CN111205763B - 涂料组合物、涂层及包含该涂层的压敏电阻器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂料组合物、涂层及包含该涂层的压敏电阻器。本发明提供的涂料组合物包含一硅树脂、一填料、一纤维及一溶剂，该纤维的长度为100微米至500微米。其中，以该涂料组合物的总重为基准，该硅树脂的含量为5重量％至20重量％，该填料和该纤维的总重量为75重量％至90重量％；以该填料和该纤维的总重量为基准，该纤维的含量为4重量％至8重量％；本发明的涂料组合物经固化形成一涂层；本发明的压敏电阻器包含包覆于一压敏电阻组件上的该涂层，使其于遭受过大瞬间电压时，仍能具有无火花、无燃烧或涂层无炸裂分散的防爆特性，且于制备上具有省时与低成本的优势。

Description

涂料组合物、涂层及包含该涂层的压敏电阻器

技术领域

本发明涉及一种涂料组合物，尤指一种具有纤维的涂料组合物。本发明还涉及一种上述涂料组合物固化形成的涂层，以及包含上述涂层的压敏电阻器。

背景技术

压敏电阻器，又称变阻器，其电流-电压特性曲线呈非线性的变化，因此可根据施加的电压大小而对应调整本身电阻值；当瞬间突波电压发生，压敏电阻器的电阻值会迅速降低而对电流进行分流，进而防止瞬间突波电压对其它电子组件带来的危害，故具有保护电子组件的功用。

然而，压敏电阻器能承受的能量或功率有限，在瞬间突波电压的反复作用下，压敏电阻器的漏电流越来越大，且压敏电阻器温度的升高，漏电流更大，以至压敏电阻器的温度高达封包材料的燃点，进而使封包材料融化而形成短路点；当下一个较大的电流灌入短路点时，将会形成高热而产生火花，甚至发生陶瓷体炸裂且碎片飞散的现象，而炸裂的碎片可能影响周边电路或其他电子组件，导致设备损坏。

为防止瞬间突波电压产生的火花、燃烧、炸裂等现象，现有的压敏电阻器于增进防爆功能的加工方法主要有两种，其一为于压敏电阻器的外部涂布环氧树脂涂层，该涂层具有防潮、绝缘、以及难燃性等特点，能抑制火花产生，进而减少炸裂发生；但该涂层并非不可燃，一旦瞬间突波电压过大超过压敏电阻器可承受的功率，包覆在压敏电阻器外部的环氧树脂涂层还是会被引燃，甚至可能炸裂造成危害。

另一种使压敏电阻器具有防爆功能的加工方法，如中国实用新型专利第203218048号(CN203218048U)的防爆压敏电阻器，以绝缘壳体密封压敏电阻器，并于绝缘壳体内充填高分子材料，该高分子材料具有耐温、防火等特性；固化后的高分子材料包覆该压敏电阻器以防止压敏电阻器受瞬间突波电压冲击时产生火花、燃烧与炸裂分散的情况，由此提高使用时的安全性。然而，绝缘壳体虽能有效防止火花、炸裂，但其制造耗时且成本高，以至于应用受限。

发明内容

有鉴于上述现有压敏电阻器存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种涂料组合物，当压敏电阻器包含由该涂料组合物固化而成的涂层时，能使该压敏电阻器即使遭受过大的瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或炸裂分散。

为达到上述目的，本发明提供一种涂料组合物，其包含：一硅树脂、一填料、一纤维及一溶剂，该纤维的长度为100微米(μm)至500μm；其中，以该涂料组合物的总重为基准，该硅树脂的含量为5重量％(wt％)至20wt％，该填料和该纤维的总重量为75wt％至90wt％；以该填料和该纤维的总重量为基准，该纤维的含量为4wt％至8wt％。

本发明在涂料组合物中添加特定含量范围的具有特定长度的纤维，通过该纤维的高绝缘性，且其能形成网状结构以增强该涂料组合物固化后的涂层的强度，因此包含该涂料组合物固化后的涂层的压敏电阻器能具有良好的防爆性能，即使在遭受过大瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或涂层炸裂分散。

依据本发明，该涂料组合物以该硅树脂为基体，该硅树脂包含甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂、氨基硅树脂、环氧基硅树脂或其组合，但并非仅限于此。

依据本发明，该填料的材料包括金属氧化物、滑石、石英、云母、碳酸钙或其组合，但并非仅限于此。所述填料具有绝缘性，可用以降低涂料组合物的热膨胀系数；再者，所述填料的型态可为粉状，例如：滑石粉、石英粉、云母粉。举例而言，该涂料组合物可包括一种上述填料，亦可同时包括两种或两种以上的上述填料；举例而言，该涂料组合物可为云母和碳酸钙的组合、滑石和石英的组合、或石英和云母的组合等填料，但不限于此。

依据本发明，该纤维包括玻璃纤维、石英玻璃纤维、氧化铝纤维或其组合，但并非仅限于此。举例而言，该涂料组合物可包括一种上述纤维，亦可同时包括两种或两种以上的上述纤维；举例而言，该涂料组合物同时包括玻璃纤维和石英玻璃纤维等纤维，但不限于此。

较佳的，该纤维的直径为5μm至15μm。

依据本发明，以该涂料组合物的总重量为基准，该溶剂的含量为2wt％至15wt％；该溶剂包括甲苯、二甲苯或其组合，但并非仅限于此。

依据本发明，该涂料组合物经固化而形成涂层，固化后的涂层不残留溶剂；固化的方式包括热固化，但并非仅限于此。

本发明还提供一种涂层，其是由上述的涂料组合物固化而成。

本发明还提供包含上述涂层的压敏电阻器，该压敏电阻器具有良好的防爆性能，即使在遭受过大瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或涂层炸裂分散，且于制备上具有省时及低成本的优势；其包含：

一压敏电阻组件；

一第一涂层，其包覆于该压敏电阻组件上；以及

一第二涂层，其包覆于该第一涂层上；

其中，该压敏电阻组件包括：

一陶瓷体，其具有一第一端及一相对于该第一端的第二端；

多个内电极，这些内电极设置于该陶瓷体外，且相邻的两内电极分别与该第一端及该第二端相接；

一第一外电极，其设置于该陶瓷体的第一端上且与相对应的内电极接触；以及

一第二外电极，其设置于该陶瓷体的第二端上且与相对应的内电极接触；

其中，该第一涂层为上述的涂层。

依据本发明，该第一涂层为上述的涂层，且该涂层为上述的涂料组合物经固化而成；因该涂料组合物包含的纤维具有特定含量范围及具有特定长度，能形成网状结构以增强该涂料组合物固化后的该涂层强度，因此包含该涂层的该压敏电阻器能具有良好的防爆性能，即使在遭受过大瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或涂层炸裂分散。

较佳的，该第一涂层的厚度介于1.1毫米(mm)至2mm；该第二涂层的厚度介于1.1mm至2mm。

依据本发明，该第二涂层是由一第二涂料组合物固化而成，该第二涂料组合物包含一硅树脂、一填料、一阻燃剂、及一溶剂；其中，以该第二涂料组合物的总重为基准，该硅树脂的含量为10wt％至20wt％，该填料和该阻燃剂的总重量为75wt％至90wt％；以该填料和该阻燃剂的总重量为基准，该阻燃剂的含量为30wt％至50wt％。

在一些实施例中，该第二涂料组合物还可包含一纤维。较佳的，该第二涂料组合物包含的纤维可与第一涂料组合物包含的纤维相同。

依据本发明，该第二涂料组合物以该硅树脂为基体，该硅树脂包含甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂、氨基硅树脂、环氧基硅树脂或其组合，但并非仅限于此。

依据本发明，该填料包括金属氧化物、滑石、石英、云母、碳酸钙或其组合，但并非仅限于此。所述填料具有绝缘性，可用以降低该第二涂料组合物的热膨胀系数；再者，所述填料的型态可为粉状，例如：滑石粉、石英粉、云母粉。举例而言，该第二涂料组合物可包括一种上述填料，亦可同时包括两种或两种以上的上述填料；举例而言，该第二涂料组合物同时包括石英和云母等填料，但不限于此。

依据本发明，该阻燃剂为无机阻燃剂，其包括氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、硼酸盐、钼酸钙或其组合，但并非仅限于此。举例而言，该第二涂料组合物可包括一种上述阻燃剂，亦可同时包括两种或两种以上的上述阻燃剂；举例而言，该第二涂料组合物同时包括氢氧化铝和氢氧化镁等阻燃剂，但不限于此。

依据本发明，以该第二涂料组合物的总重量为基准，该溶剂的含量为2wt％至10wt％；该溶剂包括甲苯、二甲苯或其组合，但并非仅限于此。

本发明的压敏电阻器具有如上述涂层的该第一涂层，故该压敏电阻器能具有良好的防爆性能，即使在遭受过大瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或涂层炸裂分散，并在制备工艺上具有省时及低成本的优势。

附图说明

图1为本发明的压敏电阻器的正视示意图。

图2为本发明的压敏电阻器的侧视剖面示意图。

具体实施方式

以下，将通过实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺者可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与功效，并且于不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。

实施例1至6与比较例1至7：涂料组合物

根据下表1所示的各成分的含量及纤维的长度，于一容器内依序加入硅树脂、填料、纤维及溶剂，经搅拌后分别得到实施例1至6与比较例1至7的涂料组合物。以实施例1为例，以所述涂料组合物的总重为基准，将5wt％甲基硅树脂、80wt％的填料(68wt％石英粉、4wt％滑石粉、及8wt％云母粉)和3.4wt％的玻璃纤维(纤维的长度为100μm至500μm，且纤维的直径为5μm至15μm)、及11.6wt％的溶剂(5.8wt％甲苯和5.8wt％二甲苯)混合置于容器内，搅拌30分钟，得一涂料组合物。此外，实施例2至6及比较例1至7的纤维的直径皆为5μm至15μm。

表1：实施例1至6与比较例1至7的涂料组合物的各成分含量(单位：wt％)：

实施例7：压敏电阻器

实施例7是包含以实施例1的涂料组合物经固化形成的涂层为第一涂层的压敏电阻器，其依据表2所示的各成分含量续行制备。

如图1及图2所示，本发明的压敏电阻器10包含有压敏电阻组件11(型号：TVR10511)，第一涂层20，其包覆于压敏电阻组件11上，以及第二涂层30，其包覆于第一涂层20上；其中，压敏电阻组件11包括陶瓷体12，其具有第一端121及相对于第一端的第二端122；多个内电极13，这些内电极13设置于陶瓷体12外，且相邻的两内电极分别与第一端121及第二端122相接；第一外电极14，其设置于陶瓷体的第一端121上且与相对应的内电极13接触；第二外电极15，其设置于陶瓷体的第二端122上且与相对应的内电极13接触；其中，第一涂层20是由实施例1的涂料组合物固化而成的涂层，该第一涂层20的涂层厚度为1.1mm至1.5mm。

上述的压敏电阻组件11经由浸入实施例1的涂料组合物并加热固化形成第一涂层20，再浸入第二涂料组合物并加热固化形成第二涂层30，而得一压敏电阻器10。包含压敏电阻器10的制备如下：

首先，将压敏电阻组件11的芯片部位浸入实施例1的涂料组合物中，取出后静置2分钟待被实施例1的涂料组合物包覆的压敏电阻组件11干燥，再次将上述的压敏电阻组件11浸入实施例1的涂料组合物中并取出静置2分钟待干燥，重复此浸入及干燥步骤共4次。然后将上述的压敏电阻组件11静置6小时后放入烘箱进行加热固化，于80℃的温度下烘烤1小时，再提高至145℃烘烤2小时，得到一具有第一涂层20的压敏电阻组件11，其中，第一涂层20的厚度介于1.1mm至1.5mm。

接着将具有第一涂层20的压敏电阻组件11浸入第二涂料组合物，该第二涂料组合物是根据下表2所示的第二涂料组合物的各成分含量配制而成。第二涂料组合物中包括的10wt％甲基硅树脂、55wt％的填料(45wt％石英粉及10wt％云母粉)和25wt％的氢氧化铝、及10wt％的溶剂(5wt％甲苯和5wt％二甲苯)混合置于容器内，搅拌30分钟，得到一第二涂料组合物；接着将具有第一涂层20的压敏电阻组件11的芯片部位浸入第二涂料组合物中，取出后静置2分钟待被第二涂料组合物包覆的上述压敏电阻组件11干燥，再次将上述的压敏电阻组件11浸入第二涂料组合物中并取出静置2分钟待干燥，重复此浸入及干燥步骤共4次。然后将上述的压敏电阻组件11静置6小时后放入烘箱进行加热固化，于80℃的温度下烘烤1小时，再提高至145℃烘烤2小时，得到一压敏电阻器10，其中，第二涂层30的厚度介于1.1mm至1.5mm。

实施例8至12：压敏电阻器

实施例8至12的压敏电阻器的制备与实施例7的压敏电阻器大致相同，唯实施例8至12的第二涂料组合物的各成分含量如表2所示，且其第一涂层分别为实施例2至6的涂料组合物经固化而成的涂层；其中，第一涂层的涂层厚度皆介于1.1mm至1.5mm，且第二涂层的厚度皆介于1.1mm至1.5mm。

比较例8至14：压敏电阻器

比较例8至14的压敏电阻器的制备与实施例7的压敏电阻器大致相同，唯比较例8至14的第二涂料组合物的各成分含量如表2所示，且其第一涂层分别为比较例1至7的涂料组合物经固化而成的涂层，其中，比较例8至11、13和14的第一涂层的涂层厚度皆介于1.1mm至1.5mm，但比较例12因涂料组合物的流动性不佳无法成形第一涂层；再者，比较例8至11、13和14的第二涂层的涂层厚度皆介于1.1mm至1.5mm，而比较例12未制备第二涂层。

比较例15：绝缘壳体密封压敏电阻器

比较例15的绝缘壳体密封压敏电阻器的制备如下：将压敏电阻组件(型号：TVR10511)设置在绝缘壳体内部，将压敏电阻组件的第一外电极和第二外电极向外延伸出绝缘壳体，接着，将黏稠状态的酚醛树脂注入并填满绝缘壳体的容置空间内部使其完全包覆压敏电阻组件，然后固化酚醛树脂，得一绝缘壳体密封压敏电阻器。

表2：实施例7至12与比较例8至14的第二涂料组合物的各成分含量(单位：wt)：

试验例：过电压的测试

本试验例由如下的相同试验方法分析实施例7至12的压敏电阻器、比较例8至14的压敏电阻器，和比较例15的绝缘壳体密封压敏电阻器的防爆特性。

试验方法：

以交流电220伏特(V)为起点并维持1分钟，迅速于2秒内升至起点电压与最大允许交流电压320V的中心电压270V并维持1分钟，接着迅速于2秒内升至最大允许交流电压320V并维持2分钟，接着以每30秒调高10V的速率升高电压至压敏电阻器测试失效，并观察压敏电阻器的火花、燃烧或炸裂现象。其中，保险丝的规格为5A慢速型。若压敏电阻器有火花、燃烧、或炸裂状况，判定为过电压测试没通过，于下表3中表示为“X”；若压敏电阻器没有火花、燃烧、或炸裂状况，则判定为过电压测试通过，于下表3中表示为“O”。

表3：实施例7至12与比较例8至15的过电压测试结果：

*经过电压测试，虽无火花、燃烧、炸裂的现象，但绝缘壳体的外壳出现膨胀的鼓包。

如上表3所示的过电压测试结果，实施例7至12的压敏电阻器因分别包含实施例1至6的涂料组合物固化而成的第一涂层，因此于火花、燃烧、及涂层炸裂状况的结果皆通过过电压测试；而比较例8至14的压敏电阻器(即不具有本发明的涂料组合物)于火花和炸裂状况的测试结果皆未通过；由此证明，具有本发明的涂料组合物的压敏电阻器具有良好的防爆特性，能在遭受瞬间电压时，不产生火花、燃烧及涂层炸裂的现象。另外，虽比较例15的绝缘壳体密封压敏电阻器的测试结果为通过，然而，其绝缘壳体的外壳呈现明显膨胀的鼓包，因此于使用上仍有安全性疑虑。

将实施例7、9与比较例10的压敏电阻器的过电压测试结果做比较，以及将实施例8、11与比较例11的压敏电阻器的过电压测试结果做比较；可以发现硅树脂的含量超出本发明的5wt％至20wt％的范围时，比较例10(即硅树脂含量为4wt％)和比较例11(即硅树脂含量为25wt％)的过电压测试结果于火花及炸裂皆未通过，也就是说实施例7至9和11具本发明的压敏电阻器，其硅树脂的特定含量范围能使压敏电阻器具有良好的防爆效果。

将实施例7与比较例8和比较例9的压敏电阻器的过电压测试结果做比较，当选用相同的涂料组合物、第二涂料组合物的各成分含量固化形成第一涂层及第二涂层时，比较例8(即纤维的长度介于10μm至100μm)和比较例9(即纤维的长度介于500μm至1000μm)的压敏电阻器的过电压测试结果于火花及炸裂皆未通过，也就是说实施例7具有纤维长度为100μm至500μm的压敏电阻器于遭受过大的瞬间电压时，能达到无火花、无燃烧及无炸裂的防爆特性。其是由于实施例7的涂料组合物中的纤维能有效形成网状结构，进而增强涂层的强度，从而减少涂层炸裂的情形发生，达到无火花、燃烧及炸裂的防爆效果。

将实施例7与比较例13和14的压敏电阻器的过电压测试结果做比较，以及将实施例9、10、12与比较例12的压敏电阻器做比较；可以发现比较例13和14(纤维含量占纤维和填料含量的总重低于4wt％)的压敏电阻器的过电压测试结果于火花及炸裂皆未通过，其中，比较例12(纤维的含量高于8wt％)更因为涂料组合物的流动性不佳，而无法形成第一涂层，以至于不能续行制成第二涂层的步骤并进行过电压测试。由此可知，实施例7、9、10、12经本发明的工艺制成的压敏电阻器，其包含的纤维的含量能增强涂层的强度，降低炸裂情况的发生，并达到无火花、燃烧及炸裂的防爆效果。

将实施例7至12与比较例15的绝缘壳体密封压敏电阻器的过电压测试结果做比较，尽管比较例15的绝缘壳体密封压敏电阻器的测试结果皆通过，但其绝缘壳体的外壳呈现膨胀的鼓包，于使用上有安全性疑虑；而实施例7至12的压敏电阻器，除了于遭受过大的瞬间电压能达到无火花、燃烧及炸裂之的防爆的效果，也没有涂层膨胀的鼓包情况。

综合上述分析结果可知，本发明的技术手段能令压敏电阻器具有良好的防爆性能，即使在遭受过大瞬间电压而被击穿，仍不会产生火花、燃烧或涂层炸裂分散，此外，本发明的压敏电阻器于制备上还兼具省时及成本降低的功效，进而提升本发明的应用价值。

Claims (9)

1.一种涂料组合物，其包含：一硅树脂、一填料、一纤维以及一溶剂；其中，该纤维的长度为100微米至500微米，该纤维的直径为5微米至15微米；以该涂料组合物的总重为基准，该硅树脂的含量为5重量%至20重量%，该填料和该纤维的总重量为75重量%至90重量%；以该填料和该纤维的总重量为基准，该纤维的含量为4重量%至8重量%；该纤维包括玻璃纤维、石英玻璃纤维、氧化铝纤维或其组合；以及该填料包括金属氧化物、滑石、石英、云母、碳酸钙或其组合。

2.如权利要求1所述的涂料组合物，其中该硅树脂包括甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂、氨基硅树脂、环氧基硅树脂或其组合。

3.如权利要求1所述的涂料组合物，其中，以该涂料组合物的总重为基准，该溶剂的含量为2重量%至15重量%。

4.如权利要求1所述的涂料组合物，其中该溶剂包括甲苯、二甲苯或其组合。

5.一种涂层，其是由如权利要求1至4任一项所述的涂料组合物固化形成。

6.一种压敏电阻器，其包含：

一压敏电阻组件；

一第一涂层，其包覆于该压敏电阻组件上；以及

一第二涂层，其包覆于该第一涂层上；

其中，该压敏电阻组件包括：

一陶瓷体，其具有一第一端及一相对于该第一端的第二端；

多个内电极，这些内电极设置于该陶瓷体外，且相邻的两内电极分别与该第一端及该第二端相接；

一第一外电极，其设置于该陶瓷体的第一端上且与相对应的内电极接触；以及

一第二外电极，其设置于该陶瓷体的第二端上且与相对应的内电极接触；

其中，该第一涂层为如权利要求5所述的涂层。

7.如权利要求6所述的压敏电阻器，其中该第二涂层是由一第二涂料组合物固化而成，该第二涂料组合物包含：

一硅树脂；

一填料；

一阻燃剂；以及

一溶剂；

其中，以该第二涂料组合物的总重为基准，该硅树脂的含量为10重量%至20重量%，该填料和该阻燃剂的总重量为75重量%至90重量%；以该填料和该阻燃剂的总重量为基准，该阻燃剂的含量为30重量%至50重量%。

8.如权利要求7所述的压敏电阻器，其中该硅树脂包括甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂、氨基硅树脂、环氧基硅树脂或其组合。

9.如权利要求6所述的压敏电阻器，其中该第一涂层的厚度介于1.1毫米至2.0毫米；该第二涂层的厚度介于1.1毫米至2.0毫米。

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