CN106947248A - 一种高分子ptc热敏电阻及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高分子PTC热敏电阻，其包括两片镀镍铜箔以及覆合在两片镀镍铜箔之间的聚合物材料，所述聚合物材料由如下重量份的组分制得：35～45份聚丙烯树脂，55～65份聚酰胺树脂，60～75份导电粒子，70～80份填料，2～5份硅烷偶联剂，2～4份交联剂，2～5份抗氧剂，3～5份润滑剂。本发明的制备方法简单，操作方便，制得的高分子PTC热敏电阻具有耐高温、无毒无害、强度高，并且具有优良的阻值稳定性。

Description

一种高分子PTC热敏电阻及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热敏电阻及其制备方法，特别是一种高分子PTC热敏电阻及其制备方法。
背景技术
PTC热敏电阻也称为正温度系数热敏电阻，其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性增加，温度越高，其电阻值也就越大。含有正温度系数聚合物复合材料的正温度系数热敏电阻是一类主要的正温度系数热敏电阻，其性能主要受所含的正温度系数聚合物复合材料的正温度系数性能影响。以高分子树脂为基材制作的PTC热敏电阻已广泛应用于电路中的过流保护，在结晶性树脂中加入导电粒子所制备的材料能表现出一种正温度系数的特性即PTC效应，即在正常温度下，材料呈现出低阻值状态，而当温度升高到高分子树脂熔点附近时，阻值呈现突变跃迁。根据PTC效应制作的热敏电阻应用在电路中，就可以对电路进行有效的保护。
在通常情况下，电路中的电流较小，流经热敏电阻的电流产生的热量与向外界环境散发出去的热量达至平衡时，热敏电阻处于低阻值的状态。当有故障电流通过时，产生的热量远大于散发出去的热量，从而导致热敏电阻的温度的升高。当温度达到高分子树脂的熔点附近时，芯片的阻值突升，使电路中的电压基本上全部加载到热敏电阻上，限制了电流的通过，从而保护了电路。当故障电流消失以后，热敏电阻的温度下降，而阻值也随之降低至初始值附近，电路又恢复到正常状态。
但是，现在技术的高分子PTC元件，在温度达到85℃以上时已无法正常工作，这是由于目前所使用的高分子材料大都是高密度聚乙烯，其熔点只有130℃左右，从而限制了PTC材料的应用范围。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中高分子PTC热敏电阻存在的不足，提供一种高分子PTC热敏电阻，其耐高温、无毒无害、强度高，并且具有优良的阻值稳定性。
技术方案
一种高分子PTC热敏电阻，包括两片镀镍铜箔以及覆合在两片镀镍铜箔之间的聚合物材料，所述聚合物材料由如下重量份的组分制得：35～45份聚丙烯树脂，55～65份聚酰胺树脂，60～75份导电粒子，70～80份填料，2～5份硅烷偶联剂，2～4份交联剂，2～5份抗氧剂，3～5份润滑剂。
所述聚酰胺树脂选自聚辛酰胺、聚壬酰胺、聚癸二酰己二胺或聚癸二酸癸二胺中的任意一种。
所述导电粒子选自炭黑、石墨或碳化钛中的任意一种。
所述填料选自二氧化硅或滑石粉。
所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种。
所述润滑剂选自硬脂酸锌或硬脂酸钙。
上述PTC热敏电阻的方法，包括以下步骤：
(1)按上述配比，将聚丙烯树脂、聚酰胺树脂加入密炼机中搅拌混合，再加入导电粒子、填料、硅烷偶联剂、交联剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合均匀，得混合料；
(2)将混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒后，再经模压成型，即得聚合物材料片材；
(3)将聚合物材料片材置于两片镀镍铜箔之间，热压成型后，电子束辐射交联，辐照剂量为30～60Mrad，最后进行热处理，即得。
进一步，步骤(1)中，密炼机中，搅拌混合的温度为180～190℃。
进一步，步骤(3)中，热处理温度为100～120℃，时间为3-5h。
本发明的有益效果为：本发明的制备方法简单，操作方便，制得的高分子PTC热敏电阻具有耐高温、无毒无害、强度高，并且具有优良的阻值稳定性。
具体实施方式
下列结合实施例对本发明作进一步说明，但并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
将35份聚丙烯树脂、65份聚癸二酰己二胺加入密炼机中搅拌混合，混合温度为190℃，再加入70份炭黑、72份二氧化硅、3份硅烷偶联剂、2份TAIC、4份抗氧剂168和5份硬脂酸锌，继续混合均匀，得混合料；将混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒后，再经模压成型，即得聚合物材料片材；将聚合物材料片材置于两片镀镍铜箔之间，热压成型后，电子束辐射交联，辐照剂量为50Mrad，最后进行热处理，热处理温度为110℃，时间为4h，即得。
实验测得：电阻率为0.006Ω·cm，PTC强度1.95x103，耐流冲击100次后阻值升幅(％，30V，40A)273。
实施例2
将40份聚丙烯树脂、60份聚辛酰胺加入密炼机中搅拌混合，混合温度为185℃，再加入70份碳化钛、80份滑石粉、5份硅烷偶联剂、3份PETA、5份抗氧剂1010和5份硬脂酸锌，继续混合均匀，得混合料；将混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒后，再经模压成型，即得聚合物材料片材；将聚合物材料片材置于两片镀镍铜箔之间，热压成型后，电子束辐射交联，辐照剂量为50Mrad，最后进行热处理，热处理温度为120℃，时间为3h，即得。
实验测得：电阻率为0.009Ω·cm，PTC强度1.87x103，耐流冲击100次后阻值升幅(％，30V，40A)259。

Claims (10)

1.一种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，包括两片镀镍铜箔以及覆合在两片镀镍铜箔之间的聚合物材料，所述聚合物材料由如下重量份的组分制得：35～45份聚丙烯树脂，55～65份聚酰胺树脂，60～75份导电粒子，70～80份填料，2～5份硅烷偶联剂，2～4份交联剂，2～5份抗氧剂，3～5份润滑剂。
2.如权利要求1所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述聚酰胺树脂选自聚辛酰胺、聚壬酰胺、聚癸二酰己二胺或聚癸二酸癸二胺中的任意一种。
3.如权利要求1所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述导电粒子选自炭黑、石墨或碳化钛中的任意一种。
4.如权利要求1所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述填料选自二氧化硅或滑石粉。
5.如权利要求1所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。
6.如权利要求1所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种。
7.如权利要求1至6任一项所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸锌或硬脂酸钙。
8.权利要求1-7任一项所述的种高分子PTC热敏电阻的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按上述配比，将聚丙烯树脂、聚酰胺树脂加入密炼机中搅拌混合，再加入导电粒子、填料、硅烷偶联剂、交联剂、抗氧剂和润滑剂，继续混合均匀，得混合料；
(2)将混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒后，再经模压成型，即得聚合物材料片材；
(3)将聚合物材料片材置于两片镀镍铜箔之间，热压成型后，电子束辐射交联，辐照剂量为30～60Mrad，最后进行热处理，即得。
9.如权利要求7所述的种高分子PTC热敏电阻的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，密炼机中，搅拌混合的温度为180～190℃。
10.如权利要求8或9所述的种高分子PTC热敏电阻，其特征在于，步骤(3)中，热处理温度为100～120℃，时间为3-5h。
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