CN1797614A - 用于制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及由其制做的碳阻元件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电阻器技术领域，涉及一种制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及使用该碳油制作的碳阻元件。本发明提供的用于制做碳阻元件的碳油其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为1.0×10－6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物，所述的金属粉末可以为镍、银、金、铝、锌、锡或不锈钢的粉末，所述的导电性金属化合物粉末可以为氧化镍、氧化锡、氧化铟、氧化铌或磷化铁的粉末。本发明制备碳油的工艺简单，制作的碳阻元件的方阻值分布范围窄，克服了碳阻元件最终产品中针孔、裂纹等缺陷，提高了碳阻元件的性能以及产品阻值的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电阻器技术领域，涉及一种用于制做碳阻元件的碳油及其制备方法以及使用该碳油制做的碳阻元件。
背景技术
传统的碳阻元件的制备方法包括：将一定量的导电碳黑分散于热固性树脂的溶液中调制成糊状物即碳油，随后将碳油通过丝网印刷手段等在FR1、FR2、FR4等刚性印刷线路板基体的表面形成一定形状和尺寸的图样，最后加热将溶剂蒸发以及进一步加热到100-180℃下对树脂进行固化，从而形成碳阻元件。
一般而言，随着碳油中碳黑含量的增加，体系的导电性增加，电阻值下降，但是在起始阶段电阻的变化比较平缓，当碳黑的含量增加到一定值时，即达到所谓的“渝渗阀值”时，由于碳黑在体系中的渝渗形成导电网络，体系的电阻显著下降，也就是说在渝渗阀值附近，体系的阻值将因体系中碳黑含量的微小变化而发生显著的变化；进一步增加碳黑的含量，电阻值的下降又将趋于平缓。
因此对于单一导电填料(比如说碳黑)的体系而言，由于在“渝渗阀值”附近电阻值变化太快，因此电阻值很难调整，也就是说很难获取碳黑渝渗阀值范围内所对应的方阻值的碳油产品。
为了获取具有一定阻值范围的碳油产品，传统的方法是通过选择导电碳黑的种类和控制导电碳黑的添加量来调制出一系列不同方阻值的碳油产品，比如说：40欧姆/平方/25μm±10％；400欧姆/平方/25μm±10％；4000欧姆/平方/25μm±10％；40000欧姆/平方/25μm±10％；400000欧姆/平方/25μm±10％；＞2×109欧姆/平方/25μm±10％(即＞2millionKΩ)。根据碳阻元件的尺寸和阻值要求计算出所需碳油产品的方阻值，随后根据该方阻值以碳油系列产品中方阻值与其接近的那一款为主要成分，然后用它来和上下最接近的那一款进行一定比例的混合，从而调制出达到所需方阻值要求的碳油。比如说需要调制出方阻值为300欧姆/平方/25μm±10％的碳油，则选择方阻值为400欧姆/平方/25μm±10％的碳油为主要成分，通过其与方阻值为40欧姆/平方/25μm±10％的碳油产品以一定比例进行混合从而调制出所需方阻值的碳油，这样一方面需要对两种碳油的比例进行附加实验加以确定，工艺相对繁琐，另一方面由于混合的均匀性问题，混合后碳油的阻值范围变宽，比如说由原来的±10％变为±20％或者更宽，此外在混合过程中引入的气泡将在最终碳阻元件中形成针孔、裂纹等缺陷，从而破坏产品的性能以及产品阻值的稳定性。也就是说现有技术存在的问题是：制备工艺比较繁琐，由于混合的均匀性导致所形成的碳阻元件的阻值分布范围较宽以及在混合过程中引入的气泡将在最终产品中引入针孔、裂纹等缺陷，破坏碳阻元件的性能以及产品阻值的稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种含有两种导电性不同的导电填料分散于热塑性树脂溶液中的碳油及其制备方法以及使用该碳油制做的碳阻元件，根据本发明，碳油的阻值易于调整，不需要将两种碳油进行混合来调整碳油的阻值，并且使得所生产的碳阻元件具有与基体良好的结合力、阻值范围窄、表观形貌完整、阻值稳定等优点。
本发明人发现，当主要组分的导电填料的含量在其“渝渗阀值”范围附近时，通过添加电导率不同的导电填料，可以实现对体系中所形成的导电网络进行“修饰”，即对导电网络数和导电网络的电导率进行有目的的控制，因而即使导电填料的含量在其“渝渗阀值”范围内，碳油的方阻值随导电填料含量的变化要比使用单一导电填料时的方阻值的变化缓慢得多，这样便能方便有效地实现对碳油的方阻值的控制。另一方面，由于碳黑电阻率的限制，由单一碳黑制备的碳油产品的方阻值有限，通过添加一定量的高导电性的导电填料可以进一步降低体系的电阻率，从而获得较低方阻值的碳油产品。基于上述发现，本发明得以完成。
根据本发明的第一方面，提供一种用于制做碳阻元件的碳油，其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物(双组分导电填料)。
对于所述的碳黑，本发明对其没有特别的限制，可以是乙炔碳黑、炉法碳黑、热裂解碳黑、槽法碳黑或它们的混合物。所述碳黑的平均粒径可以在10nm-100nm的范围内分别调整，所述碳黑的DBP值可以在50-250cc/100g的范围内分别调整，对应的体积电阻率的范围为1-10-2Ω·cm。所述的DBP值即吸油值，是碳黑结构性的一种表征技术，其表征方法是：向碳黑中滴加邻苯二甲酸二甲酯(DBP)，直至混合物的粘度突然发生变化为止，此时100克碳黑所滴加的DBP的体积，即为DBP值。碳黑的导电性与碳黑的粒径和结构性有关，粒径越小，导电性越高；结构性越高，导电性也越高。
所述的金属粉末可以是，例如，镍(体积电阻率为1.18μΩ·cm)、银(体积电阻率为1.6μΩ·cm)、金(体积电阻率为2.4μΩ·cm)、铝(体积电阻率为2.7μΩ·cm)、锌(体积电阻率为6.0μΩ·cm)、锡(体积电阻率为12.6μΩ·cm)、不锈钢粉末(体积电阻率为9.7μΩ·cm)等。
所述的导电性金属化合物粉末可以是，例如，氧化镍(体积电阻率为约10-5Ω·cm)、氧化锡(体积电阻率为约10-4Ω·cm)、氧化铟(体积电阻率为约10-3Ω·cm)、氧化铌(体积电阻率为约10-2Ω·cm)、磷化铁Fe2P(体积电阻率为10-102Ω·cm)等。
所述金属粉末和导电性金属化合物粉末的颗粒的平均粒径范围可以为0.1-10μm；该颗粒的形状没有特别的限制，例如可以为球粒、树枝状、链珠状等。
在根据本发明第一方面的碳油中，所述导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂的含量可以为：
导电填料：20-100重量份，
树脂连接料：100重量份，
交联剂：5-25重量份，和
溶剂：200-1000重量份。
在根据本发明的碳油中，在所述双组分导电填料中，选择电导率与所述碳油所要求的方阻值接近的导电填料作为主要组分，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料作为次要组分，其中主要组分碳黑的含量占总导电填料用量的70-95重量％，优选80-90重量％；相应的次要组分的含量占总导电填料用量的5-30重量％，优选10-20重量％。
在根据本发明第一方面的碳油中，优选使用碳黑作为导电填料的主要组分，相应地，金属粉末或导电性金属化合物粉末作为导电填料的次要组分。
在本发明中，所述树脂连接料没有特别的限制，可以采用具有橡胶弹性的热塑性树脂，主要包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯基醚树脂、聚异丁基乙烯基醚，聚酯型聚氨酯以及聚醚型氨酯等，其中优选的是聚乙烯醇缩丁醛。聚乙烯醇缩丁醛为聚乙烯醇和丁醛化合物的缩合产品，其分子结构中含有醋酸乙烯酯、乙烯醇和乙烯醇缩丁醛等官能团。其性能特点是透明度高，柔软性、挠曲性优良，低温下的冲击强度高，对树脂、玻璃、金属具有良好的粘接性能以及与酚醛、脲醛、环氧等树脂良好的相容性，从而赋予相应的碳油产品与基体良好的结合力、相应的碳阻元件良好的柔顺性等优点，尤其是适合厚膜电阻元件的制作和柔性线路板上碳阻元件的制作。
加入交联剂是为了进一步提高碳油的粘接性能和相应的碳阻元件的强度、硬度和耐磨性。在本发明中，所述交联剂的种类没有特别的限制，例如可以是环氧树脂、环氧—酚醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等。考虑到与聚乙烯醇缩丁醛树脂的相容性，酚醛树脂、环氧树脂和蜜胺树脂为较佳的选择。相对于100重量份的树脂连接料，所述交联剂的用量为5-25重量份，低于5重量份时，交联程度低，热稳定性差，交联剂用量超过25重量份时，交联程度过高，碳油固化后与基体的粘接较差，容易产生剥离。
在本发明中，所述溶剂的选择没有特别的限制，可以采用现有技术中本领域常用的溶剂。通常，对于所用溶剂的类型的选择取决于所用树脂连接料和交联剂的类型，通常所选择的溶剂为：诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇的醇类；诸如丙酮，甲基乙基酮(2-丁酮)、甲基异丁基酮等酮类以及诸如乙酸甲酯、乙酸乙酯以及乙酸正丁基酯等酯类。考虑到溶剂的溶解性能和溶剂的挥发性能，通常选择上述溶剂的一种或者几种溶剂的混合。对于溶剂的用量没有严格的限制，通常相对于100重量份的树脂连接料，需要溶剂的用量为200-1000重量份。溶剂的用量低于200重量份时树脂可能不能充分溶解，影响混合的质量以及相应的碳油的一致性；另一方面溶剂的用量超过1000重量份时，体系的粘度过低，将影响碳油的成型性能。碳油的粘度范围优选为5000-20000mPa.s(用BROOKFIELD粘度计测量，测试条件：温度20℃，搅拌棒转速为20周/min)。粘度低于5000mPa·s时，体系的流动性太好，在丝网印刷的过程中难以保证产品的外观和尺寸；粘度高于20000mPa·s时，在刮胶的过程中可能对网板进行损坏，另一方面易于在刮胶过程中引入气泡，产生缺陷，从而影响制备出的碳阻元件阻值的大小和稳定性。
为了改善碳黑以及金属或金属化合物粉末在体系中的分散性能，在本发明的碳油中还可以含有偶联剂，所述偶联剂没有特别的限制，例如可以是钛酸酯类偶联剂，如单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂或鳌合型钛酸酯偶联剂等，也可以是硅烷偶联剂，如氨基乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂。相对于100重量份的树脂连接料，该偶联剂的用量可以为1-20重量份即碳黑重量的2-5％。
此外根据需要还可以添加增塑剂、石蜡等添加剂以获得具有优异的综合性能的碳油产品。所述增塑剂没有特别的限制，可以采用现有技术中本领域常用的增塑剂，包括：乙二醇类、脂肪酸类、磷酸酯类以及邻苯二甲酸酯类等，考虑到稳定性和与PVB的相容性，优选的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。相对于100重量份的树脂连接料，上述添加剂的用量为5-20重量份。
根据本发明的第二方面，提供一种碳油的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备碳黑，作为双组分导电填料之一；
(2)、准备体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末作为双组分导电填料之二；
(3)、根据所述碳油所需的方阻值，选择电导率与所述方阻值接近的上述(1)或(2)的一种导电填料作为主要组分，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料作为次要组分，然后将两种导电填料按照比例混合，其中主要组分的用量占总导电填料用量的70-95重量％，相应的次要组分的用量占总导电填料用量的5-30重量％；
(4)、将所述混合后的导电填料与由树脂连接料和溶剂形成的热塑性树脂溶液混合均匀；
(5)、向步骤(4)所得混合物中加入交联剂并混合均匀以形成糊状物。
其中所述碳黑以及金属粉末或导电性金属化合物粉末的选择、以及其它各成分的选择如前面所述，在此不再重复。
在根据本发明第二方面的碳油的制备方法中，优选使用碳黑作为导电填料的主要组分，相应地，金属粉末或导电性金属化合物粉末作为导电填料的次要组分。
为了改善导电填料在体系中的分散性能，可以选择使用单烷氧基型钛酸酯偶联剂或单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂或鳌合型钛酸酯偶联剂等钛酸酯类偶联剂对导电填料进行表面处理，处理的条件可以是：首先将导电填料在100-200℃下真空烘烤6-24小时，随后将碳黑和一定量的偶联剂的甲苯溶液(溶液的浓度没有特别的限制，主要是根据相应的偶联剂的用量来确定)在高速混合机上混合，最后将溶剂蒸发。偶联剂的用量可以为导电填料总重量的2-5重量％。也可以选择硅烷偶联剂对导电填料进行表面处理，处理的方式可以采用干法，即将硅烷偶联剂加入高速运动的导电填料中在一定温度下高速混合1-2小时即可，偶联剂的用量可以为导电填料总重量的2-5重量％。
本发明还提供由前面所述的本发明的碳油所制作的碳阻元件。
由根据本发明所制备的碳油来生产碳阻元件的方法可以是将制备的碳油通过丝网印刷等手段制备出碳阻元件；具体细节可以是：将调制好的碳油，采用丝网印刷的方式在PCB板、FPC或者其他基体上来制备一定形状和尺寸的碳阻元件。印刷方式采用手工、手动半自动丝网印刷机均可；丝网网板可以采用网模为61-90T的聚酯单丝网板或者使用网目为77-100T的不锈钢网板。胶刮可以采用邵氏A硬度为70-75的聚氨酯刮刀。涂层的厚度在干燥和烘烤后可以为0.5-15μm。
当碳黑在体系中的含量到达渝渗阀值时，导电碳黑通过渝渗在体系中形成导电网络，对于单一导电碳黑体系而言，随着碳黑含量的增加，导电网络从无到有，从少到多，对导电网络的导电性能和网络密度的控制较差，从而表现出：对碳油产品的方阻值上的控制性较差；而采用双组分导电填料体系，由于两者的导电率相差较大，通过选择导电填料的种类和控制两者的用量，可以实现导电相对较差的导电填料在一定程度上对导电性高的导电填料所形成的导电网络进行破坏或者减弱其导电性，提高相应碳油产品的方阻值；反过来也可以实现导电性高的导电填料对导电性相对较差的导电填料所形成的导电网络的增强，从而提高其导电性，降低相应碳油产品的方阻值。这样对体系中所形成的导电网络的导电性和导电网络数的可控性增加，相应的对碳油产品方阻值的可控性也随之增加。此外，本发明在制备一定阻值范围的碳油产品的过程中，不涉及不同方阻值碳油产品的混合过程，从而一方面可以实现制备出阻值分布范围窄的碳阻元件，另一方面可以有效地消除碳油混合过程中引入的气泡而在碳阻元件中形成的针孔、裂纹等缺陷，从而保证了制备的碳阻元件阻值的准确性和稳定性。
本发明制备碳油的工艺简单，制作的碳阻元件的方阻值分布范围窄，不存在碳油混合过程中引入气泡的问题，克服了碳阻元件最终产品中针孔、裂纹等缺陷，大大提高了碳阻元件的性能以及产品阻值的稳定性。
附图说明
图1为根据本发明的一种实施方式的制备碳阻元件的工艺流程图；
图2为碳阻元件的结构示意图；
图3为实施例1制得的碳阻元件的SEM(扫描电子显微镜)照片；
图4为实施例3制得的碳油对应的碳阻元件的SEM照片；
图5为实施例5制得的碳油对应的碳阻元件的SEM照片；
图6为对比例3制得的碳油对应的碳阻元件的SEM照片；
图中：1-碳油层，2-线路板
具体实施方式
下面的实施例将对本发明做进一步的具体说明，但这些实施例不能理解为是对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照图1所示的制备碳阻元件的工艺流程图，称取导电碳黑(V-XC605，平均粒径为35nm，DBP值为148cc/100g，BET表面积为90m2/g)和镍粉(INCO110，球状颗粒，平均粒径为0.8-1.5μm，BET表面积为0.9-2.0m2/g，体积电阻率为1.18μΩ·cm)两种导电填料50重量份(两者的重量比为3∶1)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，加入碳黑重量的4％的复合型单烷氧基钛酸酯偶联剂(CT-136)的甲苯溶液(溶液的浓度为10wt％)在高速混合机上混合2小时，然后将溶剂蒸发。将所得混合物加入到由100重量份的聚乙烯醇缩丁醛(ButvarB-76)和500重量份的甲基乙基酮所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入100重量份的浓度为10重量％的酚醛树脂(SantolinkEP560)的甲基乙基酮溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，图中，1为碳油，2为线路板，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。图3为本实施例制备出的碳阻元件表面结构的电子显微镜照片，从图3中可以看出：制备出的碳阻元件表面非常规整，无明显的裂纹、针孔等表面缺陷。
实施例2
称取Conductex SC Ultra碳黑(平均粒径为20nm，DBP值为115cc/100g，BET表面积为205m2/g)和镍粉(INCO210，链珠状粉末，平均粒径为0.5-1.0μm，BET表面积为0.9-2.0m2/g，体积电阻率为1.18μΩ·cm)两种导电填料100重量份(两者的重量比为4∶1)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，加入4重量％的硅烷偶联剂(DOWCORNINGZ-6032)在高速混合机上80℃下混合2小时。将所得混合物加入到由100重量份的聚酯型聚氨酯(洛阳黎明化工研究院产品)和800重量份的乙醇所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入100重量份的质量百分比浓度为5％的环氧树脂(AralditeTM6069)溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
实施例3
称取Conductex SC Ultra碳黑(平均粒径为20nm，DBP值为115cc/100g，BET表面积为205m2/g)和银粉(ECP-Ag-F1，片状，平均粒径为2-4μm，体积电阻率为1.6μΩ·cm)两种导电填料80重量份(两者的重量比为5∶1)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，加入5重量％的硅烷偶联剂(DOWCORNINGZ-6106)，在高速混合机上60℃下混合2小时。将所得混合物加入到由100重量份的聚乙烯醇缩丁醛(ButvarB-76)和600重量份的乙酸乙酯所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入100重量份的质量百分比为5％的蜜胺树脂(Resimene717)溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
图4为本实施例制备的碳阻元件表面结构的电子显微镜照片，从图4中可以看出：制备出的碳阻元件表面较为规整，无明显的裂纹、针孔等表面缺陷。
实施例4
称取导电碳黑(Ensaco260G，平均粒径为40nm，DBP值为190cc/100g，BET表面积为70m2/g)和Fe2P粉末(昆明恒港产品，体积电阻率为80Ωcm)两种导电填料80重量份(两者的重量比为5∶1)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，加入3重量％的硅烷偶联剂(DOWCORNINGZ-6030)在高速混合机上80℃下混合2小时。将所得混合物加入到由100重量份的聚乙烯醇缩丁醛(ButvarB-76)和800重量份的甲基乙基酮所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入200重量份的质量百分比浓度为10％的酚醛树脂(SantolinkEP560)溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
实施例5
称取导电碳黑(V-XC72，平均粒径为30nm，DBP值为174cc/100g，BET表面积为254m2/g)和氧化镍粉(INCO-A，平均粒径为6.0-10.0μm，BET表面积为60m2/g，体积电阻率为约10-5μΩ·cm)两种导电填料30重量份(两者的重量比为5∶1)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，加入3重量％的硅烷偶联剂(DOWCORNING Z-6032)在高速混合机上80℃下混合2小时。将所得混合物加入到由100重量份的聚乙烯醇缩丁醛(ButvarB-76)和800重量份的甲基乙基酮所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入100重量份质量百分比浓度为10％的酚醛树脂(SantolinkEP560)溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
图5为本实施例制备的碳阻元件表面结构的电子显微镜照片，从图4中可以看出：制备出的碳阻元件表面较为规整，无明显的裂纹、针孔等表面缺陷。
实施例6
称取V-XC605碳黑和锡粉(金海牌，平均粒径为44μm，体积电阻率为12.6μΩ·cm)两种导电填料60重量份(两者的重量比为41∶9)，真空干燥，通过球磨机进行混合后，将所得混合物加入到由100重量份的聚乙烯醇缩丁醛(ButvarB-76)和500重量份的甲基乙基酮所组成的溶液中并混合均匀，然后向其中加入100重量份的浓度为10重量％的酚醛树脂(SantolinkEP560)的甲基乙基酮溶液，混合均匀后即制备出本发明的碳油产品。
采用上述碳油，通过手动丝网印刷在刚性线路板上印刷出如图2所示的碳阻元件，在150℃下烘烤30min固化后，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
实施例7
采用V-XC605碳黑和氧化锡粉(锡业股份，平均粒径为10μm，体积电阻率为约10-4Ω·cm)两种导电填料60重量份，两者的重量比为21∶4，并加入10重量份的邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，其他工艺与实施例1相同，制得根据本发明的碳油和碳阻元件。对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
实施例8
采用V-XC605碳黑和氧化铌粉(天龙金属FNb2O5-1，平均粒径为50μm，体积电阻率为约10-2Ω·cm)两种导电填料60重量份，两者的重量比为43∶7，其他工艺与实施例1相同，制得根据本发明的碳油和碳阻元件。对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
对比例1
采用与实施例1相同的方法，所不同的是所使用的导电填料为单一的V-XC72(平均粒径为30nm，DBP值为174cc/100g，BET表面积为254m2/g)碳黑30重量份，制备出碳油和相应的碳阻元件。对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。从表2中的数据可以看出阻值的偏差较大，碳阻元件的阻值一致性较差。
对比例2
采用与实施例1相同的方法，所不同的是所使用的导电填料为单一的银粉(ECP-Ag-F1，粒径为2-4μm)30重量份，制备出碳油和相应的碳阻元件。对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。从表2中的数据可以看出阻值的偏差较大，碳阻元件的阻值一致性较差。
对比例3
将方阻值为100欧姆/平方/25μm±10％；1000欧姆/平方/25μm±10％的两种规格的碳油按照1∶4的比例进行混合后，得到本对比例的碳油。然后采用与实施例1相同的方法制得相应的碳阻元件，对其阻值进行测试，测试结果列于表2中。
图6为制备出的碳阻元件的表面结构的电子显微镜照片，从图6中可以看出：制备出的碳阻元件表面存在明显的针孔形式的表面缺陷，从而影响了碳阻元件的热稳定性和内阻的稳定性。
下面的表1为所制得的碳阻元件的尺寸数据，表2为阻值测定结果。
表1、碳阻尺寸结果
| 长度(mm) | 宽度(mm) | 厚度(μm) | |
| 实施例1、2、3 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 9-11 |
| 实施例4 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 10-11 |
| 实施例5 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
| 实施例6 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 9-10 |
| 实施例7 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
| 实施例8 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
| 对比例1 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
| 对比例2 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
| 对比例3 | 1.33-1.36 | 0.52-0.55 | 8-10 |
表2、碳阻元件阻值分布结果(单位为：Ω)
| 阻值平均值 | 偏差 | |
| 实施例1 | 492 | ±8％ |
| 实施例2 | 184 | ±6％ |
| 实施例3 | 253 | ±5％ |
| 实施例4 | 1230 | ±5％ |
| 实施例5 | 694 | ±8％ |
| 实施例6 | 323 | ±5％ |
| 实施例7 | 381 | ±5％ |
| 实施例8 | 414 | ±5％ |
| 对比例1 | 940 | ±15％ |
| 对比例2 | 32.7 | ±10％ |
| 对比例3 | 538 | ±15％ |
Claims (40)
1、一种用于制做碳阻元件的碳油，其包含导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂，其特征在于所述导电填料为碳黑与体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末的混合物。
2、根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的碳黑为乙炔碳黑、炉法碳黑、热裂解碳黑或槽法碳黑，所述碳黑的平均粒径为10-100nm，所述碳黑的DBP值为50-250cc/100g。
3、根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的金属粉末为镍、银、金、铝、锌、锡或不锈钢的粉末。
4、根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述的导电性金属化合物粉末为氧化镍、氧化锡、氧化铟、氧化铌或磷化铁的粉末。
5、根据权利要求3或4的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述金属粉末或导电性金属化合物粉末的颗粒的平均粒径范围为0.1-10μm。
6、根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂的含量为：
导电填料：20-100重量份，
树脂连接料：100重量份，
交联剂：5-25重量份，和
溶剂：200-1000重量份。
7、根据权利要求1的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于在所述导电填料中，其中电导率与所述碳油所要求的方阻值接近的导电填料为主要组分导电填料，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料为次要组分导电填料，其中主要组分导电填料的含量占总导电填料用量的70-95重量％，相应的次要组分的含量占总导电填料用量的5-30重量％。
8、根据权利要求7所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于主要组分导电填料的含量占总导电填料用量的80-90重量％，相应的次要组分导电填料的含量占总导电填料用量的10-20重量％。
9、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述树脂连接料为具有橡胶弹性的热塑性树脂，包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基醚、聚异丁基乙烯基醚，聚酯型聚氨酯和/或聚醚型氨酯。
10、根据权利要求9所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述树脂连接料为聚乙烯醇缩丁醛。
11、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、环氧-酚醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂和/或醇酸树脂。
12、根据权利要求11所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、酚醛树脂和/或蜜胺树脂。
13、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述溶剂为醇类、酮类和/或酯类有机溶剂。
14、根据权利要求13所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述醇类为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇；所述酮类为丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；所述酯类为乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸正丁基酯。
15、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于还含有钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂，该偶联剂的用量为1-40重量份。
16、根据权利要求15所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂或鳌合型钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂为氨基乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂。
17、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于还含有包括增塑剂和/或石蜡类加工助剂的添加剂，该添加剂的用量为5-20重量份。
18、根据权利要求17所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述增塑剂为乙二醇类、脂肪酸类、磷酸酯类或邻苯二甲酸酯类。
19、根据权利要求17所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
20、根据权利要求1所述的用于制做碳阻元件的碳油，其特征在于所述碳油的粘度范围为5000-20000mPa.s。
21、一种用于制做碳阻元件的碳油的制备方法，包括以下步骤：
(1)、准备碳黑，作为双组分导电填料之一；
(2)、准备体积电阻率为1.0×10-6Ω·cm至1000Ω·cm的金属粉末或导电性金属化合物粉末作为双组分导电填料之二；
(3)、根据所述碳油所需的方阻值，选择电导率与所述方阻值接近的上述(1)或(2)的一种导电填料作为主要组分导电填料，相应的用于调节碳油的方阻值的另一种导电填料作为次要组分导电填料，然后将两种导电填料按照比例混合，其中主要组分的用量占总导电填料用量的70-95重量％，相应的次要组分的用量占总导电填料用量的5-30重量％；
(4)、将所述混合后的导电填料与由树脂连接料和溶剂形成的热塑性树脂溶液混合均匀；
(5)、向步骤(4)所得混合物中加入交联剂并混合均匀以形成糊状物。
22、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于主要组分导电填料的用量占总导电填料用量的80-90重量％，相应的次要组分导电填料的用量占总导电填料用量的10-20重量％。
23、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述主要组分导电填料为碳黑。
24、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述的碳黑为乙炔碳黑、炉法碳黑、热裂解碳黑或槽法碳黑，所述碳黑的平均粒径为10-100nm，所述碳黑的DBP值为50-250cc/100g。
25、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述的金属粉末为镍、银、金、铝、锌、锡或不锈钢的粉末。
26、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述的导电性金属化合物粉末为氧化镍、氧化锡、氧化铟、氧化铌或磷化铁的粉末。
27、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述金属粉末或导电性金属化合物粉末的颗粒的平均粒径范围为0.1-10μm。
28、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述导电填料、树脂连接料、交联剂和溶剂的用量为：
导电填料：20-100重量份，
树脂连接料：100重量份，
交联剂：5-25重量份，和
溶剂：200-1000重量份。
29、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述树脂连接料为具有橡胶弹性的热塑性树脂，包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基醚、聚异丁基乙烯基醚，聚酯型聚氨酯和/或聚醚型氨酯。
30、根据权利要求29的碳油的制备方法，其特征在于所述树脂连接料为聚乙烯醇缩丁醛。
31、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、环氧-酚醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、蜜胺树脂、不饱和聚酯树脂和/或醇酸树脂。
32、根据权利要求31的碳油的制备方法，其特征在于所述交联剂为环氧树脂、酚醛树脂和/或蜜胺树脂。
33、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于所述溶剂为醇类、酮类和/或酯类有机溶剂。
34、根据权利要求33的碳油的制备方法，其特征在于所述醇类为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇；所述酮类为丙酮、甲基乙基酮或甲基异丁基酮；所述酯类为乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸正丁基酯。
35、根据权利要求21的碳油的制备方法，其特征在于在步骤(4)之前使用钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂对导电填料进行表面处理。
36、根据权利要求35的碳油的制备方法，其特征在于所述对导电填料进行表面处理包括：首先将导电填料在100-200℃下真空烘烤6-24小时，然后将导电填料与所述偶联剂的甲苯溶液在高速混合机上混合，然后将溶剂蒸发。
37、根据权利要求35的碳油的制备方法，其特征在于所述对导电填料进行表面处理包括直接将所述偶联剂加入高速运动的导电填料中进行高速混合。
38、根据权利要求35的碳油的制备方法，其特征在于所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂或鳌合型钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂为氨基乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂。
39、根据权利要求35的碳油的制备方法，其特征在于所述偶联剂的用量为导电填料总重量的2-5重量％。
40、一种由权利要求1-20所述的碳油所制作的碳阻元件。
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