[发明专利]干法复合法及所得的高分子PTC热敏材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子PTC热敏材料、其制备方法以及其用途。

背景技术

众所周知，在结晶性或半结晶性高分子聚合物中添加导电因子，可表现正温度系数(Positive Temperature Coefficient即PTC)特性：电阻率在一个比较短的温度范围内可以随温度的上升而快速增加，由于高分子PTC热敏电阻器具有较低的初始阻值，并且在较快的时间内迅速增加近5个数量级，可有效防止电路发生故障，如短路、搭接、感应等情况发生时，避免电路中产生大电流对电路中其他重要元件的破坏。当电路故障排除后，热敏电阻的温度下降，其阻值有恢复到低阻值状态，不需要人工进行更换，所以高分子PTC热敏电阻又称为自恢复保险丝。

高分子PTC热敏材料所具有的这种温度开关效应可被用于电路过流保护、自控温加热器等诸多场合。如作为一次性保险丝的替代品，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；作为伴热产品，如伴热电缆在石油钻探、原油运输、化学化工、铁路运输、电信传送、园林园艺等诸多户外作业领域发挥独特的作用。

中国专利申请200510112415.9中公开了一种高分子PTC芯片多层复合制造方法。该专利申请的高分子PTC芯片多层复合结构，包括高分子PTC材料层及复合在材料层外面的电极，其中，高分子PTC材料层可以为二层或二层以上，在各高分子PTC材料层之间可以加入有铜片层。其优点是：采用此结构所制得的高分子PTC热敏电阻器芯片，能有效降低恢复后的电阻漂移。但其制备方法采用的是压制法，即：这种高分子PTC芯片多层复合结构是通过高分子芯材与表层的复合电极片压制而成。这类方法特别适合制备单片或一定数量的电子元件，但不适合制备可卷绕PTC电子元件材料。中国专利02137202.0、02137203.9、02145483.3中也公开了类似的方法。

中国专利申请200610026057也公开了一种高分子PTC热敏材料及其制备方法，其包括如下的步骤：

①按常规制备PTC热敏电阻的母料；

②将上述母料制成薄膜；

③将步骤②制得的薄膜进行表面处理，提高表面张力；

④在表面处理过的薄膜两面镀上金属电极；

⑤将镀上金属电极的薄膜进行辐照交联。

上述专利申请的方法能够制备出可卷绕的PTC产品，从而提高了产品的生产效率。但由于采用电镀的方式复合电极，设备投入较大流程比较复杂，而且常因金属电极和高分子基质的复合不够紧密，增大了热敏电阻常温下的阻值，并且难以保证金属镀层的均匀性，阻值通常在1-10Ω之间，难以达到热敏电阻mΩ级的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔软可卷绕的高分子PTC热敏材料以及能够生产这种高分子PTC热敏材料的制备方法。

为实现上述发明的目的，一方面，本发明提供了一种包括如下步骤的高分子PTC热敏材料的制备方法：

①制备高分子PTC热敏材料所需要的的薄膜基材；

②通过干法复合的方法，将步骤①制得的薄膜基材与金属箔进行复合，制得半成品的复合薄膜；

③将步骤②得到的复合薄膜在恒温室中进行时效处理；

④将步骤③得到的复合薄膜进行辐照交联。

其中，步骤①中可以将选用的母料，经过流延、拉伸、吹膜等常规的方式，制备出PTC热敏材料所需的薄膜基材。

优选地，步骤②中的干法复合的方法为粘合法，该方法可通过在薄膜基材的两侧涂上导电胶粘剂，然后与金属箔进行复合。例如，可以通过涂布机、粘胶辊以及其它的方式，在薄膜基材的两侧涂布上一层导电胶粘剂。

其中，导电胶粘剂的可以是双组分或者单组分的聚氨酯胶粘剂，其中添加了碳黑、铜粉、镍粉、银粉或其它金属粉以及聚苯胺等高分子导电填料。为了实现胶粘剂体系良好的流动性，润湿能力，需要配比好一定量的溶剂，如二甲苯、丙酮、乙酸乙酯等。涂上导电胶后，在薄膜基材的两侧复合上金属箔(电极)，制得半成品的复合薄膜。

步骤③将步骤②中得到的复合薄膜放在恒温室中恒温、恒湿一段时间后，例如1～7天，取出备用。恒温室的温度可控制在20～90℃之间。

步骤④中的辐照剂量可参考现有技术。通常将上述复合的热敏薄膜用γ射线(Co⁶⁰)或电子束辐照交联，剂量为5～100Mrad。