[发明专利]导电复合材料及由其制备的PTC热敏元件无效
申请号: | 201110033324.1 | 申请日: | 2011-01-31 |
公开(公告)号: | CN102127287A | 公开(公告)日: | 2011-07-20 |
发明(设计)人: | 杨铨铨;刘正平;刘玉堂;高道华;王军 | 申请(专利权)人: | 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 |
主分类号: | C08L63/00 | 分类号: | C08L63/00;C08L23/06;C08L23/12;C08L27/16;C08L23/08;C08L31/04;C08L33/12;C08L33/02;C08K13/02;C08K3/14;C08K3/38;H01B1/20;H01C7/02 |
代理公司: | 上海东亚专利商标代理有限公司 31208 | 代理人: | 董梅 |
地址: | 201202 上*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 导电 复合材料 制备 ptc 热敏 元件 | ||
技术领域
本发明涉及PTC热敏元件中使用的高分子芯材,尤其是一种具有低的室温电阻率的导电复合材料及由其制备的PTC热敏元件。
背景技术
具有电阻正温度系数的导电复合材料在正常温度下可维持极低的电阻值,且具有对温度变化反应敏锐的特性,即当电路中发生过电流或过高温现象时,其电阻会瞬间增加到一高阻值,使电路处于断路状态,以达到保护电路元件的目的。因此可把具有电阻正温度系数的导电复合材料连接到电路中,作为电流传感元件的材料。此类材料已被广泛应用于电子线路保护元器件上。
具有电阻正温度系数的导电复合材料一般由至少一种结晶性聚合物和导电填料复合而成,导电填料宏观上均匀分布于所述结晶性聚合物中。聚合物一般为聚烯烃及其共聚物,例如:聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物等,而导电填料一般为碳黑、金属粉或导电陶瓷粉。对于以碳黑作导电填料的具有电阻正温度系数的导电复合材料,由于碳黑特殊的聚集体结构且其表面具有极性基团,使碳黑与聚合物的附着性较好,因此具有良好的电阻稳定性。但是,由于碳黑本身的导电能力有限,无法满足极低电阻的要求。以金属粉为导电填料的具有电阻正温度系数的导电复合材料,具有极低的电阻,但是因为金属粉容易氧化,需要对导电复合材料进行包封,以阻止因金属粉在空气中氧化而造成的电阻升高,而经过包封的PTC元件的体积不能有效降低,难以满足电子元器件小型化的要求。为得到极低的电阻值且满足电子元器件小型化的要求,逐渐趋向以金属碳化物陶瓷粉(如碳化钛)作为低阻值电阻正温度系数导电复合材料的导电填料,但添加于导电复合材料中的金属碳化物陶瓷粉的比例较大,在聚合物中分散不佳,导致其电阻无法进一步降低。本发明揭示一种导电复合材料及由其制备的PTC元件,次类导电复合材料具有良好的加工分散性,且由其制备的PTC元件具有更低的室温电阻率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种导电复合材料,尤其适用于具有低的室温电阻率的PTC热敏元件。
本发明所要解决的再一技术问题在于提供由上述导电复合材料制备的PTC热敏元件,该PTC元件具有低的室温电阻率。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是:一种导电复合材料,其中,所述的导电复合材料包含:
(a)结晶性聚合物基材,占所述导电复合材料的体积份数的15%~75%;
(b)导电填料,为一种固溶体,占所述导电复合材料的体积份数的25%~85%,其粒径为0.1μm~10μm,且体积电阻率不大于200μΩ.cm,所述导电填料分散于所述的结晶性聚合物之中;
(c)偶联剂,为钛酸酯,占导电填料体积的0.05%~5%,其结构式为:
其中,R1基团为乙基、丙基、丁基、戊基或它们的同分异构体中的一种;
X基团为羧基、磺酸基、砜基、磷酸酯基、焦磷酸酯基、亚磷酸酯基中的一种;
R2基团为己基、庚基、辛基或它们的同分异构体中的一种,Y基团为酰氧基、氨基中的一种;
1≤m≤4,1≤n≤3,m、n均为整数。
具体的,偶联剂的结构中划分成6个不同的功能区。
其中,功能区Ⅰ的作用是使无机物与钛偶联;功能区Ⅱ的作用是具有酯基转移和交联功能;功能区Ⅲ为连接钛中心的基团;功能区Ⅳ为热塑性聚合物的长链纠缠基团;功能区Ⅴ为热固性聚合物的反应基团;功能区Ⅵ代表钛酸酯的官能度。
具体的,结晶性聚合物基材的体积份数可以为15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70或75%。
导电填料的体积份数可以为25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80或85%,其粒径可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10μm。
偶联剂占导电填料体积的量可以为0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5%。
所述的结晶性聚合物基材占所述导电复合材料的体积份数优选为25%~65%,更优为30%~55%。
所述导电填料占所述导电复合材料的体积份数优选为35%~75%,更优为40%~70%。
所述导电填料的粒径优选为0.01μm~50μm,更优为0.1μm~10μm。
所述导电填料的体积电阻率优选为小于150μΩ.cm,最优为小于100μΩ.cm。
所述偶联剂的用量优选为导电填料体积的0.1%~5%,更优为0.5%~3%,最优选为0.5%~1.5%。
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