[发明专利]具有低开关温度和尖锐结晶行为的PPTC组合物和器件

说明书

本发明提供了具有低开关温度和尖锐结晶行为的PPTC组合物和器件。PPTC器件可包括第一电极和与第一电极相对设置的第二电极。该PPTC器件可包括设置在第一电极和第二电极之间的PPTC层，该PPTC层包括由热塑性聚氨酯(TPU)材料形成的聚合物基体。

背景技术

技术领域

实施方案涉及电路保护设备的领域，包括熔断器设备。

相关领域的讨论

在各种应用中，聚合物正温度系数(PPTC)器件可用作过流或过温保护设备，以及电流传感器或温度传感器。例如，PPTC器件可包括聚合物材料和导电填料，其由于聚合物材料中的改变诸如熔融转变或玻璃化转变而提供从低电阻状态转变到高电阻状态的混合物。在此类转变温度(有时称为跳闸温度)下，其中跳闸温度可常常在室温或更高的范围内，聚合物基体可膨胀并破坏导电网络，使得复合材料不太导电。电阻的该改变赋予PPTC材料类似的熔断特性，当PPTC材料冷却回到室温时，该电阻可为可逆的。

对于许多应用，作为温度的函数的电导率的急剧转变是有用的。这种急剧的电转变又取决于形成PPTC器件的聚合物基体的状态的急剧转变。对于跳闸温度高于100℃的高温开关应用，许多不同的聚合物组合物是已知的，包括聚乙烯(PE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯(ETFE)基聚合物、聚芳酰胺等。这些聚合物体系中的每一种都通过半结晶或结晶聚合物来表征，该聚合物表现出相对明确限定的熔点，以赋予尖锐的开关行为。此外，PPTC开关冷却时的结晶行为被相对明确地限定，导致能够在多个开关事件中重复使用这种材料。然而，低温PPTC器件的发展受到缺乏在100℃以下具有明确限定的熔融和结晶行为的聚合物的困扰。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种PPTC器件材料。PPTC器件可包括第一电极和与第一电极相对设置的第二电极。PPTC器件可包括设置在第一电极和第二电极之间的PPTC层，PPTC层包括由热塑性聚氨酯(TPU)材料形成的聚合物基体。

在另一个实施方案中，一种形成PPTC器件的方法可包括基于聚己内酯材料或热塑性聚氨酯(TPU)材料形成聚合物基体材料。该方法可包括：将聚合物基体材料溶解在溶剂中以形成聚合物混合物；将导电填料混合到聚合物混合物中以形成油墨；以及将油墨施加到基底上。

在又一个实施方案中，聚合物正温度系数(PPTC)器件可包括带、设置在带上的第一电极和设置在带上的第二电极。PPTC器件还可包括在第一电极和第二电极之间设置在带上的PPTC膜，PPTC膜包括由热塑性聚氨酯(TPU)材料形成的聚合物基体材料。

附图说明

图1描绘了根据本公开的实施方案的PPTC器件的侧视图；

图2描绘了根据本公开的实施方案的另一种PPTC器件的侧面剖视图；

图3A描绘了根据本公开的实施方案的另一种PPTC器件的侧面剖视图；

图3B描绘了图3A的PPTC器件的一些变型的俯视平面图；

图4描绘了示出根据本公开的实施方案布置的参考材料和另一组PPTC材料的电阻根据温度的曲线图；

图5A描绘了示出根据本公开的实施方案布置的另外的PPTC材料加热期间的电阻根据温度的曲线图；

图5B描绘了示出图5A的PPTC材料冷却期间的电阻根据温度的曲线图；以及

图6示出了根据本公开的其它实施方案的工艺流程。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更完整地描述本发明的实施方案，其中示出了示例性实施方案。这些实施方案不应理解为限于本文所述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达它们的范围。在整个附图中，类似的数字是指类似的元件。