[发明专利]PTC热敏电阻基材、PTC热敏电阻及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PTC( Positive Temperature Coefficient,正温度系数)热敏电阻基材、应用该基材的PTC热敏电阻，以及该基材和PTC热敏电阻的制备方法。本发明PTC热敏电阻主要应用于环境条件比较苛刻的汽车领域电机的过流保护，同时也可用于环境温度较高的一些其他特殊领域。

背景技术

以高分子树脂为基材制作的PTC( Positive Temperature Coefficient,正温度系数)热敏电阻器已广泛应用于电路中的过流保护。在结晶性树脂中加入导电粒子所制备的材料能表现出一种正温度系数的特性即PTC效应，即在正常温度下，材料呈现出低阻值状态，而当温度升高到高分子树脂熔点附近时，阻值呈现突变跃迁。根据PTC效应制作的热敏电阻应用在电路中，就可以对电路进行有效的保护。

在通常情况下，电路中的电流较小，流经热敏电阻的电流产生的热量与向外界环境散发出去的热量达至平衡时，热敏电阻处于低阻值的状态。当有故障电流通过时，产生的热量远大于散发出去的热量，从而导致热敏电阻的温度的升高。当温度达到高分子树脂的熔点附近时，芯片的阻值突升，使电路中的电压基本上全部加载到热敏电阻上，限制了电流的通过，从而保护了电路。当故障电流消失以后，热敏电阻的温度下降，而阻值也随之降低至初始值附近，电路又恢复到正常状态。

由于，现在常规的高分子PTC元件，在温度达到85℃以上时已无法正常工作，因为，目前所使用的高分子材料大都是高密度聚乙烯，其熔点只有130℃左右，从而限制了PTC材料的应用范围，而PA（polyamide，聚酰胺）、POM（Polyfounoldehyde ResinPolyox Mothylene Resin，聚甲醛树脂）、PET（Polythylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PBT（polybutylece terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯）、PEEK（POLYETHERETHERKETONE，聚醚醚酮）、 PPS（Phenylene sulfide，聚苯硫醚）、PVDF（poiy vinylidene fluoride，聚偏氟二乙烯）等树脂的熔点大都在170℃以上，故以其做为载体树脂就可以应用在条件更加苛刻的高温环境中。因此，有必要开发能够在125℃左右仍然能正常工作的PTC元件。

目前，耐高温PTC元件基本上是以PVDF作为高温料的载体树脂，但是由于PVDF在加工过程及在使用过程中有可能微量的分解，其主要分解产物为有毒的氟化氢和氟碳有机化合物，从而，对于环境造成破坏，使用范围受到了一定的限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：克服现有的PTC元件在高温环境下不能正常工作，以及目前以PVDF为载体的高温PTC元件，在加工及应用过程中可能产生的有毒有害气体，对人员及环境造成破坏的缺陷，提供一种可以耐高温、无毒无害、PTC强度高、具有优良的阻值稳定性的PTC热敏电阻及其制备方法。

为解决上述问题，本发明提出以下技术方案：一种PTC热敏电阻的基材，其由下述重量配比的组分组成：聚酰胺树脂100 份；导电粒子80~150份；惰性填料20~100份；交联剂0.5~3份；成核剂0~1份；敏化剂0.5~5份；抗氧剂0.5~3份；润滑剂0.5~2份；偶联剂0~2份；上述聚酰胺类树脂是下列物质中的一种或者其中多种的混合物：聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚己内酰胺、聚辛酰胺、聚壬酰胺、聚癸二酰己二胺、聚癸二酸癸二胺、聚己二酸己二胺；上述导电粒子是炭黑、石墨、金属粒子或导电陶瓷，上述金属粒子是金、银、铜、铝、镍以及其金属氧化物，上述导电陶瓷是碳化钨、碳化钛；上述惰性填料是金属的氧化物、金属的氢氧化物、碳酸钙、二氧化硅或滑石粉；上述交联剂是有机过氧化物、偶氮化合物、联苄交联剂或双马来酰亚胺；上述成核剂是粒径小于40μm的无机填料粉末，或者是苯甲酸或苯二甲酸及其碱金属盐，或者是过渡金属元素的氟化物；上述敏化剂是多官能团丙烯酸酯反应单体；上述抗氧剂是下列物质中的一种或者其中多种的复配：胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、酯类抗氧剂；上述润滑剂是脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类或有机硅化合物；上述偶联剂是硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、锆酸酯类偶联剂。

优选地，上述敏化剂是下列物质中的一种或者其中多种的混合物：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯。