CN1805069B - 一种改进型高分子ptc热敏电阻器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改进型高分子PTC热敏电阻器及其制造方法。本发明一种改进型高分子PTC热敏电阻器，有由高分子聚合物、导电填料、纤维填料、无机非导电填料以及助剂混合制得的高分子芯材，在高分子芯材表面贴覆金属电极部分，其中，在高分子芯材内填充有高长径比的纤维填料。所述的一种改进型高分子PTC热敏电阻器的制造方法是：将由高分子聚合物、导电填料、纤维填料、无机非导电填料以及助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成芯材后，通过压机将金属电极片复合在一起；再将此复合片材用γ射线(Co60)或电子辐照交联，剂量为5～100Mrad，然后将片材切割成规定尺寸的小片，再将其插片、包封，即可制得高分子PTC热敏电阻器。本发明与现有技术相比，增强了材料的耐电压能力及电阻稳定性。
Description
所属技术领域
本发明涉及以导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件及其制造方法，尤其是涉及一种改进型高分子PTC热敏电阻器及其制造方法。
背景技术
填充导电粒子的结晶或半结晶高分子复合材料，可表现出正温度系数PTC(positive temperature coefficient)现象。也就是说，在一定的温度范内，其自身的电阻率会随温度的升高而增大。这些结晶或半结晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯，以及它们的共聚物。导电粒子包括碳黑、石墨、碳纤维、金属粉末，其中，所述的金属粉末包括如银粉、铜粉、铝粉、镍粉、不锈钢粉等。在较低的温度时，这类导体呈现较低的电阻率，而当温度升高到其高分子聚合物熔点以上，也就是所谓的“关断”温度时，电阻率急骤升高。具有PTC特性的这类导电体已制成热敏电阻器，应用于电路的过流保护设置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到“关断”温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开路”状态，从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。
高分子PTC热敏电阻器作为一次性保险丝的替代品，已广泛地应用到通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。对于通信用高分子PTC热敏电阻器所面临的问题是要求能够承受较高的电压，且电阻稳定性较好。而目前的高分子PTC材料有耐电压等级不够，易出现通电后电阻漂移严重或高电压击穿的现象，给使用带来潜在的隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述技术存在的缺陷而提供一种高耐电压等级、高电阻稳定性的改进型高分子PTC热敏电阻器及其制造工艺。
本发明目的可通过下述技术方案实现：一种改进型高分子PTC热敏电阻器的制造方法，采用以下技术方案：
这种改进型高分子PTC热敏电阻器，在高分子芯片的现有配料中再填有高长径比的纤维填料。
该纤维填料的长径比从5到100。
所述的高长径比的纤维填料可以是无碱玻璃纤维，或导电玻璃纤维，或无机晶须填料。
一种改进型高分子PTC热敏电阻器的制造方法，其特征在于将由高分子聚合物、导电填料、纤维填料、无机非导电填料以及各种助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成芯材后，通过压机将表面金属电极片热压复合于一起；再将此复合片材用γ射线(Co60)或电子辐照交联，剂量为5～100Mrad，然后将片材切割成规定尺寸的小片，经插片、环氧包封，即可制得高分子PTC热敏电阻器。
本发明与现有技术相比，于芯材内添加高长径比的纤维填料，提高PTC在耐压过程中承受高温的能力，从而提高耐电压等级及增加耐压电阻稳定性。
具体实施方式
实施例1：
将由高分子聚合物、导电填料、无碱玻璃纤维(玻璃纤维短切原丝，直径14um，长1mm)、无机非导电填料以及各种助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成厚1.2 mm的芯材后，通过压机将二张金属电极片于180℃、在3-7MPa复合压力下复合在一起。在真空烘箱中80℃热处理16小时后，用γ射线(Co60)辐照，剂量为20Mrad，然后再用冲床冲制成5.5mm*5.5mm大小的小片，再经插片、环氧包封即可制成常温零功率电阻10Ω的高分子PTC热敏电阻器。
用本发明方法制得的产品在3安培电流情况下可耐电压300伏。在250V/3A初始条件下耐压1小时电阻变化小于20％。
实例2：
将由高分子聚合物、导电填料、表面镀铝导电玻璃纤维(直径25-33um，铝层厚度2-7um，长1um左右)、无机非导电填料以及各种助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成厚2.5mm的芯材后，通过压机将二张金属电极片于180℃、在5-10MPa复合压力下复合在一起。在真空烘箱中80℃热处理16小时后，用电子束辐照，剂量为20Mrad，然后再用冲床冲制成7.9mm*13.0mm大小的小片，再经插片、环氧包封即可制成常温零功率电阻7Ω的高分子PTC热敏电阻器。
用本发明方法制得的产品在9安培电流情况下可耐电压500伏。在600V/1A初如条件下耐压1小时电阻变化小于15％。
实例3：
将由高分子聚合物、导电填料、硅灰石晶须(直径6um，长径比6-8左右)、无机非导电填料以及各种助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成厚2.5mm的芯材后，通过压机将二张金属电极片于180℃、在5-10MPa复合压力下复合在一起。在真空烘箱中80℃热处理16小时后，用γ射线(Co60)辐照，剂量为20Mrad，然后再用冲床冲制成7.9mm*13.0mm大小的小片，再经插片、环氧包封即可制成常温零功率电阻4Ω的高分子PTC热敏电阻器。
用本发明方法制得的产品在9安培电流情况下可耐电压500伏。在600V/1A初如条件下耐压1小时电阻变化小于15％。
Claims (2)
1.一种改进型高分子PTC热敏电阻器，有由高分子聚合物、导电填料、纤维填料、无机非导电填料以及助剂混合制得的高分子芯材，在高分子芯材表面贴覆金属电极部分，其特征在于：在高分子芯材内填充有高长径比的纤维填料，所述的纤维填料是无碱玻璃纤维、导电玻璃纤维或无机晶须材料中的一种或一种以上的组合物，所述纤维填料的长径比为5-100。
2.针对权利要求1所述的一种改进型高分子PTC热敏电阻器的制造方法，将由高分子聚合物、导电填料、纤维填料、无机非导电填料以及助剂通过混炼设备密炼机与开炼机熔融混合成芯材后，通过压机将金属电极片复合在一起；再将此复合片材用γ射线Co60或电子辐照交联，剂量为5～100Mrad，然后将片材切割成规定尺寸的小片，再将其插片、包封，即可制得高分子PTC热敏电阻器。
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