有机质正特性热敏电阻制造技术

本发明专利技术提供一种有机质正特性热敏电阻，它包括彼此相对向配置的一对电极、和配置在一对电极间的具有正的电阻一温度特性的热敏电阻素材，该热敏电阻素材包括由含有环氧树脂、固化剂和导电性粒子的混合物诱导的固化体，环氧树脂和／或固化剂含有对固化体赋予可挠曲性的化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有随着温度升高电阻值急剧增大的PTC(PositiveTemperature Coellicient正温度系数)特性的有机质正特性热敏电阻。
技术介绍
目前，作为有机质正特性热敏电阻所具有的热敏电阻素材的基质材料，热塑性树脂广为人知。然而，使用热塑性树脂时，由于为了获得耐热性需要交联处理和不燃化处理，导致热敏电阻素材制造工序相当复杂。因此，作为省去这种处理、可使制造工序简单化的基质材料，热固性树脂广受关注。作为至今仍在研究的使用热固性树脂的有机质正特性热敏电阻来说，例如公开有下述这样的有机质正特性热敏电阻，即在热固性树脂中分散纤维状导电性物质而成的有机质正特性热敏电阻(例如参照美国专利第4966729号说明书)、在热固性树脂中分散具有峰状突起的导电性粒子而成的有机质正特性热敏电阻(例如参照专利第3101047号公报)、在热固性树脂中分散具有峰状突起的导电性粒子和导电性短纤维而成的有机质正特性热敏电阻(例如，参照专利第3101048号公报)等。然而，有机质正特性热敏电阻，可用于过电流、加热保护元件、自控型发热体、温度传感器等。作为这些装置所要求的特性，可以举出室温电阻值足够小、及PTC特性中的电阻值变化率足够大。进而作为所要求的特性，还有反复工作时的电阻值变化(使用初期的室温电阻值与反复工作后的室温电阻值之差)要小、以及加热冷却时室温电阻值的恢复性等所谓优异的可靠性，所以要求一种能满足这种特性的有机质正特性热敏电阻。然而，在以专利文献1中记载的有机质正特性热敏电阻为代表的使用现有的热固性树脂和使用现有的导电性粒子的构成中，很难充分确保PTC特性中的电阻值变化率、降低室温电阻值，不可能得到满意的特性。另外，专利文献2和3中记载的有机质正特性热敏电阻，要想使室温电阻值和电阻值的变化率都达到实用水平，作为有机质正特性热敏电阻的特性最重要的加热冷却时室温电阻值的恢复性、及反复工作时电阻值的恢复性(断续负荷特性)等可靠性，都不能充分满足。另外，要想使有机质正特性热敏电阻小型化时，而减小电极面积，其结果增加了室温电阻值。作为弥补这种状况的方法，有减小电极间间距的方法、和增加热敏电阻素材中导电性粒子含量的方法。然而，专利文献2和3中记载的有机质正特性热敏电阻，使用这些方法降低室温电阻值之后，实验中发现不能得到充分的电阻变化率(参照本说明书中的比较例3～5)。而且，将有机质正特性热敏电阻用于过电流保护元件等时，希望能将室温电阻值设定得很低。在上述现有的有机质正特性热敏电阻中，将室温电阻值设在10mΩ以下时，很难得到所希望的PTC特性。而且，在现有的有机质正特性热敏电阻中，就能够稳定所设定的室温电阻值这样的可靠性而言，是不充分的。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述现有技术中存在的问题而提出的，其目的是提供一种室温电阻值足够小、PTC特性中的电阻值变化率足够大、而且可靠性优异的有机质正特性热敏电阻。本专利技术者们为达到上述目的，进行了深入研究，结果发现构成有机质正特性热敏电阻的热敏电阻素材，若由以含有呈现特定作用的化合物的特定成分作为构成材料的混合物所形成时，所得到的有机质正特性热敏电阻可以同时满足所希望的室温电阻值和所希望的电阻变化率，而且具有优异的可靠性，至此完成了本专利技术本专利技术的有机质正特性热敏电阻，包括彼此相对向配置的一对电极和配置在这一对电极间的具有正的电阻一温度特性的热敏电阻素材，上述热敏电阻素材包括由含有环氧树脂、固化剂和导电性粒子的混合物诱导出的固化体，这些当中，环氧树脂和/或固化剂含有给固化体赋予可挠曲性的化合物。本专利技术者们认为现有的有机质正特性热敏电阻的由热固性树脂(例如，环氧树脂)形成的基质，由于加热-减热而反复膨胀-收缩，树脂结构慢慢发生变化，热膨胀率-收缩率都会降低。可以推测这就是现有的有机质正特性热敏电阻中出现上述问题的最大原因。另一方面，本专利技术的有机质正特性热敏电阻，热敏电阻素材的基质中所含的化合物能对热敏电阻素材赋予适度的可挠曲性。其结果是，本专利技术者们认为可获得下述这样的效果，即，可充分减小有机质正特性热敏电阻的室温电阻值，并能充分增大PTC特性中的电阻值变化率，可以使有机质正特性热敏电阻的可靠性变得优异。在此，化合物是否“对固化体赋予可挠曲性”，利用是否满足由以下方法获得的条件来判断。对环氧树脂中所含的化合物进行判断时，首先，将应判断是否对固化体赋予可挠曲性的化合物环氧树脂和作为固化剂的甲基六氢邻苯二甲酸酐，以当量比1∶1混合，将混合物加热处理，形成固化体P。另一方面，将作为环氧树脂的双酚A型环氧树脂和作为固化剂的琥珀酸酐，以当量比1∶1混合，将混合物加热处理，形成另一种固化体Q。而且，固化体P在25℃下的弯曲弹性率的值E1(Pa)，相对于固化体Q在25℃下的弯曲弹性率的值E0(Pa)，满足下式(A)时，可以判断上述环氧树脂是“对固化体赋予可挠曲性”的物质。(E1/E0)＜1(A)其中，E1和E0是根据弯曲弹性率测定法测定的值。对固化剂中所含的化合物进行判断时，首先，将特定的环氧树脂和应判断是否对固化体赋予可挠曲性的化合物固化剂，以当量比1∶1混合，对混合物加热处理，形成固化体R。另一方面，将上述特定的环氧树脂和作为固化剂的琥珀酸酐，以当量比1∶1混合，对混合物加热处理，形成另一种固化体S。而且，固化体P在25℃下的弯曲弹性率的值E3(Pa)，相对于固化体Q在25℃下的弯曲弹性率的值E2(Pa)，满足下式(B)时，上述固化剂判断是“对固化体赋予可挠曲性”的物质。(E3/E2)＜1 (B) 其中，E3和E2是根据弯曲弹性率测定法测定的值。可以将能满足这种条件的化合物判断为本专利技术中的“对固化体赋予可挠曲性的化合物”。本专利技术的有机质正特性热敏电阻中，环氧树脂优选含有用下述通式(1)表示的化合物。 式(1)中，R1、R2和R3表示单键或2价的有机基，而且，R1、R2和R3中的至少一个，含有可以具有取代基的碳原子数为2以上的二价链式基，或者，式(1)中，R1、R2和R3表示单键或二价有机基，而且，R2和R3中的至少一个，含有与缩水甘油醚基结合的可以具有取代基的碳原子数为1以上的二价烃基。本专利技术中，所谓“链式基”是具有主链不含有环式结构、构成主链的原子以线状排列的链状结构的基，也可以具有分支结构。像饱和烃基或不饱和烃基那样，构成主链的原子可以只是碳，也可以在主链骨架中含有氧、硫或氮等杂原子。本专利技术中，称作“碳原子数为2以上的二价链式基”时，是构成主链的碳原子数为2以上的二价链式基。这种有机质正特性热敏电阻，在其热敏电阻素材中，所形成的状态是在由含有上述通式(1)所示的化合物的环氧树脂和固化剂形成的基质中，分散了导电性粒子。据此，可进一步减小有机质正特性热敏电阻的室温电阻值，并能进一步增大PTC特性中的电阻值变化率，还能使有机质正特性热敏电阻的可靠性更加优异。本专利技术者们认为，这种有机质正特性热敏电阻，通过在热敏电阻素材的基质中组合进上述通式(1)表示的化合物，给热敏电阻素材赋予适度的可挠曲性，最终获得了上述效果。本专利技术的有机质正特性热敏电阻中，环氧树脂优选含有下述通式(2)表示的化合物。 式(2)中，R11表示可以具有取代基的碳原子数为1～20的二价链式基，R12及R13可以相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机质正特性热敏电阻，其特征在于：包括：彼此相对向配置的一对电极；和，配置在所述一对电极间的具有正的电阻一温度特性的热敏电阻素材，所述热敏电阻素材包括由含有环氧树脂、固化剂和导电性粒子的混合物诱导的固化体，所述环 氧树脂和／或固化剂含有对所述固化体赋予可挠曲性的化合物。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-31 2004-107791;JP 2004-3-31 2004-1078881.一种有机质正特性热敏电阻，其特征在于包括彼此相对向配置的一对电极；和，配置在所述一对电极间的具有正的电阻一温度特性的热敏电阻素材，所述热敏电阻素材包括由含有环氧树脂、固化剂和导电性粒子的混合物诱导的固化体，所述环氧树脂和/或固化剂含有对所述固化体赋予可挠曲性的化合物。2.根据权利要求1所述的有机质正特性热敏电阻，其特征在于所述环氧树脂含有用下述通式(1)表示的化合物， 式(1)中，R1、R2和R3表示单键或2价的有机基，而且，R1、R2和R3中的至少一个，含有可以具有取代基的碳原子数为2以上的二价链式基，或者，式(1)中，R1、R2和R3表示单键或二价有机基，而且，R2和R3中的至少一个，含有与缩水甘油醚基结合的可以具有取代基的碳原子数为1以上的二价烃基。3.根据权利要求1所述的有机质正特性热敏电阻，其特征在于所述环氧树脂含有用下述通式(2)表示的化合物， 式(2)中，R11表示可以具有取代基的碳原子数为1～20的二价链式基，R12及R13可以相同或不同，表示由下述通式(a)或(b)表示的二价有机基，-(Ar-X1)- (a)式(a)中，Ar表示可以具有取代基的二价的五元环基、六元环基、萘基或蒽基、X1表示碳原子数为1以上的二价链式基，-Y1- (b)式(b)中，Y1表示可以具有取代基的含有与缩水甘油醚基结合的碳原子的碳原子数为1以上的二价链式基。4.根据权利要求3所述的有机质正特性热敏电阻，其特征在于在所述通式(2)中，R11是用-CH2-、-CH(CH3)-或-C(CH3)2-表示的二价有机基，R12和R13是用所述通式(a)中的Ar为-C6H4-的所述通式(a)表示的二价有机基。5.根据权利要求1所述的有机质正特性热敏电阻，其特征在于所述环氧树脂含有用下述通式(3)表示的化合物， 式(3)中，R21表示可以具有取代基的碳原子数为1～20的二价链式基，R22和R23表示单键或二价有机基，而且，R22及R23中的至少一个含有选自-CH2CH2O-、-CH2CH(CH3)O-、-...

【专利技术属性】
技术研发人员：森由纪江，白井智士，繁田德彦，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]