專利名稱：Ptc熱敏電阻及其應用的基材及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種熱敏電阻及其制造方法，特別是涉及一種高分子的正溫度系數的熱敏電阻的制造方法。
背景技術：
高分子正溫度系數自恢復熱敏電阻即高分子PTC( Positive Temperature Coefficient,正溫度系數)熱敏電阻，它是上世紀九十年代發展起來的一種新型的功能材料，主要是由絕緣的高分子聚合物材料和導電填料復合而成，能表現出一種正溫度系數 (Positive Temperature Coeff icient，簡稱PTC)的特性，即電阻率隨著溫度的升高而顯著增加。室溫下，這類電阻具有較低的阻值，當溫度上升到高分子聚合物基材的熔點時，電阻率開始迅速上升，電阻值可迅速增加到4個數量級以上。當電器設備正常工作時，電路中電流相對較小，高分子PTC熱敏電阻的溫度較低， 阻值也較低。而當電路發生故障時，如短路、搭接、感應等情況時，電路中產生較大電流；較大電流通過高分子PTC熱敏電阻時，其溫度會迅速升高到高分子基材的熔點，導致其阻值迅速增加，電路處于一種近似開路狀態，從而有效的保護了電路中的其他重要元器件。而當故障排除后，高分子PTC熱敏電阻溫度降低，其阻值又恢復到初始的低阻值狀態。可反復使用，而無需人工更換。如今，高分子PTC熱敏電阻已經廣泛應用于通信設備、手機電池、汽車電子、工業控制、家用電器、計算機等諸多領域中。現有技術中，經常出現熱敏電阻的PTC強度低，多次動作后的阻值升幅高，PTC強度下降，使用過程中電阻變化不一致，耐大電流多次沖擊的能力差等缺點，嚴重時將會影響電器設備的正常工作。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于克服現有的PTC熱敏電阻的PTC強度低、耐大電流多次沖擊的能力差等缺點，提供一種PTC強度高、耐大電流多次沖擊的能力強的PTC熱敏電阻及其應用的基材及其制造方法。為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種PTC熱敏電阻，其包括一基材、 復合于該基材兩面的兩個金屬箔狀電極，該基材由以下重量百分比的組分組成高分子材料觀 55%;導電填料22 32%;輔助填料13 46%;加工助劑廣5% ；所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚己內酰胺，聚己二酸己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺；所述的導電填料為以下一種或者多種物質混合組成碳黑、石墨、碳纖維、鎳粉、銅粉、銀粉或銀粉的氧化物；所述的輔助填料為以下一種或者多種物質混合組成氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、二氧化硅、蒙脫土、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、三氧化二銻、滑石粉、高嶺土、陶土 ；所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物；所述抗氧劑是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、酯類抗氧劑三者其中一種或者多種的混合物；所述偶聯劑為鈦酸酯類、硅烷類或者鈦酸酯和硅烷類的混合物；所述交聯劑為有機過氧化物、偶氮化合物、聯芐交聯劑；所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種的混合物。優選地，所述敏化交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三烯丙基異氰酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯。為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種所述的PTC熱敏電阻的制造方法，包括以下步驟步驟1 先將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時后，按計量將導電填料、輔助填料和偶聯劑在高速攪拌機上混合均勻待用；步驟2 按計量將高分子材料、預混好的導電填料和輔助填料混合物、抗氧化劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉，破碎后在室溫下混合均勻后通過雙螺桿擠出機進行二次混合后擠出成型；步驟3 通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理，在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源進行輻射交聯，輻照劑量為7(T180KGY ；步驟4 步驟3中經熱處理后的所述芯片，在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品；或者在所述芯片上、下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種所述的PTC熱敏電阻的制造方法，包括以下步驟步驟1 將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時待用；步驟2 將一種高分子材料、輔助填料、抗氧化劑預先混合制成母料，與另一種高分子材料在室溫下混合均勻后，和導電填料、偶聯劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉后經單螺桿擠出機擠出成型或熱壓成型；步驟3 通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理，在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源進行輻射交聯，輻照劑量為7(T200KGY ；步驟4 步驟3中經熱處理后的所述芯片，在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品；或者在所述芯片上下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。
為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種PTC熱敏電阻應用的基材，該基材由以下重量百分比的組分組成高分子材料觀飛5%;導電填料 22^32% ；輔助填料13、6% ；加工助劑廣5% ；所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚己內酰胺，聚己二酸己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺；所述的導電填料為以下一種或者多種物質混合組成碳黑、石墨、碳纖維、鎳粉、銅粉、 銀粉或銀粉的氧化物；所述的輔助填料為以下一種或者多種物質混合組成氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、二氧化硅、蒙脫土、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、三氧化二銻、滑石粉、高嶺土、陶土 ；所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物；所述抗氧劑是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、酯類抗氧劑三者其中一種或者多種的混合物；所述偶聯劑為鈦酸酯類、硅烷類或者鈦酸酯和硅烷類的混合物；
5所述交聯劑為有機過氧化物、偶氮化合物、聯芐交聯劑；所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種的混合物。優選地，所述敏化交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三烯丙基異氰酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯。為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種所述的PTC熱敏電阻應用的基材的制造方法，其包括以下步驟步驟1 先將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時后，按計量將導電填料、輔助填料和偶聯劑在高速攪拌機上混合均勻待用； 步驟2 按計量將高分子材料、預混好的導電填料和輔助填料混合物、抗氧化劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉，破碎后在室溫下混合均勻后通過雙螺桿擠出機進行二次混合后擠出成型。為解決上述問題，本發明提出以下技術方案一種所述的PTC熱敏電阻應用的基材的制造方法，其包括以下步驟步驟1 將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時待用；步驟2 將一種高分子材料、輔助填料、抗氧化劑預先混合制成母料，與另一種高分子材料在室溫下混合均勻后，和導電填料、偶聯劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉后經單螺桿擠出機擠出成型或熱壓成型。本發明具有以下有益效果
1、本發明采用了多官能團丙烯酸酯反應單體作為敏化交聯劑，將其均勻的分散在體系中，在和交聯劑聯合作用以及在輻照過程中，多官能團丙烯酸酯參與交聯，更有利于電子束的吸收，使體系的交聯結構更加均勻，交聯密度更高，有效抑制了導電填料在基體中的附聚，提高PTC強度，可達IO5以上，還改善了多次動作后的阻值升幅；
2、采用二次共混的方法，使導電填料和輔助填料在體系中分散的更均勻，再加上多官能團丙烯酸酯的作用，產品的微觀結構更均一、更穩定，使得最終產品多次大電流沖擊后阻值更低，耐大電流多次沖擊的能力更好；
3、室溫下產品的阻值集中度更高，由于產品的微觀結構更均一，提高了產品的PTC強度，阻值合格率達90%以上；
4、制作方法簡單，易于控制，對環境無污染，適于工業化生產。
圖1是本發明PTC熱敏電阻的立體圖。
具體實施例方式本發明提出一種PTC熱敏電阻，其包括一基材、復合于該基材兩面的兩個金屬箔狀電極、焊接于該金屬箔狀電極表面的引線狀電極以及包封在外表面的絕緣層。如圖1所示，本發明提出另一種PTC熱敏電阻，其包括一基材21、復合于該基材21 兩面的兩個金屬箔狀電極22、通過回流焊工藝在該金屬箔狀電極2的上、下表面焊接的一上金屬引腳23和一下金屬引腳24。這種結構是表面貼裝式的結構。
上述兩種PTC熱敏電阻的基材都由以下重量百分比的組分組成 高分子材料 55%;導電填料 22 32%;輔助填料13 46%; 加工助劑廣5%。所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、尼龍6 (聚己內酰胺)，尼龍66 (聚己二酸己二胺)、尼龍1010(聚癸二酸癸二胺)、尼龍11 (聚十一酰胺)。所述的導電填料為以下一種或者多種物質混合組成碳黑、石墨、碳纖維、鎳粉、銅粉、銀粉或銀粉的氧化物。所述的輔助填料為以下一種或者多種物質混合組成氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧
化鋅、二氧化硅、蒙脫土、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、三氧化二銻、滑石粉、高嶺土、陶土。所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物。所述抗氧劑是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、酯類抗氧劑三者其中一種或者多種的混合物。所述偶聯劑為鈦酸酯類、硅烷類或者鈦酸酯和硅烷類的混合物。偶聯劑對導電填料和輔助填料的表面進行處理，有助于提高導電填料和輔助填料與樹脂的相容性。所述交聯劑為有機過氧化物、偶氮化合物、聯芐交聯劑等，如DCP (過氧化二異丙苯)。所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種
的混合物，如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三烯丙基異氰酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯等。敏化交聯劑加入后均勻的分散在基材材料中，在經過電子束輻照過程中，高分子材料內部形成一個交聯網狀結構，使分散的導電粒子更穩定，不易團聚，提高了多次動作后基材材料的內部微觀結構的穩定。本發明PTC熱敏電阻的第一種制造方法，包括以下步驟
步驟1 先將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時后，按計量將導電填料、輔助填料和偶聯劑在高速攪拌機上混合均勻待用；
步驟2 按計量將高分子材料、預混好的導電填料和輔助填料混合物、抗氧化劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉，破碎后在室溫下混合均勻后通過雙螺桿擠出機進行二次混合后擠出成型；
步驟3 通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理，在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源進行輻射交聯，輻照劑量為7(T180KGY;
步驟4 該芯片經熱處理后可直接作為高分子熱敏電阻元件使用，或者在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品，或者在芯片上下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。上述制造方法的步驟1和步驟2就是上述基材的制造方法。本發明還提出所述的熱敏電阻的第二種制備方法，其包括以下步驟步驟1 將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時待用； 步驟2 將一種高分子材料、輔助填料、抗氧化劑預先混合制成母料，與另一種高分子材料在室溫下混合均勻后，和導電填料、偶聯劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉后經單螺桿擠出機擠出成型或熱壓成型；
步驟3:通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理， 在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源(CcT)進行輻射交聯，輻照劑量為 70 200KGY ；
步驟4:該芯片經熱處理后可直接作為高分子熱敏電阻元件使用，或者在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品，或者在芯片上下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。上述制造方法的步驟1和步驟2就是上述基材的制造方法。
以下通過具體的實施方式闡述本發明的技術方案實施例1
先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中進行預熱處理4小時后，再將
導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC200型號)660g，
輔助填料氫氧化鎂 600g，
偶聯劑乙烯基三乙氧基硅烷Mg
在高速攪拌機中混合均勻，將上述混合物與
高分子材料高密度聚乙烯lOOOg，
交聯劑DCP (過氧化二異丙苯)3. 6g，
敏化交聯劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 30g，
抗氧化劑四[甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010) 4g，和亞磷酸三(2，4 - 二叔丁基苯基)酯(抗氧化劑168) 12g，加入到密煉機中在 180°C進行混煉，混煉時間10分鐘后出料破碎，在室溫下將上述破碎物均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出拉片成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，然后在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占43%，導電填料占觀％，輔助填料占沈％，加工助劑占3%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC熱敏電阻的平均零功率阻值為1. 67 Ω，電阻值在0. 8-2. 2 Ω范圍內的百分比為96%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為5. 11 X 105， 耐220V，6A的反復電流沖擊達1000次不燒片，阻值變化率為32%。 實施例2先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中進行預熱處理4小時后，再將
導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC605型號)460g，
輔助填料氧化鋁800g，
在室溫下混合均勻，再將上述混合物與
高分子材料高密度聚乙烯800g，
敏化交聯劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 20g，
加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間10分鐘后出料破碎，在室溫下將上述破碎物均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出拉片成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180°C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占38. 5%，導電填料占22%，輔助填料占38. 5%，加工助劑占1%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 65Ω，電阻值在0. 8-2. 2 Ω范圍內的百分比為99%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為6. 47X 105，耐220V， 6A的反復電流沖擊達1000次不燒片，阻值變化率為37%。
實施例 3
先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中進行預熱處理4小時后，再將
導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC200型號)550g，
輔助填料氫氧化鋁llOOg，
偶聯劑乙烯基三乙氧基硅烷20g，
在高速攪拌機中混合均勻，將上述混合物與
高分子材料高密度聚乙烯680g，
交聯劑DCP (過氧化二異丙苯)3. Og,
敏化交聯劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯40g，
抗氧化劑四[甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010) 3g，和亞磷酸三(2，4 - 二叔丁基苯基)酯(抗氧化劑168) 9g，
加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間8分鐘后出料破碎，在室溫下將上述破碎物均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出拉片成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co60)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占觀％，導電填料占23%，輔助填料占46%，加工助劑占3%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1.68 Ω，電阻值在0.8-2. 2 Ω范圍內的百分比為95%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度達到1. 36X 106，耐 220V，6A的反復電流沖擊達1000次不燒片，阻值變化率為四％。 實施例4
先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中預熱4小時，再將導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC68型號)530g， 輔助填料乙烯基硅烷表面處理的氫氧化鎂MOg， 在室溫下混合均勻，再將上述混合物與高分子材料高密度聚乙烯lOOOg， 敏化交聯劑三烯丙基異三聚氰酸酯50g，
加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間10分鐘后出料破碎，在室溫下將上述破碎物均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出拉片成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占55%，導電填料占四％，輔助填料占13%，加工助劑占3%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 81 Ω，電阻值在0. 8-2. 2 Ω范圍內的百分比為91%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為5. 12 X IO5，耐220V， 6A的反復電流沖擊達800次不燒片，阻值變化率為42%。 實施例5
先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中預熱4小時，再將
導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC68型號)680g，
輔助填料氫氧化鎂400g，
偶聯劑乙烯基三乙氧基硅烷30g，
在高速攪拌機中混合均勻，將上述混合物與
高分子材料高密度聚乙烯950g，
交聯劑DCP (過氧化二異丙苯)6. Og,
敏化交聯劑三烯丙基異三聚氰酸酯50g，
抗氧化劑四[甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010)5g，和亞磷酸三(2，4 - 二叔丁基苯基)酯(抗氧化劑168) 15g，
加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間10分鐘后出料破碎，在室溫下將上述破碎物均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C
101900C 200°C，擠出拉片成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占44%，導電填料占32%，輔助填料占19%，加工助劑占5%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 78Ω，電阻值在0. 8—2. 2 Ω范圍內的百分比為91%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為3. 32 X IO5，耐220V， 6A的反復電流沖擊達800次不燒片，阻值變化率為34%。 實施例6
先將導電填料和輔助填料在110度烘箱中進行預熱處理4小時后待用，然后稱取高分子材料1 高密度聚乙烯900g， 輔助填料氨基硅烷表面處理的氫氧化鎂400g，
抗氧化劑四[甲基(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010) 5g，和抗氧化劑DLTP (硫代二丙酸二月桂酯)15g，
將上述組分加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間8min，出料破碎，在室溫下將上述破碎物與
高分子材料2 馬來酸酐接枝的高密度聚乙烯50g， 導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC305型號)680g， 偶聯劑乙烯基三乙氧基硅烷30g， 交聯劑DCP (過氧化二異丙苯)6g， 敏化交聯劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯50g，
在室溫下均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出造粒后經單螺桿擠出機擠出成厚度1. 6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，然后在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占44%，導電填料占32%，輔助填料占19%，加工助劑占5%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 73 Ω，電阻值在0. 8-2. 2 Ω范圍內的百分比為95%，130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為6. 79X 105，耐220V，6A 的反復電流沖擊達1000次不燒片，阻值變化率為32%。 實施例7先將導電填料和輔助填料在110度的烘箱中進行預熱處理4小時后待用，稱取高分子材料高密度聚乙烯900g， 輔助填料氫氧化鋁MOg，
加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間8min，出料破碎，在室溫下將上述破碎物
與
高分子材料乙烯-醋酸乙烯共聚物100g， 導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC68型號)530g, 敏化交聯劑三烯丙基異氰酸酯50g，
在室溫下混合均勻后經雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出造粒后經單螺桿擠出機擠出成厚度1.6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，然后在其兩面焊接上Φ0. 6mm的鍍錫銅線，外面再包覆絕緣層。經換算，本實施例中，高分子材料占55%，導電填料占四％，輔助填料占13%，加工助劑占3%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的零功率阻值為1. 79 Ω，電阻值在0. 8-2. 2 Ω范圍內的百分比為91%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度為2. 79X 105，耐220V，6A的反復電流沖擊達600次不燒片，阻值變化率為41%。 實施例8
先將導電填料和輔助填料在110度的烘箱中進行預熱處理4小時后待用，然后稱取高分子材料高密度聚乙烯610g， 輔助填料氫氧化鎂llOOg，
抗氧化劑四[甲基-β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧劑1010) 3g，和抗氧化劑DLTP (硫代二丙酸二月桂酯)9g，
將上述組分加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間8min，出料破碎，在室溫下將上述破碎物與
高分子材料乙烯-丙烯酸共聚物70g，
導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC68型號)550g，
偶聯劑鈦酸酯偶聯劑NDZ-101 20g,
交聯劑DCP (過氧化二異丙苯)3. Og,
敏化交聯劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯40g，
在室溫下均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出造粒后經單螺桿擠出機擠出成厚度1.6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ 7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其上下兩面通 過回流焊工藝焊接上下兩個金屬片狀電極制作成表面貼裝式的產品，然后經過120°C，1小時的熱處理，
經換算，本實施例中，高分子材料占觀％，導電填料占23%，輔助填料占46%，加工助劑占 3%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 76 Ω，電阻值在0. 8 — 2. 2 Ω范圍內的百分比為92%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度達到1.68X 105，耐 220V，6A的反復電流沖擊達1000次不燒片，耐220V，6A，阻值變化率為39%。 實施例9
先將導電填料和輔助填料在110度的烘箱中進行預熱處理4小時后待用，然后稱取高分子材料高密度聚乙烯720g， 輔助填料氫氧化鎂800g，
將上述組分加入到密煉機中在180°C進行混煉，混煉時間8min，出料破碎，在室溫下將上述破碎物與
高分子材料乙烯-丙烯酸共聚物80g， 導電填料碳黑(美國卡博特公司產VXC68型號)465g， 敏化交聯劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯20g，
在室溫下均勻混合后在雙螺桿擠出機進行混煉，擠出機各段的溫度分別設定為170°C 180°C 190°C 200°C，擠出造粒后經單螺桿擠出機擠出成厚度1.6mm的片材；
通過平板硫化機將已單面糙化處理過的鎳箔復合在上述片材的上下兩個表面，壓力為 8MPa，溫度為 180 0C ；
然后將復合好鎳箔的片材沖壓成Φ7. 0的小片，經過150°C，2個小時的熱處理后，用電子束或者鈷源(Co6°)進行輻照，劑量為150KGY ；
芯片輻照后，在其上下兩面通過回流焊工藝焊接上下兩個金屬片狀電極制作成表面貼裝式的產品，然后經過120°C，1小時的熱處理，
經換算，本實施例中，高分子材料占38. 5%，導電填料占22%，輔助填料占38. 5%，加工助劑占1%，以上均為重量百分比。制得的高分子PTC的平均零功率阻值為1. 78 Ω，電阻值在0. 8 — 2. 2 Ω范圍內的百分比為91%，在130°C時的電阻值與25°C時的電阻值比值即PTC強度達到1.01X105，耐 220V，6A的反復電流沖擊達800次不燒片，阻值變化率為45%。
權利要求
1.一種PTC熱敏電阻，其包括一基材、復合于該基材兩面的兩個金屬箔狀電極，該基材由以下重量百分比的組分組成高分子材料 55%;導電填料22 3 ;輔助填料 13 46%; 加工助劑廣5% ；所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚己內酰胺，聚己二酸己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺；所述的導電填料為以下一種或者多種物質混合組成碳黑、石墨、碳纖維、鎳粉、銅粉、 銀粉或銀粉的氧化物；所述的輔助填料為以下一種或者多種物質混合組成氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、 二氧化硅、蒙脫土、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、三氧化二銻、滑石粉、高嶺土、陶土 ；所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物； 所述抗氧劑是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、酯類抗氧劑三者其中一種或者多種的混合物；所述偶聯劑為鈦酸酯或硅烷類的混合物；所述交聯劑為有機過氧化物、偶氮化合物、聯芐交聯劑；所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種的混合物。
2.根據權利要求1所述的PTC熱敏電阻，其特征在于所述敏化交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三烯丙基異氰酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯。
3.—種制造如權利要求1所述的PTC熱敏電阻的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1 先將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時后，按計量將導電填料、輔助填料和偶聯劑在高速攪拌機上混合均勻待用；步驟2 按計量將高分子材料、預混好的導電填料和輔助填料混合物、抗氧化劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉，破碎后在室溫下混合均勻后通過雙螺桿擠出機進行二次混合后擠出成型；步驟3 通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理，在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源進行輻射交聯，輻照劑量為7(T180KGY;步驟4 步驟3中經熱處理后的所述芯片，在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品；或者在所述芯片上、下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。
4.一種制造如權利要求1所述的PTC熱敏電阻的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1 將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時待用； 步驟2 將一種高分子材料、輔助填料、抗氧化劑預先混合制成母料，與另一種高分子材料在室溫下混合均勻后，和導電填料、偶聯劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉后經單螺桿擠出機擠出成型或熱壓成型；步驟3 通過熱壓的方式把金屬電極復合到片材的上下兩個表面上，并進行熱處理，在沖床上沖成芯片并經Y射線、電子加速器或鈷源(CcT)進行輻射交聯，輻照劑量為 70 200KGY ；步驟4 步驟3中經熱處理后的所述芯片，在其表面焊接上引線電極和在其外表面包封上絕緣層，得到高分子熱敏電阻元件成品；或者在所述芯片上下兩個表面通過回流焊焊上金屬片狀電極，制作成表面貼裝式。
5.一種PTC熱敏電阻應用的基材，該基材由以下重量百分比的組分組成高分子材料28 55%;導電填料 22 3 ;輔助填料 13 46%;加工助劑 廣5%;所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚己內酰胺，聚己二酸己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺；所述的導電填料為以下一種或者多種物質混合組成碳黑、石墨、碳纖維、鎳粉、銅粉、 銀粉或銀粉的氧化物；所述的輔助填料為以下一種或者多種物質混合組成氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋅、 二氧化硅、蒙脫土、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、三氧化二銻、滑石粉、高嶺土、陶土 ；所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物； 所述抗氧劑是胺類抗氧劑、酚類抗氧劑、酯類抗氧劑三者其中一種或者多種的混合物；所述偶聯劑為鈦酸酯或硅烷類的混合物；所述交聯劑為有機過氧化物、偶氮化合物、聯芐交聯劑；所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種的混合物。
6.根據權利要求5所述的PTC熱敏電阻應用的基材，其特征在于所述敏化交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，三烯丙基異氰酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇六丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯。
7.—種制造如權利要求5所述的PTC熱敏電阻應用的基材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1 先將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時后，按計量將導電填料、輔助填料和偶聯劑在高速攪拌機上混合均勻待用；步驟2 按計量將高分子材料、預混好的導電填料和輔助填料混合物、抗氧化劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉，破碎后在室溫下混合均勻后通過雙螺桿擠出機進行二次混合后擠出成型。
8.—種制造如權利要求5所述的PTC熱敏電阻應用的基材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1 將導電填料和輔助填料在7(T180°C下進行預熱處理214小時待用；步驟2 將一種高分子材料、輔助填料、抗氧化劑預先混合制成母料，與另一種高分子材料在室溫下混合均勻后，和導電填料、偶聯劑、交聯劑、敏化交聯劑在超過高分子材料熔點以上3(T60°C的溫度下進行混煉后經單螺桿擠出機擠出成型或熱壓成型。
全文摘要
一種PTC熱敏電阻，其包括一基材、復合于基材兩面的兩個金屬箔狀電極，基材由以下重量百分比的組分組成高分子材料28~55%；導電填料22~32%；輔助填料13~46%；加工助劑1~5%；所述的高分子材料為以下一種或者多種物質混合組成聚乙烯、聚丙烯、馬來酸酐接枝的聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、聚偏氟乙烯、聚己內酰胺，聚己二酸己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚十一酰胺；所述的加工助劑為抗氧劑、偶聯劑、交聯劑和敏化交聯劑中的一種或者多種的混合物；所述敏化交聯劑為分解溫度較高的多官能團的不飽和化合物其中的一種或幾種的混合物。本發明PTC熱敏電阻的PTC強度高、耐大電流多次沖擊的能力強。
文檔編號H01C7/02GK102176360SQ201110042469
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月22日 優先權日2011年2月22日
發明者晏國安, 覃迎鋒, 連鐵軍 申請人:深圳市長園維安電子有限公司