CN106189219A - 一种聚合物基导电复合材料及电路保护元件 - Google Patents

一种聚合物基导电复合材料及电路保护元件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合物基导电复合材料及电路保护元件，聚合物基导电复合材料作为电路保护元件的高分子导电复合材料芯层，包含高分子基材、导电填料和偶联剂，其特征在于：所述高分子基材为包括尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313或其混合物的长碳链尼龙，占所述高分子基导电复合材料的体积分数的40%～70%；所述导电填料的体积份数的30%～60%，其粒径为0.05微米到10微米，所述导电填料分散于所述的高分子基材之中；所述偶联剂占体积分数0～1%。用该聚合物基导电复合材料制得的电路保护元件能够在较高温度下使用，具有良好的环境稳定性。

Description

一种聚合物基导电复合材料及电路保护元件
技术领域
本发明涉及一种聚合物基导电复合材料及电路保护元件，属于材料技术领域。
背景技术
正温度系数(PCT)材料的电阻率随温度的升高而增大，高分子与导电填料共混可制得的复合材料（PPTC）具有较低的室温电阻率，随温度升高电阻率增加并在某个温度点电阻急剧升高，在大电流状态下电阻急剧增加实现电路关断，并可在故障排除后自行恢复低阻状态。因此PPTC材料广泛应用于各类电子线路保护元器件上。
应用于汽车的过电流保护组件通常较高温度下使用，并可能长时间暴露于潮湿环境中，需要具备良好环境稳定性。作为目前PPTC应用最为广泛的基材，高密度聚乙烯（HDPE）仍很难适应汽车电子的使用环境。目前用于较高温度下工作的PPTC基材多为各种含氟聚乙烯材料，如PVDF等，但其价格较昂贵，成型性能较差，且不符合电子工业无铅无卤的发展趋势。
与PVDF材料相比，尼龙具有相近的熔融温度和结晶度，与大多数偶联剂的相容性更好，且价格便宜，不含卤素，适于替代PVDF用于制备高温PPTC元件。但是，通常情况下普通尼龙材料（如尼龙6、尼龙66等）的吸水率较高，长期使用后阻值大大提高，而新型的长碳链尼龙可大大降低吸水率，同时满足高温环境使用稳定性的要求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种针对现有技术的不足，提供一种具有环境稳定性的聚合物基导电复合材料。
本发明的再一目在于：提供上述聚合物基导电复合材料的电路保护元件。
本发明目的通过下述技术方案实现：一种聚合物基导电复合材料，作为电路保护元件的高分子导电复合材料芯层，包含高分子基材、导电填料和偶联剂，其特征在于：所述高分子基材为包括尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313或其混合物的长碳链尼龙，占所述高分子基导电复合材料的体积分数的40%～70%；所述导电填料的体积份数的30%一60%，其粒径为0.05微米到10微米，所述导电填料分散于所述的高分子基材之中；所述偶联剂占体积分数0～1%。
所述导电填料优选金属颗粒、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒、炭黑、碳纳米管、石墨烯等或其组合。
所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂、季铵盐型钛酸酯偶联剂或其组合。
本发明提供一种根据聚合物基导电复合材料制成的电路保护元件，由所述的高分子复合材料芯层及其两面复合导电金属箔片构成，所述金属箔片优选镍箔或镀镍铜箔，均含粗糙表面和较光滑表面，粗糙表面与所述高分子复合材料芯层直接接触，两个金属箔片的光滑表面分别与导电部件焊接串接于被保护电路中。
本发明的优越性在于：本发明材料环境稳定性好，具有优异的耐温性和低的吸水率，用本发明聚合物基导电复合材料制得的电路保护元件能够在较高温度下使用，具有良好的环境稳定性。
附图说明
图1采用本发明获得制成PTC热敏电阻元件结构示意图；
图中标号说明：
1——高分子复合材料芯层；
2、3——上下金属箔片。
具体实施方式
实施例1
制备以尼龙1012为高分子基材的电路保护元件：
将高分子基材尼龙1012、导电填料碳化钨按体积比50%:50%配料，在密炼机内密炼，密炼温度设定为220℃、转速为30转/分钟，工艺过程为：先加入尼龙1012密炼3分钟后，然后加入碳化钨（可选添加加工助剂），加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到具有正温度系数效应的高分子导电复合材料。
将上述熔融混合好的具有正温度系数效应的高分子导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30～0.40毫米的高分子导电复合材料基层。
将高分子导电复合材料基层按图1所示置于两层镍箔之间，高分子复合材料芯层1和上下金属箔片2、3排布，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。热压合的温度为210摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到的具有电阻正温度系数效应的导电复合材料芯片。然后经冲片工序，将导电复合材料芯片冲成图1所示的5mm*8mm的PTC热敏电阻元件。
产品动作温度为170℃。在85℃、85%相对湿度下老化1000小时电阻下降小于1%。
实施例2
制备以尼龙1010为高分子基材的电路保护元件：
将聚合物尼龙1010、导电填料碳化钛、钛酸酯偶联剂按体积比40%:59%:1%配料，在密炼机内密炼，密炼温度设定为220℃、转速为30转/分钟，工艺过程为：先加入聚合物密炼3分钟后，然后加入导电填料和钛酸酯偶联剂，加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到具有正温度系数效应的高分子导电复合材料。
将上述熔融混合好的具有正温度系数效应的导高分子导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30～0.40毫米的高分子导电复合材料基层。
将高分子导电复合材料基层按实施例方法，置于两层镀镍铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。热压合的温度为210摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到的具有电阻正温度系数效应的导电复合材料芯片。然后经冲片工序，将导电复合材料芯片冲成5mm*8mm的PTC热敏电阻元件。
产品在85℃、85%相对湿度下老化1000小时电阻上升小于1%。
实施例3
制备以尼龙1212为高分子基材的电路保护元件：
将聚合物尼龙1212、导电填料二硼化钛、钛酸酯偶联剂按体积比69%:30%:1%配料，在密炼机内密炼，密炼温度设定为220℃，转速为30转/分钟，先加入聚合物密炼3分钟后，然后加入导电填料和加工助剂，加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到具有正温度系数效应的高分子导电复合材料。
将上述熔融混合好的具有正温度系数效应的高分子导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30～0.40毫米的高分子导电复合材料基层。
将高分子导电复合材料基层按实施例1方法，置于两层镍箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。热压合的温度为220摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到的具有电阻正温度系数效应的导电复合材料芯片。然后经冲片工序，将导电复合材料芯片冲成5mm*8mm的PTC热敏电阻元件。
产品在85℃、85%相对湿度下老化1000小时电阻下降小于1%。
实施例4
制备以尼龙1313为高分子基材的电路保护元件：
将聚合物尼龙1313、导电填料碳化钨、钛酸酯偶联剂按体积比70%:29.5%:0.5%配料，在密炼机内密炼，密炼温度设定为220℃，转速为30转/分钟，先加入聚合物密炼3分钟后，然后加入导电填料和加工助剂，加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到具有正温度系数效应的高分子导电复合材料。
将上述熔融混合好的具有正温度系数效应的高分子导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的高分子导电复合材料基层。
将高分子导电复合材料基层按实施例1方法，置于两层镀镍铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。热压合的温度为210摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到的具有电阻正温度系数效应的导电复合材料芯片。然后经冲片工序，将导电复合材料芯片冲成5mm*8mm的PTC热敏电阻元件。
产品在85℃、85%相对湿度下老化1000小时电阻上升小于2%。
实施例5
制备以尼龙1012为高分子基材，炭黑为导电填料的电路保护元件：
将聚合物尼龙1012、导电填料炭黑按体积比60%:40%配料，在密炼机内密炼，密炼温度设定为230℃，转速为30转/分钟，先加入聚合物密炼3分钟后，然后加入导电填料和加工助剂，加料在3分钟内完成，继续密炼15分钟后出料，得到具有正温度系数效应的高分子导电复合材料。
将上述熔融混合好的具有正温度系数效应的高分子导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30～0.35毫米的高分子导电复合材料基层。
将导电复合材料基层按实施例1方法置于两层镀镍铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。热压合的温度为210摄氏度，压力为12兆帕，时间为10分钟，最后在冷压机上冷压10分钟，得到的具有电阻正温度系数效应的导电复合材料芯片。然后经冲片工序，将导电复合材料芯片冲成7.5mm的PTC热敏电阻元件。
产品在85℃、85%相对湿度下老化1000小时电阻下降小于1%。

Claims (4)

1.一种聚合物基导电复合材料，作为电路保护元件的高分子导电复合材料芯层，包含高分子基材、导电填料和偶联剂，其特征在于：所述高分子基材为包括尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313或其混合物的长碳链尼龙，占所述高分子基导电复合材料的体积分数的40%～70%；所述导电填料的体积份数的30%一60%，其粒径为0.05微米到10微米，所述导电填料分散于所述的高分子基材之中；所述偶联剂占体积分数0～1%。
2.根据权利要求1所述一种聚合物基导电复合材料，其特征在于：所述导电填料优选金属颗粒、金属碳化物颗粒、金属硼化物颗粒、炭黑、碳纳米管、石墨烯等或其组合。
3.根据权利要求1所述一种聚合物基导电复合材料，其特征在于：所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂、季铵盐型钛酸酯偶联剂或其组合。
4.根据权利要求1至3之任一项所述一种聚合物基导电复合材料制成的电路保护元件，其特征在于：由所述的高分子复合材料芯层及其两面复合导电金属箔片构成，所述金属箔片优选镍箔或镀镍铜箔，均含粗糙表面和较光滑表面，粗糙表面与所述高分子复合材料芯层直接接触，两个金属箔片的光滑表面分别与导电部件焊接串接于被保护电路中。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108760835A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 合肥萃励新材料科技有限公司 一种苯系物气体敏感元件
CN113667246A (zh) * 2021-08-05 2021-11-19 浙江大铭新材料股份有限公司 一种高稳定性ptc材料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358387A (zh) * 2008-09-09 2009-02-04 江苏省纺织研究所有限公司 一种白色复合导电纤维
CN102176360A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 深圳市长园维安电子有限公司 Ptc热敏电阻及其应用的基材及其制造方法
CN102176361A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 深圳市长园维安电子有限公司 Ptc热敏电阻基材、ptc热敏电阻及其制备方法
DE102010061865A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Behr Gmbh & Co. Kg Rahmen für eine elektrochemische Energiespeichereinheit
CN104140672A (zh) * 2014-07-21 2014-11-12 温州科力塑业有限公司 一种导电尼龙组合物及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358387A (zh) * 2008-09-09 2009-02-04 江苏省纺织研究所有限公司 一种白色复合导电纤维
DE102010061865A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-24 Behr Gmbh & Co. Kg Rahmen für eine elektrochemische Energiespeichereinheit
CN102176360A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 深圳市长园维安电子有限公司 Ptc热敏电阻及其应用的基材及其制造方法
CN102176361A (zh) * 2011-02-22 2011-09-07 深圳市长园维安电子有限公司 Ptc热敏电阻基材、ptc热敏电阻及其制备方法
CN104140672A (zh) * 2014-07-21 2014-11-12 温州科力塑业有限公司 一种导电尼龙组合物及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
彭治汉等: "《聚酰胺》", 30 November 2001, 化学工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108760835A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 合肥萃励新材料科技有限公司 一种苯系物气体敏感元件
CN113667246A (zh) * 2021-08-05 2021-11-19 浙江大铭新材料股份有限公司 一种高稳定性ptc材料
CN113667246B (zh) * 2021-08-05 2024-06-04 浙江大铭新材料股份有限公司 一种高稳定性ptc材料

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