一種正溫度系數熱敏電阻及其制備方法

專利名稱：一種正溫度系數熱敏電阻及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種正溫度系數(PTC)熱敏電阻以及所述正溫度系數(PTC)熱敏電阻 的制備方法。
背景技術：
1950年荷蘭飛利浦公司的Haayman等人，在向BaTiO3材料中摻入稀土元素做半導 化試驗時發現這種材料的電阻會隨溫度的升高而顯著增加(即PTC(positive temperature coefficient)效應)。從此，開始了對這種現象的機理探索、材料制備、應用等方面的研究 和開發，到現在為止，已發展了約六十年。隨著國民經濟的發展，PTC熱敏電阻元件廣泛應 用于家電、通訊、電子設備、電氣部件、溫度傳感與控制、加熱等領域。目前PTC熱敏電阻有消磁用PTC熱敏電阻器、馬達啟動用PTC熱敏電阻器、過流保 護用PTC熱敏電阻器、加熱用PTC熱敏電阻、片式PTC熱敏電阻。現有的PTC熱敏電阻按材料歸類可以分為BaTiO3系PTC熱敏電阻、V2O3系PTC熱敏 電阻和高分子類PTC熱敏電阻。具體的，BaTiO3系PTC熱敏電阻，在PTC熱敏電阻生產過程 中使用的原料包括主晶相原料如BaTi03、TiO2, BaTiO3，居里點移動劑如SrCO3-PbO-Pb3O4、 SrTiO3-PbTiO3,半導化材料如&03、Nb2O5，受主加入物如Mn (NO3) 2，燒結助劑如Si02、A1203、 TiO2 ；V2O3系PTC熱敏電阻中，已報道的材料配方包括(V0.995Cr0.0025Al0.0025) 203和10重量％ 的狗；高分子系PTC熱敏電阻由美國Raychem公司首創，均由聚合物與導電材料復合而成， 所述聚合物起骨架和填料載體作用，所述導電材料起電流通道作用。CN1655^K)A公開了一種高分子正溫度系數熱敏電阻，該熱敏電阻由高分子基片 和復合于基片兩面的片狀電極、焊接于電極表面引線狀電極以及包封在外表面的絕緣層構 成，其特征在于基片的原來成份和重量份數如下聚合物40-65，導電填料30-60，加工助劑0.2-10，所述聚合物為均聚物或共聚物，包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯 酸共聚物和丙烯酸中的一種或幾種以任意比例的混合物，所述導電填料為鎳粉、銅粉或 炭黑中的一種或幾種，所述加工助劑包括抗氧劑和偶聯劑，抗氧劑和偶聯劑的重量比為 1 1.5-2. 5，其中，抗氧劑為丙烯酸醇酯類化合物，偶聯劑為鈦酸酯或硅烷類化合物。所述 專利申請中的PTC熱敏電阻是通過導電填料進行電子傳導而實現導電的。CN 1647217A公開了一種PTC熱敏電阻，至少具有以互相對置狀態配置的一對電 極和配置于所述一對電極之間且具有正的電阻-溫度特性的熱敏電阻素域，其中，所述熱敏電阻素域是由高分子基質、低分子有機化合物和具有電子傳導性的導電 性顆粒構成的成形體；所述高分子基質的分子量是10000-400000 ；所述低分子有機化合物的分子量是100-3000 ；
4
所述高分子基質是具有85-95°C的熔解開始溫度的烯烴類高分子化合物。所述專 利申請中的PTC熱敏電阻是通過導電性顆粒進行電子傳導而實現導電的。

發明內容
本發明的目的是提供一種新的PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻是通過離子遷移 而實現導電的，而且，所述PTC熱敏電阻能夠產生很好的PTC效應。本發明的另一個目的是提供一種PTC熱敏電阻的制備方法。本發明的發明人意外地發現使多孔材料吸附可溶性無機鹽溶液之后具有顯著的 PTC效應，而且，在將吸附有可溶性無機鹽溶液的多孔基片體組裝成PTC熱敏電阻之后，得 到的熱敏電阻具有很好的PTC效應。發明人經過研究后發現，采用吸附有可溶性無機鹽溶 液的多孔基片體作為基片制成的PTC熱敏電阻是通過離子遷移進行導電的，與現有的通過 電子傳導以實現導電的PTC熱敏電阻的工作原理截然不同。本發明提供了一種正溫度系數熱敏電阻，其中，所述正溫度系數熱敏電阻包括基 片、電極層、電極連接件和非導電性密封件，所述電極層覆蓋在所述基片的兩個相對的表面 上，所述電極連接件與所述電極層電連接，所述非導電性密封件覆蓋在所述基片的其它表 面上，或者將所述基片和電極層包覆，并使至少部分所述電極連接件不被所述非導電性密 封件包覆；所述基片包括多孔基片體和無機鹽溶液，所述無機鹽溶液吸附在所述多孔基片 體的孔隙中，所述多孔基片體的透氣度為3. 5-6. 5立方米·厘米/(平方米·小時·毫米水 柱)。本發明還提供了一種PTC熱敏電阻的制備方法，其中，所述方法包括將電極層覆 蓋在基片的兩個相對的面上，將電極連接件電連接到所述電極層上，然后將非導電性密封 件覆蓋在所述基片的其它面上，或者將所述基片和所述電極層包覆，并使至少部分所述電 極連接件不被所述非導電性密封件包覆；所述基片包括多孔基片體和無機鹽溶液，所述 無機鹽溶液吸附在所述多孔基片體的孔隙中，所述多孔基片體的透氣度為3. 5-6. 5立方 米 厘米/ (平方米 小時·毫米水柱)。通過實驗檢測得知，本發明提供的PTC熱敏電阻具有很好的PTC效應。


圖1表示本發明提供的PTC熱敏電阻的結構示意圖；圖加表示實施例1和2所制得的PTC熱敏電阻的正視圖；圖2b表示實施例1和2所制得的PTC熱敏電阻的俯視圖；圖3a表示實施例3所制得的PTC熱敏電阻的正視圖；圖北表示實施例3所制得的PTC熱敏電阻的俯視圖；圖4表示根據測試例中測得的電阻和溫度數據所制得的電阻-溫度曲線圖。
具體實施例方式本發明提供的PTC熱敏電阻包括基片1、電極層2、電極連接件3和非導電性密封 件4，所述電極層2覆蓋在所述基片1的兩個相對的表面上，所述電極連接件3與所述電極 層2電連接，所述非導電性密封件4覆蓋在所述基片1的其它表面上，或者將所述基片1和電極層2包覆，并使至少部分所述電極連接件3不被所述非導電性密封件4包覆。在所述PTC熱敏電阻中，所述基片1包括多孔基片體和無機鹽溶液，所述無機鹽 溶液吸附在所述多孔基片體的孔隙中。在所述基片1中，所述多孔基片體、所述無機鹽溶 液中的水和所述無機鹽溶液中的無機鹽的重量比可以為50-2000 2-100 1，優選為 100-800 5-50 1。在本發明中，所述無機鹽在本發明中也沒有特別的限定，只要能夠溶于水并電離 出離子即可，優選情況下，所述無機鹽為在水中的溶解度為5g/L以上的無機鹽，例如可以 為選自氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鎳、 硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銅中的至少一種。在所述PTC熱敏電阻中，所述基片1中的所述多孔基片體的透氣度為3. 5-6. 5立 方米 厘米/ (平方米 小時·毫米水柱)。在本發明中，所述透氣度是指在室溫下，在壓力 差為Imm水柱時，1小時內以層流狀態通過厚為1cm、面積為Im2的所述多孔基片體的空氣量 (m3)。所述透氣度可以采用本領域常規使用的各種透氣度檢測裝置檢測得到，例如可以采 用湘潭市儀器儀表有限公司生產的DTQ多孔陶瓷透氣度儀檢測得到。在所述基片1中，所述 多孔基片體的孔隙率和平均孔直徑沒有特別限定，只要保證所述多孔基片體的透氣性在上 述范圍之內即可，優選情況下，所述多孔基片體的孔隙率可以為25-75%，優選為30-65% ； 所述多孔基片體的平均孔直徑可以為1-500微米，優選為2-65微米。所述孔隙率是指孔隙 的體積占所述多孔基片體總體積的百分數。在本發明中，所述多孔基片體可以為主要含有多孔材料的片材，且所述多孔材料 的含量為所述多孔基片體總重量的95重量％以上，優選為96-99. 999重量％。所述多孔材 料的種類在本發明中沒有特別的限定，可以為本領域技術人員常規使用的各種多孔材料， 例如可以為選自氧化鋁、氧化鋯、滑石、高嶺土、石英、礬土、堇青石、莫來石、鎂砂、海泡石、 麥飯石、焦寶石、粘土中的至少一種。為了提高最終制得的PTC熱敏電阻的導電性能，所述基片1優選還含有導電助劑。 所述導電助劑在所述基片1中的含量沒有特別的限定，優選情況下，以所述多孔基片體的 總重量為基準，所述導電助劑的含量為0. 001-4重量％，所述多孔材料的含量為96-99. 999 重量％。所述導電助劑的種類在本發明中也沒有特別的限定，可以為本領域技術人員常規 使用的各種導電助劑，例如可以選自金屬材料、碳系導電材料、導電陶瓷材料中的至少一 種，具體的，所述金屬材料可以為各種常規的金屬粉末，所述金屬可以為各種常規的金屬， 例如可以為金、銀、銅、鐵、鋁、鎳、鋅、鎂、鉬，所述金屬粉末的顆粒直徑可以為1-65微米；所 述碳系導電材料可以為石墨、碳黑、乙炔黑中的至少一種，所述導電陶瓷材料可以為碳化 鈦、氮化鈦、碳化鎢中的至少一種。在本發明中，所述基片1的厚度沒有特別的限定，具體的，所述基片1的厚度可以 根據最終制得的PTC熱敏電阻的厚度進行適當選擇，通常情況下，所述基片1的厚度可以為 0. 2-5毫米。所述電極層2可以為各種常規的導電性膜層例如金屬膜層，所述金屬膜層只要能 夠與所述基片緊密接觸即可，所述金屬膜層最優選為銀膜層。所述銀膜層可以通過在所 述基片1上涂布銀漿，從而實現與所述基片緊密接觸。所述銀漿可以使用日本東洋產品 5660NS。在本發明中，所述電極層2的厚度沒有特別的限定，通常可以為0.05-0. 2毫米。
所述電極連接件3通常可以為線狀或片狀的金屬件，且所述金屬可以為選自由 金、銀、銅、鐵、鋁、鎳、鋅、鎂、鉬組成的組中的一種金屬或者多種金屬的合金。所述非導電性密封件4可以由常規的各種非導電性密封材料制成，優選情況下， 所述非導電性密封材料可以為各種常規的非導電性的熱固性樹脂和/或熱塑性樹脂，所述 非導電性的熱固性樹脂可以為環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、有機硅樹脂中的至少一種， 所述非導電性的熱塑性樹脂可以為尼龍、滌綸、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸 酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亞胺、ABS工程樹脂中的至少一種。所述非導電性密封件4 的厚度沒有特別的限定，通常可以為0. 01-2毫米。在本發明中，所述PTC熱敏電阻的形狀沒有特別的限定，例如可以為如圖加和2b 所示的圓片插件式結構，其中，基片、電極層和非導電性密封材料等形成圓片狀，電極連接 件3的一端與圓片連接，所述電極連接件3可以為直的或彎曲的線狀金屬件；也可以為如圖 3a和北所示的圓片帶狀式結構，其中，基片、電極層和非導電性密封材料等形成圓片狀，電 極連接件3的一端與圓片連接，所述電極連接件3可以為片狀的金屬件。本發明還提供了一種PTC熱敏電阻的制備方法，其中，所述方法包括將電極層2覆 蓋在基片1的兩個相對的面上，將電極連接件3電連接到所述電極層2上，然后將非導電性 密封件4覆蓋在所述基片1的其它面上，或者將所述基片1和所述電極層2包覆，并使至 少部分所述電極連接件不被所述非導電性密封件4包覆；所述基片1包括多孔基片體和無 機鹽溶液，所述無機鹽溶液吸附在所述多孔基片體的孔隙中，所述多孔基片體的透氣度為 3. 5-6. 5立方米 厘米/ (平方米 小時·毫米水柱)。在所述基片1中，所述多孔基片體、所述無機鹽溶液中的水和所述無機鹽溶液中 的無機鹽的重量比可以為50-2000 2-100 1，優選為100-800 5-50 1。在本發明提供的所述方法中，所述基片1和所述電極層2的形成方法可以采用本 領域技術人員常規的方法進行實施，例如所述方法可以包括在所述多孔基片體的兩個相對 的面上形成電極層，然后進行燒結，將燒結后得到的多孔基片體浸泡在所述無機鹽溶液中， 從而使所述無機鹽溶液吸附到所述多孔基片體的孔隙中。在所述多孔基片體的兩個相對的面上形成電極層2的方法可以采用各種常規的 方法進行實施，例如可以通過在所述多孔基片體的兩個相對的面上涂布銀漿，然后進行燒 結，從而在所述多孔基片體的兩個相對的面上形成銀膜層。所述銀漿可以采用日本東洋產 品5660NS。所述電極層2的厚度沒有特別的限定，通常可以為0. 05-0. 2毫米。所述燒結的 方法可以采用本領域常規使用的方法進行實施，所述燒結的溫度可以為600-900°C。在本發明中，所述多孔基片體可以為主要含有多孔材料的片材，且所述多孔材料 的含量為所述多孔基片體總重量的95重量％以上，優選為96-99. 999重量％。所述多孔基 片體的形成方法在本發明中沒有特別的限定，可以采用本領域常規使用的方法形成。例如 可以通過將所述多孔材料制成漿料，將所得漿料加到模具中進行成型，然后進行燒結，之后 將燒結后得到的材料打磨成要求的形狀如片材即可。采用上述方法所制得的多孔基片體具 有透氣度為3. 5-6. 5立方米 厘米/ (平方米 小時·毫米水柱)，在滿足上述透氣度的基 礎上，所述多孔基片體的孔隙率和平均孔直徑沒有特別的限定，通常所述多孔基片體的孔 隙率可以為25-75%，優選為30-65%;所述多孔基片體的平均孔直徑可以為1-500微米，優 選為2-65微米。所述孔隙率是指孔隙的體積占所述多孔基片體總體積的百分數。
所述基片1的厚度沒有特別的限定，具體的，所述基片1的厚度可以根據最終制得 的PTC熱敏電阻的厚度進行適當選擇，通常情況下，所述基片1的厚度可以為0. 2-5毫米。所述多孔材料可以為本領域技術人員常規使用的各種多孔材料，例如可以為選自 氧化鋁、氧化鋯、滑石、高嶺土、石英、礬土、堇青石、莫來石、鎂砂、海泡石、麥飯石、焦寶石、 粘土中的至少一種；所述多孔材料也可以由在800-1300°C下能夠形成上述多孔材料的物 質提供，例如，氫氧化鋁在800-130(TC下能夠形成氧化鋁。所述無機鹽在本發明中也沒有特別的限定，只要能夠溶于水并電離出離子即可， 優選情況下，所述無機鹽為在水中的溶解度為5g/L以上的無機鹽，例如可以為選自氯化 鉀、氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鎳、硫酸鉀、硫酸 鈉、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸銅中的至少一種。所述導電助劑可以為本領域技術人員常規使用的各種導電助劑，例如可以選自金 屬材料、碳系導電材料、導電陶瓷材料中的至少一種，具體的，所述金屬材料可以為各種常 規的金屬粉末，所述金屬可以為各種常規的金屬，例如可以為金、銀、銅、鐵、鋁、鎳、鋅、鎂、 鉬，所述金屬粉末的顆粒直徑可以為1-65微米；所述碳系導電材料可以為石墨、碳黑、乙炔 黑中的至少一種，所述導電陶瓷材料可以為碳化鈦、氮化鈦、碳化鎢中的至少一種。所述導 電助劑還可以由在600-900°C下能夠形成金屬材料的物質提供，例如，銀的化合物如硝酸 銀、氯化銀在800-1300°C下能夠形成銀。在所述基片1中，相對于100重量份的所述多孔材 料，所述導電劑的含量可以為0. 01-5重量份，優選為0. 05-2重量份。在本發明提供的所述方法中，使所述電極連接件3與所述電極層2連接的方法可 以包括將所述電極連接件3焊接到所述電極層2上。所述焊接的方法在本發明中沒有特別 的限定，可以采用本領域技術人員常規使用的各種方法進行實施，例如可以采用錫焊的方 法。所述電極連接件3通常可以為線狀或片狀的金屬件，且所述金屬可以為選自由 金、銀、銅、鐵、鋁、鎳、鋅、鎂、鉬組成的組中的一種金屬或者多種金屬的合金。在本發明提供的所述方法中，所述非導電性密封件4由非導電性密封材料制成， 所述非導電性密封材料可以為各種常規的非導電性的熱固性樹脂和/或熱塑性樹脂，所述 非導電性的熱固性樹脂可以為環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、有機硅樹脂中的至少一種， 所述非導電性的熱塑性樹脂可以為尼龍、滌綸、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸 酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亞胺、ABS工程樹脂中的至少一種。在本發中，所述非導電 性密封件4的厚度沒有特別的限定，通常可以為0. 01-2毫米。在所述非導電性密封材料為熱固性樹脂如環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂和有機 硅樹脂中的至少一種時，所述非導電性密封件4的形成方法可以包括將所述非導電性密 封材料附著在所述基片1的所述其它面，或者在所述基片1的所述其它面和所述電極層2 的面上，然后將所述非導電性型密封材料加熱至固化溫度，所述固化溫度為使所述非導電 性密封材料發生交聯反應以生成高分子量的固態材料的溫度，所述固化溫度通常可以為 120-200°C。將所述非導電性密封材料附著在所述基片1的所述其它面，或者所述基片1的 所述其它面和所述電極層2的面上的方法可以使所述熱固性樹脂以漿液的形式通過噴涂、 涂布或滾涂的方式進行涂覆。在所述非導電性密封材料的漿液中，所述非導電性密封材料 的含量可以為70-85重量％。
在所述非導電性密封材料為熱塑性樹脂如尼龍、滌綸、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚 偏氟乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亞胺、ABS工程樹脂中的至少一種，且所 述非導電性密封件4的形成方法包括通過注塑成型的方式將所述非導電性密封材料覆蓋 在所述基片1的所述其它表面上，或者覆蓋在所述基片1的所述其它面和所述電極層2的 面上。所述注塑成型的方法和條件已為本領域技術人員所公知，在此不再贅述。在優選情 況下，在采用所述熱塑性樹脂注塑成型之后，可以采用熱固性樹脂進行封口，所述熱固性樹 脂可以為各種常規的熱固性樹脂，例如可以為環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂和有機硅樹脂 中的至少一種。以下通過實施例對本發明作進一步詳細的說明。實施例1本實施例用于說明本發明提供的所述PTC熱敏電阻及其制備方法。將40重量份的滑石粉、20重量份的礬土、20重量份的焦寶石、8重量份的粘土、 12重量份的氧化鋁粉、1重量份的石墨和30重量份的水放在球磨機中進行混合和研磨， 得到粒徑小于50 μ m的漿料，然后經打泡機脫泡并倒入模具中成型，然后放入燒結爐中在 1300°C下恒溫處理M小時，降至室溫后將燒結后的材料打磨成直徑為10mm、厚度為Imm的 多孔基片體(孔隙率為60%，平均孔直徑為10微米)。通過DTQ多孔陶瓷透氣度儀(由湘 潭市儀器儀表有限公司生產)檢測得知所述多孔基片體的透氣性為5. 5立方米 厘米/ (平 方米 小時 毫米水柱)。在所得多孔基片體的上下兩面刷涂銀漿(日本東洋產品，5660NS)，在200°C下干 燥15分鐘，然后在800°C下燒結10分鐘，從而得到上下兩面具有厚度為0. Imm的銀膜層的 多孔基片體。在80°C下使形成有銀膜層的所述多孔基片體在濃度為25. 48重量％的氯化鉀溶 液中浸泡10分鐘，然后取出并在室溫下放置5分鐘，通過浸泡前后稱重得知所述多孔基片 體中吸附了 1. 5重量份的氯化鉀溶液。然后，采用錫焊的方法將兩根銅電極引線分別焊接到所述銀膜層上，之后將含有 75重量％的環氧樹脂(天津市凱華絕緣材料有限公司產品，型號為EF-150C(F))漿液刷涂 在所述基片的側面上和銀膜層上，并使所述銅電極引線不粘附含有環氧樹脂的漿液，然后 加熱至140°C，并在溫度下保持5分鐘，使環氧樹脂發生交聯反應并固化，在所述銀膜層和 所述基片的除覆蓋有銀膜層之外的其它面上形成厚度為0. 1毫米的膜層，從而得到如圖加 和2b所示的PTC熱敏電阻Al。實施例2本實施例用于說明本發明提供的所述PTC熱敏電阻及其制備方法。將50重量份的高嶺土、20重量份的海泡石、20重量份的麥飯石、10重量份的石英、 0. 1重量份的碳化鈦和30重量份的水放在球磨機中進行混合和研磨，得到粒徑小于50 μ m 的漿料，然后經打泡機脫泡并倒入模具中成型，然后放入燒結爐中在1300°C下恒溫處理M 小時，降至室溫后將燒結后的材料打磨成直徑為10mm、厚度為2mm的多孔基片體(孔隙率為 70%，平均孔直徑為30微米)。通過DTQ多孔陶瓷透氣度儀(由湘潭市儀器儀表有限公司 生產)檢測得知所述多孔基片體的透氣性為5. 0立方米·厘米/(平方米·小時·毫米水 柱)。
在所得多孔基片體的上下兩面刷涂銀漿(日本東洋產品，5660NS)，在200°C下干 燥15分鐘，然后在800°C下燒結10分鐘，從而得到上下兩面具有厚度為0. Imm的銀膜層的 多孔基片體。在80°C下使形成有銀膜層的所述多孔基片體在濃度為18. 4重量％的硝酸鎳溶液 中浸泡10分鐘，然后取出并在室溫下放置5分鐘，通過浸泡前后稱重得知所述多孔基片體 中吸附了 2重量份的硝酸鎳溶液(相對于100重量份的多孔材料的重量)。然后，采用錫焊的方法將兩根鋁電極引線分別焊接到所述銀膜層上，之后將含有 80重量％的酚醛樹脂(大洲電子材料有限公司產品，型號為GIN-COAT DP-430WH)的漿液噴 涂在所述基片的側面上和銀膜層上，并使所述銅電極引線不粘附含有酚醛樹脂的漿液，然 后加熱至140°C，并在溫度下保持10分鐘，使環氧樹脂發生交聯反應并固化，從在所述銀膜 層和所述基片的除覆蓋有銀膜層之外的其它面上形成厚度為0. 2毫米的膜層，從而得到如 圖加和2b所示的PTC熱敏電阻A2。實施例3本實施例用于說明本發明提供的所述PTC熱敏電阻及其制備方法。將30重量份的氧化鋯、40重量份的滑石粉、20重量份的焦寶石、10重量份的石英、 3重量份的氮化鈦和30重量份的水放在球磨機中進行混合和研磨，得到粒徑小于50 μ m的 漿料，然后經打泡機脫泡并倒入模具中成型，然后放入燒結爐中在1300°C下恒溫處理M小 時，降至室溫后將燒結后的材料打磨成直徑為10mm、厚度為3mm的多孔基片體(孔隙率為 65%，平均孔直徑為20微米)。通過DTQ多孔陶瓷透氣度儀(由湘潭市儀器儀表有限公司 生產)檢測得知所述多孔基片體的透氣性為4. 0立方米·厘米/(平方米·小時·毫米水 柱)。在所得多孔基片體的上下兩面刷涂銀漿(日本東洋產品，5660NS)，在200°C下干 燥15分鐘，然后在800°C下燒結10分鐘，從而得到上下兩面具有厚度為0. Imm的銀膜層的 多孔基片體。在80°C下使形成有銀膜層的所述多孔基片體在濃度為23. 1重量％的硝酸鉀溶液 中浸泡10分鐘，然后取出并在室溫下放置5分鐘，通過浸泡前后稱重得知所述多孔基片體 中吸附了 1重量份的硝酸鉀溶液(相對于100重量份的多孔材料的重量)。然后，采用錫焊的方法將兩根寬度為5毫米的銅電極片分別焊接到所述銀膜層 上，之后將覆蓋有銀膜層并在所述銀膜層上連接有銅電極片的基片放在模具中，并使兩個 銀膜層上的銅電極片伸出模具，將尼龍66(美國杜邦公司產品，型號為PA66)注塑到所述模 具中，所述注塑的條件包括噴嘴溫度為285°C，注射時間為1秒，從而在所述銀膜層和所述 基片的除覆蓋有銀膜層之外的其它面上覆蓋一層厚度為0. 5毫米的聚酰亞胺膜層，然后將 含有環氧樹脂(天津市凱華絕緣材料有限公司產品，型號為EF-150C(F))的漿液涂覆在所 述聚酰亞胺膜層接口處，并在140°C下加熱10分鐘，使所述環氧樹脂發生交聯反應并固化， 從而對所述接口進行封口，得到如圖3a和北所示的PTC熱敏電阻A3。測試例測試實施例1-3中制得的PTC熱敏電阻A1-A3的PTC效應。采用安捷倫數據采集儀34970A采集PTC熱敏電阻的電阻_溫度數據。具體的，將 PTC熱敏電阻A1-A3分別放入烘箱，與數據采集儀連接，然后以10°C /min的速度升溫，測試PTC熱敏電阻的電阻參數，并分別制得如圖4所示的電阻-溫度曲線。根據圖4可以看出，PTC熱敏電阻A1-A3在升溫至90°C以上時電阻迅速升高，均表 現出很好的PTC效應。由此可見，本發明提供的PTC熱敏電阻能夠產生很好的PTC效應。
權利要求
1.一種正溫度系數熱敏電阻，其特征在于，所述正溫度系數熱敏電阻包括基片(1)、電 極層O)、電極連接件C3)和非導電性密封件G)，所述電極層( 覆蓋在所述基片(1)的 兩個相對的面上，所述電極連接件C3)與所述電極層O)電連接，所述非導電性密封件(4) 覆蓋在所述基片(1)的其它面上，或者將所述基片(1)和電極層( 包覆，并使至少部分所 述電極連接件C3)不被所述非導電性密封件(4)包覆；所述基片(1)包括多孔基片體和無 機鹽溶液，所述無機鹽溶液吸附在所述多孔基片體的孔隙中，所述多孔基片體的透氣度為 3. 5-6. 5立方米 厘米/ (平方米 小時·毫米水柱)。
2.根據權利要求1所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，在所述基片⑴中，所 述多孔基片體、所述無機鹽溶液中的水和所述無機鹽溶液中的無機鹽的重量比為 50-2000 2-100 1。
3.根據權利要求1或2所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述無機鹽選自氯化鉀、氯 化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化銅、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鎳、硫酸鉀、硫酸鈉、硫 酸鈣、硫酸鎂、硫酸銅中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述多孔基片體含有多孔材料， 且所述多孔材料的含量為所述多孔基片體總重量的95重量％以上，所述多孔材料選自氧 化鋁 氧化鋯、滑石、高嶺土、石英、礬土、堇青石、莫來石、鎂砂、海泡石、麥飯石、焦寶石、粘 土中的至少一種。
5.根據權利要求1、2或4所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述多孔基片體的孔隙率 為25-75%，平均孔直徑為1-500微米。
6.根據權利要求4所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述多孔基片體還含有導電助 劑，所述導電助劑分散在所述多孔材料中，且以所述多孔基片體的總重量為基準，所述導電 助劑的含量為0. 001-4重量％，所述多孔材料的含量為96-99. 999重量％。
7.根據權利要求6所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述導電助劑選自金屬材料、碳 系導電材料、導電陶瓷材料中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述基片(1)的厚度為0.2-5毫 米；所述電極層O)的厚度為0. 05-0. 2毫米。
9.根據權利要求1所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述電極連接件(3)為線狀或片 狀的金屬件，所述金屬為選自由金、銀、銅、鐵、鋁、鎳、鋅、鎂、鉬組成的組中的一種金屬或者 多種金屬的合金。
10.根據權利要求1所述的正溫度系數熱敏電阻，其中，所述非導電性密封件由非 導電性密封材料制成，所述非導電性密封材料為選自環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、有機 硅樹脂中的至少一種，或者為選自尼龍、滌綸、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸 酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亞胺、ABS工程樹脂中的至少一種。
11.一種正溫度系數熱敏電阻的制備方法，其特征在于，所述方法包括將電極層(2)覆 蓋在基片⑴的兩個相對的面上，將電極連接件⑶電連接到所述電極層⑵上，然后將非 導電性密封件⑷覆蓋在所述基片⑴的其它面上，或者將所述基片⑴和所述電極層⑵ 包覆，并使至少部分所述電極連接件不被所述非導電性密封件(4)包覆；所述基片(1)包括 多孔基片體和無機鹽溶液，所述無機鹽溶液吸附在所述多孔基片體的孔隙中，所述多孔基 片體的透氣性為透氣度為3. 5-6. 5方米·厘米/(平方米·小時·毫米水柱)。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，在所述基片(1)中，所述多孔基片體、所述無機 鹽溶液中的水和所述無機鹽溶液中的無機鹽的重量比為50-2000 2-100 1。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述基片(1)和所述電極層( 的形成方法包 括在多孔基片體的兩個相對的面上形成電極層，然后進行燒結，將燒結后得到的多孔基片 體浸泡在所述無機鹽溶液中。
14.根據權利要求11所述的方法，其中，使所述電極連接件C3)與所述電極層( 連接 的方法包括將所述電極連接件C3)焊接到所述電極層( 上。
15.根據權利要求11所述的方法，其中，所述非導電性密封件由非導電性密封材 料制成，所述非導電性密封材料為環氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂和有機硅樹脂中的至少一 種，且所述非導電性密封件的形成方法包括將所述非導電性密封材料附著在所述基片 (1)的所述其它面，或者在所述基片(1)的所述其它面和所述電極層O)的面上，然后將所 述非導電性型密封材料加熱至固化溫度，所述固化溫度為使所述非導電性密封材料發生交 聯反應以生成高分子量的固態材料的溫度。
16.根據權利要求11所述的方法，其中，所述非導電性密封件由非導電性密封材 料制成，所述非導電性密封材料為尼龍、滌綸、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸 酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亞胺、ABS工程樹脂中的至少一種，且所述非導電性密封件 (4)的形成方法包括通過注塑成型的方式將所述非導電性密封材料覆蓋在所述基片(1)的 所述其它表面上，或者覆蓋在所述基片(1)的所述其它面和所述電極層O)的面上。
全文摘要
本發明提供了一種正溫度系數熱敏電阻及其制備方法，該正溫度系數熱敏電阻包括基片(1)、電極層(2)、電極連接件(3)和非導電性密封件(4)，所述電極層(2)覆蓋在基片(1)的兩個相對的面上，電極連接件(3)與電極層(2)電連接，非導電性密封件(4)覆蓋在基片(1)的其它面上，或者將基片(1)和電極層(2)包覆，并使至少部分電極連接件(3)不被非導電性密封件(4)包覆；基片(1)包括多孔基片體和無機鹽溶液，無機鹽溶液吸附在多孔基片體的孔隙中，該多孔基片體的透氣度為3.5-6.5方米·厘米/(平方米·小時·毫米水柱)。所述正溫度系數熱敏電阻是通過離子遷移進行導電的，能夠產生很好的正溫度系數效應。
文檔編號H01C7/02GK102082016SQ20091022483
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者劉倩倩, 林信平, 陳炎 申請人:比亞迪股份有限公司