高分子正温度系数热敏电阻及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高分子正温度系数热敏电阻及其制造方法，基片的原料成分和重量份数如下：聚合物４０～６５，导电填料３０～６０，加工助剂０．２～１０，加工助剂是包括抗氧剂和偶联剂的混合物，抗氧剂∶偶联剂的重量比为１∶１．５～２．５，基片的原料中还含有辅助成分惰性填料０～４０重量份数，惰性填料粒径为１～１７０μｍ，加工助剂中还包括交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，抗氧剂∶偶联剂∶交联剂的重量比为１∶１．５～２．５∶０．３～０．７，经两次混炼、压片、两次辐照交联、破碎等过程得热敏电阻，解决了热敏电阻的ＰＴＣ特性差等问题，具有制造工艺简单、技术效果好和应用广泛等优点，适用于电信设备、工业控制、家用电器等诸多领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热敏电阻及其制造方法，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
众所周知，一般地，添加有导电粒子的结晶性或半结晶性高分子复合材料可表现正温度系数(PTC)特性电阻率在一个比较短的温度范围内可以随温度的上升而快速增加。在室温下，这类电阻具有较低的阻值，当温度上升到高分子熔点以上时，通常称为开关温度TS，电阻率开始快速上升。室温下电阻值到整个过程中的最大电阻值的增加值称为PTC强度。在现有技术中，热敏电阻已经广泛应用于电路的过流保护装置。在电器设备正常工作状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻温度较低，阻值较低；而当电路发生故障，如短路，搭接，感应等情况发生发生时，电路中产生大电流，通过热敏电阻时，其温度会突然升高达到开关温度以上，导致其电阻值变的很大，这样使电路处于一种近似开路状态，从而有效保护了电路中的其他重要元件。而当故障排除后，热敏电阻的温度下降，其电阻值又恢复到低阻状态。热敏电阻已经广泛应用于电信设备、手机电池、汽车电子、工业控制、家用电器等诸多领域。现有技术中，经常出现热敏电阻的PTC特性差，也就是PTC强度小，当温度达到开关温度后，其电阻值不能达到足够大，电路没有真正达到一种近似开路状态，不能起到足够有效的过流保护作用，因而使用受到限制。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有较高的PTC强度、在室温下电阻值更加集中的热敏电阻及其制造方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案研制一种高分子正温度系数热敏电阻，由高分子基片和复合于基片两面的片状电极、焊接于电极表面引线状电极以及包封在外表面的绝缘层构成，其特征在于基片的原料成份和重量份数如下聚合物40～65，导电填料30～60，加工助剂0.2～10，所述的聚合物为均聚物或共聚物，包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙稀共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物和丙烯酸酯的一种或多种任意比例的混合物，所述的导电填料为镍粉、铜粉、炭黑或其类似物的一种或多种任意比例的混合物，所述的加工助剂是包括抗氧剂和偶联剂的混合物，抗氧剂∶偶联剂的重量比为1∶1.5～2.5，其中，抗氧剂是丙烯酸醇酯类化合物，偶联剂是钛酸酯或硅烷类化合物。在上述原料配比中，导电填料的加入量比例是重要的，按所述的比例添加，基片电阻率可以控制在3-9Ω.cm的范围内。向所述的基片中加入的抗氧剂可防止聚合物加工过程发生氧化，偶联剂可以保证聚合物和填料之间良好的相容性。所述的助剂加入量应该控制，如果加工助剂过多，助剂在聚合物体系内易产生残留，影响到最终产品的电性能，加入过少，则抗氧化性能差或者聚合物和填料之间的相容性差。本专利技术之基片的原料中还含有辅助成份惰性填料0～40重量份数，所述的惰性填料为氧化钙、氧化锌、氧化镁、氧化铝、三氧化二锑、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝或陶土的一种或多种任意比例的粒径为1～170μm的混合物。由于体系中加入了惰性填料，改善了材料的耐热稳定性，有利于提高电性能。如果加入量过多，将导致体系加工性能变差，加入量过少，不能达到改善热稳定性效果。本专利技术的热敏电阻，不论是否含有惰性填料，在0.2～10重量份数的加工助剂中还可以含有交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，抗氧剂∶偶联剂∶交联剂的重量比为1∶1.5～2.5∶0.3～0.7。加入交联剂可提高材料的交联度，有利于电性能，应该控制交联剂的加入量，加入过多，则易在体系中产生残留，影响到产品性能，加入量过少，不能达到预期的交联度。本专利技术所述热敏电阻的制造方法，制造过程如下(1)按计量将聚合物、导电填料和加工助剂在140℃～240℃的温度下第一次混炼，压片成面积50～500cm2厚度0.5～2.5mm的片材，用2～10兆拉德的电子束或Co60辐照交联，然后(2)将辐照后的片材破碎，在140℃～240℃的温度下第二次混炼，并压片成面积50～500cm2，厚度0.5～2.5mm的片材，再(3)通过热压的方式把金属电极复合到片材的两个表面，得到复合片材，并用20～60兆拉德的电子束或Co60辐照交联，最后(4)用冲床冲成小片、焊接上引线状电极、并在引线状电极外表面包封上绝缘层，得热敏电阻成品。在具体制造过程中，应在140℃～240℃的温度下用双螺杆挤出机混炼，温度控制相当重要，如温度过低，填料难以充分分散到聚合物体系中，温度过高则聚合物易产生降解，影响基片的强度；另外，辐照剂量应在10～60兆拉德的电子束或Co60辐照交联辐照剂量低，聚合物不能充分交联，辐照剂量高，聚合物易产生降解。上述方法，不论是否加入辅助成份惰性填料，也不论在加工助剂中是否还包括交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，其操作方法及步骤基本相同，如果加入辅助成份惰性填料，则将其按计量与聚合物、导电填料、加工助剂一道加入，在140℃～240℃的温度下第一次混炼，压片成面积50～500cm2厚度0.5～2.5mm的片材，用2～10兆拉德的电子束或Co60辐照交联，其后过程及工艺控制相同；如果在加工助剂中还加入交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，则不论是否又加入辅助成份惰性填料，均按计量将聚合物、导电填料和包含交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯在内的加工助剂，如果含有惰性填料则同时加入惰性填料，在140℃～240℃的温度下第一次混炼，压片成面积50～500cm2厚度0.5～2.5mm的片材，用2～10兆拉德的电子束或Co60辐照交联，其后操作过程及工艺控制与前述方法相同，直至得到热敏电阻产品。本专利技术用双螺杆挤出机进行第一次混炼和第二次混炼的温度是由双螺杆挤出机进口到出口温度呈递增，控制进口温度为140℃～170℃，出口温度为190℃～240℃。制造过程中，控制进口温度和出口温度便于操作。与现有技术相比，本专利技术具有如下明显的的优点1、采用了新的混炼加工工艺，制造工艺简单，易于控制；2、技术效果好，由于采用了二次混炼工艺，导电填料和惰性填料在体系中分散更加均一，体系经过辐照交联后，交联结构也更加均匀。3、产品质量好基片电阻率可以控制在3-9Ω.cm的范围内，由于基片微观结构更加均一稳定，改善了产品的电性能提高了产品PTC强度，室温电阻值也更加集中。产品PTC强度可达105，并且室温电阻值更加集中，成品的合格率达到85％以上；4、应用广泛可用于电信设备、工业控制、家用电器等诸多领域。具体实施例方式以下通过具体的实施方式对本专利技术进行更加详细的描述实施例1 称取聚合物—高密度聚乙烯500克，导电材料—炭黑350克，惰性填料—氢氧化钙粒度为10μm、104μm各70克，抗氧剂-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳酸醇酯Irganox1076为10克、偶联剂—钛酸酯201为15克，交联剂—三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯5克，将上述各组分在双螺杆挤出机中混炼均匀，挤出机各段温度分别设定为160℃ 170℃ 180℃ 190℃，挤出，拉片，在压力6Mpa，温度185℃条件下，热压成面积130cm2厚度2.0mm的片材，用剂量为4Mrad的电子束辐照，辐照后的片材经破碎后，第二次挤出，拉片，在压力6Mpa，温度185℃条件下，热压拉片成面积130cm2厚度2.0mm的片材，在压力6Mpa，温度185℃的条件下把已经单面糙化过镍箔热压到片材上，用剂量为20Mrad电子束辐照，冲压成5×5的小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子正温度系数热敏电阻，由高分子基片和复合于基片两面的片状电极、焊接于电极表面引线状电极以及包封在外表面的绝缘层构成，其特征在于：基片的原料成份和重量份数如下：聚合物４０～６５导电填料３０～６０加工助剂 ０．２～１０，所述的聚合物为均聚物或共聚物，包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯／丙稀共聚物、乙烯／丙烯酸共聚物和丙烯酸酯的一种或多种任意比例的混合物，所述的导电填料为镍粉、铜粉、炭黑或其类似物的一种或多种任意比例的混合物，所述的加工助剂是 包括抗氧剂和偶联剂的混合物，抗氧剂∶偶联剂的重量比为１∶１．５～２．５，其中，抗氧剂是丙烯酸醇酯类化合物，偶联剂是钛酸酯或硅烷类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种高分子正温度系数热敏电阻，由高分子基片和复合于基片两面的片状电极、焊接于电极表面引线状电极以及包封在外表面的绝缘层构成，其特征在于基片的原料成份和重量份数如下聚 合 物40～65导电填料30～60加工助剂0.2～10，所述的聚合物为均聚物或共聚物，包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙稀共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物和丙烯酸酯的一种或多种任意比例的混合物，所述的导电填料为镍粉、铜粉、炭黑或其类似物的一种或多种任意比例的混合物，所述的加工助剂是包括抗氧剂和偶联剂的混合物，抗氧剂∶偶联剂的重量比为1∶1.5～2.5，其中，抗氧剂是丙烯酸醇酯类化合物，偶联剂是钛酸酯或硅烷类化合物。2.根据权利要求1所述的热敏电阻，其特征在于基片的原料中还含有辅助成份惰性填料0～40重量份数，所述的惰性填料为氧化钙、氧化锌、氧化镁、氧化铝、三氧化二锑、二氧化硅、氢氧化镁、氢氧化铝或陶土的一种或多种任意比例的粒径为1～170μm的混合物。3.根据权利要求1所述的热敏电阻，其特征在于0.2～10重量份数的加工助剂中还包括交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，抗氧剂∶偶联剂∶交联剂的重量比为1∶1.5～2.5∶0.3～0.7。4.根据权利要求2所述的热敏电阻，其特征在于0.2～10重量份数的加工助剂中还包括交联剂三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯，抗氧剂∶偶联剂∶交联剂的重量比为1∶1.5～2.5∶0.3～0.7。5.权利要求1所述热敏电阻的制造方法，其特征在于制造过程如下(1)按计量将聚合物、导电填料和加工助剂在140℃～240℃的温度下第一次混炼，压片成面积50～500cm2厚度0.5～2.5mm的片材，用2～10兆拉德的电子束或Co60辐照交联，然后(2)将辐照后的片材破碎，在140℃～240℃的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晗龙，陈奇星，查季九，覃迎峰，
申请(专利权)人：深圳市固派电子有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]