[发明专利]导电性聚合物组合物及其制备的过电流保护元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电性聚合物及过电流保护元件，具体地说，本发明涉及一种具有正温度系数(PTC)特性的导电性聚合物组合物及其制备的过电流保护元件。

背景技术

聚合物和分散在聚合物中的导电填充材料组成的导电性聚合物以及由此导电性聚合物制备的具有正温度系数(PTC)特性的过电流保护元件技术已是大家所熟知的。通常，PTC导电性聚合物是由一种或一种以上的结晶聚合物及一导电填充材料组成，该导电填充材料均匀分散于该聚合物中。导电填充材料可以为聚乙烯、乙烯类共聚物、氟聚合物中的一种或其中几种的混合物；导电填充材料可以为碳黑、金属颗粒或无机陶瓷粉末。此类导电性聚合物的PTC特性（电阻值随温度上升而增加）被认为是由于熔融时结晶聚合物的膨胀导致导电粒子所形成的导电通道断开造成的。

在现有已公开的技术中，最普遍的是将碳黑作为导电填充材料，但是将碳黑作为导电填充材料制备的导电性聚合物难以得到很低的室温电阻率，特别是将该聚合物用来制备电池（组）的过电流保护元件时，将不能器件小型化、低的室温电阻的要求。虽然，将金属颗粒（如镍粉）作为导电填充材料可以制得较低室温电阻率的导电性聚合物，但是用此类导电性聚合物制备的过电流保护元件，其耐环境性能较差，具体地说，就是元件在高温放置过程中，随着时间的延长，元件的室温电阻会逐步上升，直至失效。我们推断其原因可能是由于作为导电填料的金属粉氧化，形成导电性低的金属氧化物所致。

为此，本发明公开一种具有正温度系数特性的导电性聚合物材料，不仅具有十分低的室温电阻率，并且当用作过电流保护元件时，具有优良的耐环境性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有正温度系数特性的导电性聚合物组合物。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供利用上述导电性聚合物组合物制备的过电流保护元件，该元件不仅具有十分低的室温电阻，并且具有优良的耐环境性能。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种导电性聚合物组合物，其中，所述聚合物组合物中各组份的重量百分比含量包括：

结晶性高分子聚合物   5～30%

导电金属填充材料     50～95%

高分子蜡             1～20%，其中，

所述的导电金属填料为镍粉、银粉、金粉中的一种多种的组合物。

具体的，结晶性高分子聚合物的用量可以为5、8、10、12、15、18、20、22、25、28或30%；

导电金属填充材料的用量可以为50、55、60、65、70、75、80、85、90或95%；

高分子蜡的用量可以为1、1.05、1.1、1.2、1.5、1.8、2、5、8、10、12、15、18或20%。

在上述方案基础上，所述的结晶性高分子聚合物为聚乙烯、乙烯类共聚物、氟聚合物（如PVDF）中的一种或一种以上的混合物，其中，所述的乙烯类共聚物包括乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中的一种或一种以上的组合物。

结晶性高分子聚合物所占的重量百分比优选为5～20%。

在上述方案基础上，所述的导电金属填料为镍粉，如INCO公司的T210、T240、T255、T287、CNP525等，导电金属填料在聚合物组合物中所占的比例优选70～90%。

在上述方案基础上，所述的导电金属填料优选为镍粉，更优选为一种具有链珠状结构的镍粉。

在上述方案基础上，为了防止导电金属填充材料的氧化，提高元件的耐环境性能，需要添加适量的导电金属填充材料的防氧化处理剂对所述的导电金属粉进行防氧化处理。所述的导电镍粉，为经防氧化处理剂进行防氧化处理后的镍粉。

在上述方案基础上，所述的防氧化处理剂为硅烷偶联剂，优选伯胺基的硅烷偶联剂，用量为镍粉重量的0.5～10%。

在上述方案基础上，所述的防氧化处理剂用量为镍粉重量的1～5%。

在上述方案基础上，所述的对镍粉进行防氧化处理的方法是：将镍粉浸入硅烷偶联剂的溶液中，用干式搅拌机进行搅拌，待搅拌均匀后，置于真空烘箱中干燥除去溶剂，得到防氧化处理过的镍粉。

在上述方案基础上，为提高导电填料在聚合物基体中的分散均匀性，所述的高分子腊是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）蜡。

所述高分子蜡所占的重量百分比优选为1～2%。

利用上述的导电性聚合物组合物的制备过电流保护元件方法，包括下述步骤：

第一步：依序将聚合物的各组分经过混炼、拉片；