低阻值电阻组合物制造技术

本发明专利技术提供了新颖的电阻组合物．这些组合物含有固状长链酚醛树脂，液状短链酚醛树脂和一种由碳黑及分散在其内的石墨颗粒所组成的混合物．这些成分结合在一起可使电阻组合物承受高湿度条件而电阻率无大的变化，并且在没有金属存在时具有低欧姆值．本发明专利技术同时也提供了制备这些组合物的方法．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电阻组合物。具体地讲，本专利技术涉及由有机树脂及碳黑与分散在碳黑内的石墨颗粒组成的混合物制成的电阻组合物。更具体地讲，本专利技术涉及的电阻组合物含有液状短链酚醛树脂，固状长链酚醛树脂，和由碳黑及分散在碳黑之内的石墨颗粒组成的混合物。从所周知，在先有技术中，电阻元件是细的导电颗粒分散在固态介质中，例如，一种聚合树脂。一般来讲，这些电阻是细的碳或金属颗粒分散在固态树脂材料中，其中的固体树脂材料还可以含有各种无机或有机填料。根据具体设备的特殊需要，用于生产电阻的树脂可以是热固性的或热塑性的。天然树脂及合成树脂如酚缩合产物、烷基树脂、乙烯树脂已被用来制造电阻。许多不同的可热固化聚合的材料都已用来制作电阻涂层。其中最常用的材料是酚-甲醛缩合物和具有双功能的环氧树脂。美国专利3056750公开了一种电阻，该电阻由分立单元分散在一种或一种以上固体树脂介质材料中组成。这些每一个分立单元都包括予涂过的聚集的导电颗粒，其中至少有一部分带有其后可以聚合的一种或多种介质材料，以将这些单独的导电颗粒粘合在一起，形成聚集体或单元。美国专利3328317公开了一种由酚醛树脂和硅酮树脂组成介质粘合剂的电阻组合物。美国专利3686139公布了一种电阻组合物，它由一种选择的热固化聚合物添加剂和导电颗粒组成。这些选择的聚合材料包括具有三种功能的环氧树脂和酚醛树脂的混合物;酚醛树脂，密胺树脂，及其母体和改性环氧酚醛树脂的混合物;改性环氧酚醛树脂，酚醛树脂，环氧树脂及密胺树脂的混合物。美国电子材料公司1983年9月30日递交的美国专利申请No.556840公布了电阻组合物。它由碳粒包埋入由短链酚醛树脂，长链酚醛树脂，和环氧树脂组成的母体中构成的。同时又公布了将碳粒包埋在由短链酚醛树脂，长链酚醛树脂、环氧树脂和填料等组成的母体中所构成的电阻组合物。根据所用碳粒材料和酚醛树脂的类型、比例及是否加填料可将电阻组合物制成低，中和高阻值电阻组合物。在电工和电子学电路中，各种电路元件的电量值(Electrical value)在限定的公差范围内维持恒定是很有必要的，尽管器件在应用时会遇到如湿度，温度等操作条件的很大变化。阻值的变化可能引起电路的不正常。先有技术中的组合物的不足之处是在相对湿度变化的条件下电阻率容易改变。而且，在没有金属作为电阻组合物的成份时也不能生产具有低欧姆值的电阻组合物。提供可在工作条件变化较大，例如在高相对湿度条件下都具有可靠性的电阻组合物，以及不采用金属的低阻值电阻组合物是长期追求的目标。低阻值电阻是目前通用的，但这些组合物都含有价格昂贵的贵重金属。本专利技术的目的之一是提供新的电阻组合物，该组合物可承受高湿度条件而电阻率无显著变化。本专利技术的另一个目的是提供一种不含金属的低阻值电阻组合物。本专利技术进一步的目的是，所提供的电阻组合物不含有金属，但能具有低欧姆值。此外提供了制备电阻组合物的方法。本专利技术还有一个目的是对用本专利技术的组合物生产出的产品的利用提供指导。本专利技术可达到上述目的是显而易见的，专利技术的一个方面是，电阻组合物可承受高湿度条件是由下列成份组成，即(A)由(ⅰ)液状短链酚醛树脂，(ⅱ)固状长链酚醛树脂组成的一个树脂体系，和(B)由(ⅰ)碳黑和(ⅱ)分散在上述的树脂体系中的石墨颗粒组成的混合物。本专利技术的另一个方面是制备电阻组合物的方法，包括(ⅰ)将固体长链酚醛树脂溶解在溶剂中生成一溶液;(ⅱ)将上述溶液和液状短链酚醛树脂混合;(ⅲ)将碳黑与石墨的混合物分散到溶液中生成一混合液;(Ⅳ)将混合液涂在衬底上;(Ⅴ)使混合液固化。本专利技术涂布的电阻涂层成份含有细的电导体颗粒。均匀分散在实际上不导电的，可热固化聚合的介质液料中，在涂布操作期间，聚合液料必须粘合绝缘衬底，并在升温固化处理后，使导电颗粒仍分散在坚硬的固状母体中。本专利技术的电阻组合物包括(A)由(ⅰ)液状短链酚醛树脂;(ⅱ)固状长链酚醛树脂组成的一个树脂体系;和(B)由(ⅰ)碳黑和(ⅱ)分散在上述树脂体系中的石墨组成的混合物。由液状短链酚醛树脂和固状长链酚醛树脂组成的树脂体系必须是一步热反应体系;也就是说在室温下树脂体系必须稳定，但在加热时很容易交联。与此相对应，两步反应的酚醛清漆树脂体系则必须在交联前进行予反应。这样的体系则不能用于制备本专利技术的组合物。这种典型二步的酚醛清漆体系的平均分子量大于500。本专利技术所使用的短链酚醛树脂可以是如克拉克化学公司(Clark Chemical Corporation)生产的牌号定为CR 3558的酚-甲醛树脂。另外适宜的液状短链酚醛树脂是由联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)生产的牌号为BKR 2620的树脂。在电阻组合物固化之前，液状短链酚醛树脂最好约为1%～20%(重量)。短链酚醛树脂在室温下必须是液状，树脂的平均分子量应为大约300～400。固状长链酚醛树脂可以是如联合碳化物公司出售的，牌号为BLS2700的酚-甲醛树脂。另外的固状长链酚醛树脂可以是帝国化学有限公司(Reichholb Chemical，In c)出售的牌号为VARCUM29-112的树脂。这种酚醛树脂在室温下是固状。电阻组合物固化之前，固状长链酚醛树脂的量最好是30%～50%(重量)。这种树脂的平均分子量必须是400-500。液状短链酚醛树脂与固状长链酚醛树脂的比例大约是从1∶1至大约100∶1，这是很重要的。优先选用的重量比是2∶1至3∶1，此外为了配制适当的组合物，树脂体系与碳黑和石墨颗粒混合物的重量比应是85∶15至50∶50。优先选用的重量比是82∶18至78∶22。分别制备树脂体系和碳黑-石墨混合物，然后以一般的方法混合在一起。配制树脂体系，首先是将固状长链酚醛树脂破碎为细粉。然后将破碎的树脂与溶剂混合，直到得到无块状存在的溶液，典型的溶剂是丁基乙酸卡必酯(bulyl Carbitol acetate)。丁基乙酸卡必酯是联合碳化物公司出售的一种酯类溶剂。然后将液状短链酚醛树脂加到混合物内，并混合。用带有TA轴的Brookfield RVT粘度计测定，树脂系统应具有500至1750厘泊(CPS)。优先选用的具有800至1300厘泊的树脂。如果粘度过高可加入大约0.5%增量的溶剂来降低。如上所述，为了使组合物具备所说的工作性能，所用碳黑与石墨颗粒的混合物必须符合一定的规格。这可以理解为只要规格合适则任何类型的碳黑和石墨均可使用。可以认为使用具有高表面积的细小颗粒的混合物所得到的本专利技术组合物具有其独特的特征。我们使用了Noury化学公司销售的，牌号为Ketjenblack EC的导电碳黑。Ketjenblack EC是一种强电导的非强化煅烧型的碳黑。碳黑颗粒大小的分布范围是大约从10毫微米至100毫微米，而石墨大小的分布范围是从大约1微米至大约10微米。相应地，碳黑和石墨混合物的大小是大约从1微米至大约10微米。这应理解为这个范围是在和树脂混合前的碳黑-石墨混合颗粒分布范围，即混合物经球磨后的颗粒分布。考虑到这样的颗粒大小分布，碳黑的表面积应该是从大约500至大约1500米2/克，石墨的表面积应该是大约1至2米2/克。因此碳黑与石墨的表面积比是500∶1至1500∶1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够承受高湿度条件的电阻组合物，其特征在于包括：（Ａ）树脂体系，该树脂体系包括（ｉ）液状短链酚醛树脂；（ｉｉ）固状长链酚醛树脂；和（Ｂ）一种混合物，该混合包括（ｉ）碳黑；（ｉｉ）分散在上述树脂体系内的石墨颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种能够承受高湿度条件的电阻组合物，其特征在于包括(A)树脂体系，该树脂体系包括(i)液状短链酚醛树脂；(ii)固状长链酚醛树脂；和(B)一种混合物，该混合包括(i)碳黑；(ii)分散在上述树脂体系内的石墨颗粒。2.权项1所述的组合物，其特征在于(A)与(B)之比是大约85∶15至大约50∶50。3.权项1所述的组合物，其特征在于碳黑与石墨之比是大约10∶90至大约50∶50。4.权项1所述的组合物，其特征在于液状短链酚树脂对固状长链酚醛树脂的比率是从大约1∶1至大约100∶1。5.权项1所述的组合物，其特征在于液状短链酚醛树脂的平均分子量大约是300至400。6.权项1所述的组合物，其特征在于固状长链酚醛树脂的平均分子量是400～500。7.权项1所述的组合物，其特征在于碳黑的颗粒大小大约是10毫微米至大约100毫微米。8.权项1所述的组合物，其特征在于石墨的颗粒的大小大约是1微米至大约10微米。9.权项1所述的组合物，其特征在于碳黑-石墨混合物的平均颗粒大小大约是1微米至10微米。10.权项1所述的组合物，其特征在于碳黑的表面积大约是500米2/克至大约1500米2/克。11.权项1所述的组合物，其特征在于石墨的表面积大约是1...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗克威尼马丁，萨姆桑沙巴茨，
申请(专利权)人：美国电材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]