[发明专利]一种耐高温高电压的高分子导电复合材料及热敏电阻

说明书

技术领域

本发明涉及热敏电阻领域，具体涉及一种耐高温高电压的高分子导电复合材料及热敏电阻。

背景技术

以高分子导电复合材料为基材的正温度系数热敏电阻，在临界转变温度的前后，使PTC的电阻率发生几个数量级的变化，即PTC的电阻可随其使用的环境温度的升高而增加，从而可以在较高温度下减小或切断电流，起到过流、过温保护，目前，这类器件已经在各种电路保护装置中大量使用，如锂离子电池、汽车马达等。

一般的，高分子导电复合材料是由结晶或半结晶的高分子材料（包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等）和导电填料（包括炭黑、石墨、碳纤维、金属粉末、金属纤维、无氧导电陶瓷粉等）通过挤出压延或是密炼-压片工艺复合而成。但是此类高分子材料的熔点较低，低于130℃，造成此类材料制成的热敏电阻在应用于汽车电机等工作温度高的领域时，器件容易出现误保护。因此，需要一种能够在高温环境下正常工作的热敏电阻，聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟乙丙烯等氟聚合物熔点都在150℃以上，可以满足汽车电机在高温环境下的使用要求。不过此类元件存在耐压等级不高而引起器件失效的问题，导致器件可靠性不高。因此开发一种既耐高电压又耐高温的高分子热敏电阻器件及制备方法是个重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既耐高温又耐高电压的高分子导电复合材料和以该复合材料为芯材制备的热敏电阻器件。本发明的热敏电阻器件能在汽车马达等环境温度较高的时候进行电路的过电流保护，同时又能提高器件的可靠性。

本发明首先公开了一种耐高温高电压的高分子导电复合材料，其原料组成包括：

所述高分子聚合物为氟聚合物和接枝改性的氟聚合物，所述接枝改性的氟聚合物采用的基体与所述氟聚合物相同，接枝部分为极性单体。

更优的，所述耐高温高电压的高分子导电复合材料，其原料组成包括：

最优的，所述耐高温高电压的高分子导电复合材料，其原料组成包括：高分子聚合物53～56wt%，导电填料42wt%，无机填料1～4wt%，抗氧剂0.3wt%。

所述高分子聚合物为氟聚合物和接枝改性的氟聚合物，所述接枝改性的氟聚合物采用的基体与所述氟聚合物相同，接枝部分为极性单体。

较优的，所述接枝改性的氟聚合物，其接枝率为1.0~1.5%。

较优的，所述氟聚合物和接枝改性的氟聚合物之间的质量比为5～9：1。

本发明所采用的高分子聚合物为熔点高于150℃的氟聚合物和熔点高于150℃的接枝改性的氟聚合物的组合。优选的，为熔点为150～175℃的氟聚合物和熔点为150～175℃的接枝改性的氟聚合物的组合。

较优的，所述氟聚合物为聚偏氟乙烯。

较优的，所述接枝部分选自马来酸酐、马来酸、丙烯酸或反丁烯二酸。

较优的，所述导电填料选自炭黑、石墨、碳纤维、金属粉末、金属纤维、无氧导电陶瓷粉中的一种或多种的组合。

较优的，所述无机填料选自氧化锌、氧化铝、氢氧化镁中的一种或多种的组合。

较优的，所述抗氧剂为酚类或胺类抗氧剂。

更优的，所述抗氧剂选自N,N’-1,6-己二基二（3,5-二（1,1-二甲乙基）-4-羟基苯）丙酰胺、N-十八烷酰-4-氨基苯酚、N-十二烷酰-4-氨基苯酚、四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯中的一种或多种的组合。

较优的，所述高分子聚合物的结晶度为55～78%。

在本发明优选的技术方案中，所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯和马来酸酐接枝的聚偏氟乙烯，与现有技术相比，本发明高分子导电复合材料中加入了马来酸酐接枝改性的聚偏氟乙烯，提高了产品的耐高温特性和加工性能，提高了产品的耐压等级，使产品的可靠性增强。

本发明第二方面公开了一种耐高温高电压的热敏电阻元件，包括采用前述耐高温高电压的高分子导电复合材料制成的芯层，以及复合于该芯层上下表面的导电金属箔片。

较优的，所述导电金属箔片为镀镍铜箔或镍箔。导电金属箔片厚度为25~55μm。

本发明所述热敏电阻器件结构不仅局限于上述所述结构，还包括本行业所熟知器件的各种类型结构。

本发明最后还公开了前述耐高温高电压的热敏电阻元件的制备方法，包括以下步骤：

1）按照前述原料组成和配比将高分子聚合物、导电填料、无机填料以及抗氧剂混合均匀，获得预混原料；