[发明专利]正温度系数材料及含该材料的热敏电阻和它们的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种材料及含该材料的电阻和它们的制备方法，具体的 说，是关于一种正温度系数材料及含该材料的热敏电阻和它们的制备方法。

背景技术

一些高分子导电复合材料具有正温度系数(PTC)效应，即，材料的电 阻率随温度升高而增大，在临界温度附近电阻率呈现数量级的突变。高分子 正温度系数材料的应用已受到越来越广泛的关注，然而该材料的稳定性有待 进一步改善。限制正温度系数材料应用的主要问题有：(1)正温度系数材料 的室温电阻率不稳定，由该材料制备的热敏电阻的电阻率随着使用过程中所 经受的热循环而变化；(2)PTC强度稳定性较差，PTC强度及材料的输出功 率随电阻开关动作次数增加而迅速衰减；(3)在高于聚合物熔点以上的温度 范围内会出现电阻负温度系数(NTC)效应，即，材料电阻率随温度升高而 减小。正温度系数材料室温电阻率的不稳定不利于回路中电流的控制，PTC 强度的衰减及NTC效应更是损害了其作为保护元件的性能。这些缺点降低 了作为限流元件、加热器件等产品的应用稳定性和安全性。因此控制正温度 系数材料稳定的室温电阻以及良好的PTC强度重复性有着很重要的意义。

目前，消除高分子正温度系数热敏电阻上述缺陷的主要方法是对高分子 正温度系数芯材进行辐射交联。但正温度系数芯材在辐照下，要达到较高的 交联强度就需要较高的辐照剂量，这样不仅增加了成本，限制了其推广使用， 而且大的辐照剂量还会使正温度系数芯材中的高分子材料发生降解，破坏材 料中的其它组分，影响正温度系数材料的使用性能。

CN1655290A公开了一种高分子正温度系数热敏电阻，该热敏电阻由高 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：基片的原来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，

所述聚合物为均聚物或共聚物，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种或几种以任意比例的混合物，所述导电 填料为镍粉、铜粉或炭黑中的一种或几种，所述加工助剂包括抗氧剂和偶联 剂，抗氧剂和偶联剂的重量比为1∶1.5-2.5，其中，抗氧剂为丙烯酸醇酯类化 合物，偶联剂为钛酸酯或硅烷类化合物。虽然由该正温度系数材料制备的热 敏电阻的PTC强度得到了一定的改善，但是该正温度系数材料的室温电阻 率的稳定性仍然不能满足要求，在多次使用后，热敏电阻的PTC强度的稳 定性仍然不理想。

发明内容

本发明的目的是为了克服由现有技术制备的正温度系数材料制备的正 温度系数热敏电阻在多次使用后电阻的室温电阻稳定性及PTC强度稳定性 较差的缺陷，提供一种在多次使用后仍具有良好室温电阻稳定性及PTC强 度稳定性的热敏电阻、正温度系数材料及它们的制备方法。

本发明的发明人意外地发现，在将含有树脂、导电填料、非导电填料、 助剂、交联剂丙烯酸醇酯和/或三甲基丙烯酸三羟基甲基丙烷酯与选自二氯化 硅、氟化钠和四氯化碳中的一种或几种添加剂的混合物经熔融而得到的正温 度系数材料经成型、辐照等制备步骤后制得的热敏电阻的PTC强度得到明 显改善。推测原因可能是交联剂丙烯酸醇酯和/或三甲基丙烯酸三羟基甲基丙 烷酯与本发明所述添加剂的联合作用而使由该PTC材料制备的热敏电阻在 多次使用后电阻的室温电阻稳定性以及PTC强度均得到显著改善。

本发明提供了一种正温度系数材料，该材料是由一种混合物经熔融而形 成的产物，所述混合物含有树脂、导电填料、非导电填料、助剂和交联剂， 其中，该混合物中还含有添加剂，所述添加剂选自二氯化硅、氟化钠和四氯 化碳中的一种或几种。

本发明还提供了该正温度系数材料的制备方法，其中，该方法包括将含 有树脂、导电填料、非导电填料、助剂、交联剂和添加剂的混合物加热熔融， 然后将所得熔融物挤出造粒，所述添加剂选自二氯化硅、氟化钠和四氯化碳 中的一种或几种。

本发明提供了一种正温度系数热敏电阻，该热敏电阻包括导电基体、正 温度系数材料和导电电极，所述正温度系数材料位于两片导电基体中间并附 着在导电基体上，所述导电电极分别位于两片导电基体上，其中，所述正温 度系数材料为本发明提供的正温度系数材料。