导电炭黑填充比为42wt％左右，依此填充比例得到的PPTC基本属于低压型。
[0005]然而在照明、充电桩等很多高温环境的AC220V交流电路中，高温高压型的PPTC器件存在着非常广阔的应用需求，但是可以用于市电AC220V交流电路的高温型PPTC产品的开发具有相当的技术难度。
[0006]在技术层面，AC240V高压等级的PPTC器件需要在PPTC材料中高比例的填充无机阻燃材料，但是高温型PPTC选用的聚合物基材一般为熔点高于150℃的氟聚合物，相比常规PPTC器件使用的聚乙烯树脂，氟聚合物的熔体强度较高，与导电填料或者无机填料的界面
张力大，特别是无机的阻燃材料在高比例的填充后与聚合物基体的相界面结合力弱，容易导致PPTC器件多次受到大电流冲击时发生材料内部的相分离，进而导致炭黑相组成的导电网链发生断裂，宏观上表现为PPTC的阻值非正常增加，更严重的情况是会发生PPTC耐受不住大电流的冲击而发生燃烧。因此，氟聚合物材料自身的特性导致了高温高压型PPTC的开发难度。

技术实现思路

[0007]针对以上技术问题，本专利技术公开了一种耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻及其制备方法，得到的高分子热敏电阻在具有不低于5.0Ω.cm
‑1的体积电阻率以及不低于5.0的PTC强度的情况下，还能够在最高125℃的环境温度中工作，并能承受AC265V的交流冲击电压。其中，所述高温型指热敏电阻的转折温度大于125℃，高压指耐电压大于AC220V。
[0008]对此，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其包括的组分及其质量百分比为：氟聚合物40～62wt％，导电炭黑15～25wt％，阻燃填料15～35wt％，氧化锌1～8wt％。
[0010]采用此技术方案，其中的阻燃填料可以提高PPTC材料的机械强度，降低PPTC器件在电流冲击时的材料形变，并作为阻燃剂提高器件的耐压阻燃性能。氧化锌自身具导电性，一方面可以参与到导电炭黑在氟聚合物树脂中形成的导电网链中；另一方面，氧化锌作为一种活性填料，可以起到改善PPTC材料的热稳定性和PPTC器件的耐压阻值稳定性的作用。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻包括的组分及其质量百分比为：氟聚合物45～55wt％，导电炭黑19～25wt％，阻燃填料19～27wt％，氧化锌2～6wt％。采用此技术方案，通过对配方进行进一步的优选，可以获得更好的性能。
‑
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述氟聚合物为聚偏氟乙烯均聚物或者共聚物。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述聚偏氟乙烯的熔点不低于160℃；进一步的，所述聚偏氟乙烯熔体粘度介于2000～4000Pa.S。树脂熔体粘度过高，则可加工性不好，不利于导电炭黑特别是无机填料高比例填充；树脂熔体粘度过低，则易造成导电炭黑局部团聚、难以均匀分散，造成PTC强度不能满足要求。采用此技术方案，兼顾了基体树脂的可加工性和PPTC材料的PTC特性。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述导电炭黑的粒径为50nm～120nm，所述导电炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值(DBP值)为50～130cm3/100g。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述阻燃填料包括氢氧化镁或者氢氧化铝中的至少一种。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述氧化锌的颗粒直径0.1
‑
10μm，纯度大于99.5％。
[0017]本专利技术公开了如上任意一项所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻的制备方法，其包括如下步骤：
[0018]步骤S1，按组分配比称取原材料，制备PPTC芯层，在PPTC芯层都上下表面贴合电极层，得到PPTC芯片；
[0019]步骤S2，对PPTC芯片在氟聚合物的熔点以上5～40℃热处理30～120min；
[0020]步骤S3，对PPTC芯片进行辐照交联，辐照剂量为15～30Mrad；
[0021]步骤S4，对PPTC芯片再一次在氟聚合物的熔点以上5～40℃热处理30～120min。
[0022]其中，步骤S1采用现有技术的PPTC芯片的制备方法制备得到。其中，电极层为金属箔电极层。在PPTC芯层的其上下表面贴合金属箔电极层构成的三明治结构，也就是PPTC芯片。所述金属箔电极优选为镀镍铜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：其包括的组分及其质量百分比为：氟聚合物40～62wt%，导电炭黑15～25wt%，阻燃填料15～35wt%，氧化锌1～8wt%。2.根据权利要求1所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：其包括的组分及其质量百分比为：氟聚合物45～55wt%，导电炭黑19～25wt%，阻燃填料19～27wt%，氧化锌2～6wt%。3.根据权利要求1所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：所述氟聚合物为聚偏氟乙烯均聚物或者共聚物。4.根据权利要求3所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：所述聚偏氟乙烯均聚物或者共聚物的熔点不低于160℃；所述聚偏氟乙烯均聚物或者共聚物的熔体粘度介于2000~4000 Pa.S 。5.根据权利要求1所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：所述导电炭黑的粒径为50nm～120nm，所述导电炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸收值为50～130cm3/100g。6.根据权利要求1所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：所述阻燃填料包括氢氧化镁或者氢氧化铝中的至少一种。7.根据权利要求1~6任意一项所述的耐AC240V高压高温型高分子热敏电阻，其特征在于：所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大军，徐行涛，
申请(专利权)人：深圳市慧瑞电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：