一种正温度系数材料制造技术

本发明专利技术提供了一种正温度系数材料，该材料为将含有导电颗粒和聚合物的混合物经混炼而得到的产物，其中，所述导电颗粒为表面部分氧化的金属导电颗粒，所述导电颗粒中的氧含量为０．００１－０．０５重量％。根据本发明专利技术提供的正温度系数材料，由于所述导电颗粒为表面部分氧化的金属导电颗粒，从而可以改善导电颗粒与聚合物之间的相容性及导电颗粒在聚合物中的分散性，因此本发明专利技术的正温度系数材料具有较高的ＰＴＣ强度，最高可达到１０．４，同时仍可保持较低的室温电阻率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种正温度系数材料。
技术介绍
正温度系数(PTC)高分子复合材料广泛应用于计算机及其外部设备、 移动电话、电池组、远程通讯和网络装备、变压器、工业控制设备、汽车及 其它电子产品中，起到过电流或过温保护的作用。PTC复合材料主要含有结 晶聚合物和导电颗粒，其特点在于该材料的电阻率在较窄的温度范围内(聚 合物玻璃化温度附近)会随着温度的升高而急剧增加，在这段较窄的温度附 近可以突然增加几个甚至十几个数量级，借助于这种电阻率随温度的变化关 系，该正温度系数复合材料可实现过电流或过温保护的目的。金属型PTC复合材料是以聚烯烃或者其他聚合物为基体，并在其中掺 合一定质量比例的高导电性金属颗粒而构成的，金属颗粒可以为金属单质或 金属合金颗粒。当高导电性金属颗粒的浓度超过一定的浓度值，就能够形成 导电网络，材料的电阻率迅速下降很多，使得该材料在室温下能够导电。当 温度升高到一定程度，接近聚合物材料的熔点时，材料产生膨胀，电阻率急 剧增加，呈现PTC效应。与PTC复合材料的另一种类型——炭黑型PTC复 合材料相比较，金属型PTC复合材料具有室温电阻率低的优点，获得了更 广泛的应用。作为衡量金属型PTC复合材料的关键性能指标之一，PTC强度 (lgpmax/p" Pmax为开关温度点附近对应着最大的电阻率，^室温电阻率)是 影响着产品使用可靠性的性能参数，PTC强度越大，PTC复合材料的性能越 好。通常影响PTC复合材料的PTC强度的因素是金属颗粒与聚合物之间的相容性和金属颗粒在聚合物中的分散性。该相容性和分散性越好，PTC强度 越大。虽然上述金属型PTC复合材料的室温电阻率较低，但PTC强度也较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中PTC复合材料的PTC强度较低 的缺陷，提供一种PTC强度较高并仍能保持较低的室温电阻率的正温度系 数材料。本专利技术提供了一种正温度系数材料，该材料为将含有导电颗粒和聚合物 的混合物经混炼而得到的产物，其中，所述导电颗粒为表面部分氧化的金属 导电颗粒，所述导电颗粒中的氧含量为0.001-0.05重量％。根据本专利技术提供的正温度系数材料，由于所述导电颗粒为表面部分氧化 的金属导电颗粒，从而可以改善导电颗粒与聚合物之间的相容性及导电颗粒 在聚合物中的分散性，因此本专利技术的正温度系数材料具有较高的PTC强度， 最高可达到10.4，同时仍可保持较低的室温电阻率。具体实施例方式本专利技术提供的正温度系数材料为将含有导电颗粒和聚合物的混合物经 混炼而得到的产物，其中，所述导电颗粒为表面部分氧化的金属导电颗粒， 所述导电颗粒中的氧含量为0.001-0.05重量％。根据本专利技术提供的正温度系数材料，所述部分氧化的金属导电颗粒是指 氧化只进行到金属导电颗粒的部分表面。此时，金属颗粒表面所形成的金属 氧化物可以使金属颗粒与聚合物之间的相容性以及金属颗粒在聚合物中的 分散性有很大改善，从而使本专利技术的正温度系数材料具有较高的PTC强度， 并且由于氧化的行为只是部分氧化，因而并未明显影响本专利技术的正温度系数材料的室温电阻率。根据本专利技术提供的正温度系数材料，在优选情况下，所述导电颗粒中的氧含量为0.001-0.05重量％。此时PTC强度较高，同时仍可以保持较低的正 温度系数材料的室温电阻率。而通常的金属导电颗粒的氧含量仅为10—4重量 %数量级。根据本专利技术提供的正温度系数材料，在优选情况下，所述导电颗粒的平 均颗粒直径为0.03-5微米。根据本专利技术提供的正温度系数材料，所述金属导电颗粒可以本领域技术 人员公知的可用于正温度系数材料中的金属导电颗粒，例如为铝、钛、铬、 铁、钴、镍、铜、锌、钼、钌、铑、钯、银、钨、铼、铱、铂和金中的一种 颗粒或者几种颗粒的混合物或合金。根据本专利技术提供的正温度系数材料，在优选情况下，基于所述混合物的 重量，所述导电颗粒的含量为40-85重量％、更优选60-75重量％，所述聚 合物的含量为15-60重量％、更优选25-40重量％。根据本专利技术提供的正温度系数材料，在优选情况下，所述聚合物可以为 本领域技术人员公知的用于正温度系数材料的结晶聚合物，例如高密度聚乙 烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚三氟乙烯中的 一种或几种。所述结晶聚合物的结晶度优选为60-99%。根据本专利技术提供的正温度系数材料，所述表面部分氧化的金属导电颗粒 的制备方法可以为各种方法，但优选将金属导电颗粒氧含量控制在 0.001-0.05重量％，更优选0.005-0.02重量％。例如，可以将金属导电颗粒浸入室温下的水中l-3小时，将所述金属导 电颗粒表面部分氧化；还可以在氧化气氛下，将金属导电颗粒在200-700°C的温度下氧化0.05-5 小时，所述氧化气氛为空气、氧气、二氧化氮气、硝酸气和臭氧中的一种或几种。优选在空气气氛下，将金属导电颗粒在200-400°C的温度下氧化0.5-1.5 小时；还可以将金属导电颗粒与水以5-20: 1的重量比混合0.5-5小时，优选 采用球磨混合的方法进行混合，然后在氧化气氛中在80-150。C的温度下氧化 1-5小时。根据本专利技术提供的正温度系数材料，在优选情况下，如本领域技术人员 所公知的，所述含有导电颗粒和聚合物的混合物还可以含有非导电填料、抗 氧化剂、偶联剂和交联剂中的一种或几种，采用非导电颗粒可以起到阻燃、 循环性能稳定化等作用，采用抗氧化剂可以起到抗氧化作用，采用偶联剂可 以增强填料与聚合物之间的相互作用，采用交联剂可以起到聚合物化学交联 的作用。它们的含量均为本领域技术人员已知的，例如，以所述混合物的重 量为基准，所述非导电填料的含量为1-5重量％，所述抗氧化剂的含量为0.5-2 重量％，所述偶联剂的含量为0.1-3重量％，所述交联剂的含量为0.1-2重量 %。其中，如本领域的技术人员所公知的，所述非导电颗粒可以为氧化镁、 氧化钙、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化镁、氢氧化铝、氧 化锑、氢氧化锑和氧氯化锑中的一种或几种；所述抗氧化剂可以为酚化合物、 胺化合物、有机硫化合物和亚磷酸酯化合物中的一种或几种；所述偶联剂可 以为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸盐偶联剂和锡酸盐偶联剂中的一种或 几种；所述交联剂可以为丙烯酸醇酯和/或三甲基丙烯酸三羟基甲基丙烷酯。根据本专利技术提供的正温度系数材料，所述混合物的混炼条件为本领域技 术人员所公知的，例如该混炼条件包括混炼温度为100-210°C、混炼时间 为0.5-5小时。下面采用实施例的方式对本专利技术进行进一步详细地描述。实施例1将100g平均颗粒直径为1微米的Ni粉与10g水球磨混合0.5小时，之 后在空气气氛中120'C的温度下干燥3小时，得到处理后的Ni粉产物。采用X射线能谱分析后显示，未处理时Ni粉中的氧含量为3X1(^重量 %，而处理后的Ni粉产物氧含量为0.009重量％。而采用XRD的相分析后 的图谱显示，处理后的Ni粉产物的主相为Ni相，其峰强度最大，还有NiO 相，但NiO相的峰强度非常微小。以上结果可以说明，上述处理后的Ni粉 产物中的氧含量升高，但主相仍为Ni相，NiO的含量很小，因此Ni粉只是 表面部分氧化。采用东莞市纳金机械有限公司的NASER混料机，将上述得到的处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度系数材料，该材料为将含有导电颗粒和聚合物的混合物经混炼而得到的产物，其特征在于，所述导电颗粒为表面部分氧化的金属导电颗粒，以所述导电颗粒的总量为基准，所述导电颗粒中的氧含量为０．００１－０．０５重量％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林信平，刘倩倩，宫清，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]