CN108899107A - 一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化锌压敏电阻用碳纤维‑纳米铜粉复合电极浆料及其制备方法，该浆料按质量百分比由以下成分组成：碳纤维28～44wt％、纳米铜粉22～31wt％、有机溶剂14～21wt％、树脂13～18wt％、抗氧剂0.6～1.1wt％、稀释剂0.2～0.9wt％，其中，所述纳米铜粉的平均粒径≤50nm，比表面积＞18m2/g。本发明的复合电极浆料，利用碳纤维的还原特性，合理解决了铜粉被作为导电材料时存在的氧化问题，而碳纤维与铜粉低廉的价格，使得电极浆料的制备成本大幅度降低，且经过测试，该浆料的导电性能也明显优于市售银浆，其制备方法简单易行，适于推广。

Description

一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料及其 制备方法
技术领域
本发明属于压敏电阻电极材料领域，具体涉及一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料及其制备方法。
背景技术
压敏电阻是一种氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻，它的主体材料有二价元素锌(Zn)和六价元素氧(O)，压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值“UN”时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过UN时，它的阻值变小，这样就使得流过它的电流激增而对其他电路的影响变化不大从而减小过电压对后续敏感电路的影响。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。
现有技术中的压敏电阻电极浆料多用银浆甚至双层银浆来维持电阻的电学性能和稳定性，成本较高，而采用铜电极浆料制备的压敏电阻，大多存在易扩散和易氧化现象，因此，人们急需寻求一种成本低、抗氧化、导电性能优异的压敏电阻电极浆料。
CN 107993738 A公开了一种氧化锌压敏电阻用耐老化电极银浆及制备方法，其采用铋粉和石墨粉代替部分银粉，实现氧化锌压敏电阻的抗氧化性能，虽然在一定程度上解决了压敏电阻的老化问题，但银粉含量较高，成本较大，不宜推广。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料及其制备方法，该电极浆料具有优良的导电性能和抗氧化性能，且成本较低，其制备方法简单易行，适于推广。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，按质量百分比由以下成分组成：碳纤维28～44wt％、纳米铜粉22～31wt％、有机溶剂14～21wt％、树脂13～18wt％、抗氧剂0.6～1.1wt％、稀释剂0.2～0.9wt％，其中，所述纳米铜粉的平均粒径≤50nm，比表面积＞18m2/g。
优选的，所述有机溶剂为异丙醇、松油醇或丁基卡必醇。
优选的，所述树脂为糠醇酚醛树脂、糠醇改性脲醛树脂或糠醇丙酮树脂。
优选的，所述抗氧剂为单叔丁基对甲酚或季戊四醇酯。
优选的，所述稀释剂为甲苯或二甲苯。
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)按比例称取有机溶剂置于反应釜中，向其中添加树脂和稀释剂，混合后搅拌均匀，形成有机载体；
步骤2)按比例称取碳纤维粉末和纳米铜粉，将其添加至步骤1)所述有机载体中，搅拌，再加入抗氧剂，使用搅拌分散机在1500～2000r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
本发明的有益效果如下：
本发明通过碳纤维的还原特性，合理解决了铜粉被作为导电材料时存在的氧化问题，而碳纤维与铜粉低廉的价格，使得电极浆料的制备成本大幅度降低，且经过测试，该浆料的导电性能也明显优于市售银浆，其制备方法简单易行，适于推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，具体成分及制备过程如下：
(1)称取21g异丙醇置于反应釜中，向其中添加18g糠醇酚醛树脂，再加入0.9g甲苯作为稀释剂，混合后常温下100r/min搅拌均匀，形成有机载体。
(2)称取28g碳纤维粉末和31g纳米铜粉(平均粒径≤50nm，比表面积＞18m2/g，下同)，将其添加至有机载体中，常温下100r/min搅拌，再加入1.1g单叔丁基对甲酚作为抗氧剂，使用搅拌分散机在1500r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
实施例2
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，具体成分及制备过程如下：
(1)称取18g松油醇置于反应釜中，向其中添加15g糠醇改性脲醛树脂，再加入0.4g的甲苯作为稀释剂，混合后常温下100r/min搅拌均匀，形成有机载体。
(2)称取44g碳纤维粉末和22g纳米铜粉，将其添加至有机载体中，常温下100r/min搅拌，再加入0.6g单叔丁基对甲酚作为抗氧剂，使用搅拌分散机在2000r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
实施例3
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，具体成分及制备过程如下：
(1)称取14g丁基卡必醇置于反应釜中，向其中添加13g糠醇丙酮树脂，再加入0.2g的二甲苯作为稀释剂，混合后常温下100r/min搅拌均匀，形成有机载体。
(2)称取42g碳纤维粉末和30g纳米铜粉，将其添加至有机载体中，常温下100r/min搅拌，再加入0.8g季戊四醇酯作为抗氧剂，使用搅拌分散机在1800r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
实施例4
一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，具体成分及制备过程如下：
(1)称取17g异丙醇置于反应釜中，向其中添加16g糠醇改性脲醛树脂，再加入0.3g的二甲苯作为稀释剂，混合后常温下100r/min搅拌均匀，形成有机载体。
(2)称取39g碳纤维粉末和27g纳米铜粉，将其添加至有机载体中，常温下100r/min搅拌，再加入0.7g季戊四醇酯作为抗氧剂，使用搅拌分散机在1500r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
测试例1
将实施例1～4制备的复合电极浆料涂覆于氧化锌压敏电阻表面，同时采用市售含80％Ag的导电银浆制作出涂被双层银浆的氧化锌压敏电阻，测试性能后结果如表1所示。
表1性能测试结果
由表1可以看出，尽管采用双层银浆的涂被方式制作氧化锌压敏电阻，但其导电性能依然不尽人意，漏电流偏高，最大交流电压(Uac)与最大直流电压(Udc)均低于正常水平，且依然存在轻微的氧化现象。而使用实施例1～4制备的复合电极浆料制成的氧化锌压敏电阻，其电学性能良好，均在标准之上，且均无氧化现象。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，其特征在于，按质量百分比由以下成分组成：碳纤维28～44wt％、纳米铜粉22～31wt％、有机溶剂14～21wt％、树脂13～18wt％、抗氧剂0.6～1.1wt％、稀释剂0.2～0.9wt％，其中，所述纳米铜粉的平均粒径≤50nm，比表面积＞18m2/g。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，其特征在于，所述有机溶剂为异丙醇、松油醇或丁基卡必醇。
3.根据权利要求1所述的一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，其特征在于，所述树脂为糠醇酚醛树脂、糠醇改性脲醛树脂或糠醇丙酮树脂。
4.根据权利要求1所述的一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，其特征在于，所述抗氧剂为单叔丁基对甲酚或季戊四醇酯。
5.根据权利要求1所述的一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料，其特征在于，所述稀释剂为甲苯或二甲苯。
6.权利要求1所述一种氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)按比例称取有机溶剂置于反应釜中，向其中添加树脂和稀释剂，混合后搅拌均匀，形成有机载体；
步骤2)按比例称取碳纤维粉末和纳米铜粉，将其添加至步骤1)所述有机载体中，搅拌，再加入抗氧剂，使用搅拌分散机在1500～2000r/min下高速搅匀，然后用三辊研磨机研磨至精细度＜10μm，出料，即得所述氧化锌压敏电阻用碳纤维-纳米铜粉复合电极浆料。
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