[发明专利]一种热敏电阻复合材料及其制备方法和含有该复合材料的热敏电阻

说明书

技术领域

 [0001] 本发明涉及一种热敏电阻复合材料及其制备方法和含有该复合材料的热敏电阻，属于高分子复合材料技术领域。

背景技术

具有正温度系数效应的热敏电阻（PTC）复合材料，其电阻率对温度变化极其敏感，随着温度的上升，其体积电阻率在超过某一开关温度下，急剧上升，甚至呈绝缘状态。这种特性使得由该种复合材料制成的元器件可以在电路中起到过流、过热保护的作用。这种过流过热保护装置被广泛地应用于医疗仪器、计算机、程控电话交换机、手机电池、汽车配件、家电产品、工业仪表、运载火箭、火灾报警等领域。

过电流保护用的聚合物基PTC元器件要求具有阻值低、稳定性良好、强度高等特点。而导电金属或金属化合物填充的低阻型导电复合材料，这一性能更加突出，其室温电阻率低于0.1Ω?cm，PTC强度超过8个数量级，相应得到的过流保护装置在电路中具有更低的功耗以及更灵敏的保护特性。但是，研究发现该类低阻型热敏电阻复合材料的耐电压耐电流性能相对较低，在通常使用的厚度范围内，其贴覆电极后能承受的电压电流不超过10V/5A/mm²。这样一来大大限制了该类热导电复合材料过流保护装置的应用领域以及适用范围。

例如中国专利CN1254932公开了一种热敏电阻器用的芯材，该芯材由高分子聚合物、导电填料、无机填料以及加工助剂混合而成，其配方如下（重量百分数）：高分子聚合物 34-60%，导电填料34-60%，无机填料5-20%，加工助剂1-5%。

上述芯材所用复合材料的耐电压耐电流性能相对较低，限制了该类热导电复合材料过流保护装置的应用领域以及适用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中的热敏电阻的复合材料耐电压耐电流性能较低的缺陷，从而提供一种高耐压耐流性能的热敏电阻复合材料以及制备方法和含有该复合材料的热敏电阻。

本发明提供了一种热敏电阻复合材料，该复合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、导电填料；所述填充聚合物是非极性聚合物，且其结晶度为90-100%，熔点为250-400℃，平均粒径为1-5μm。

本发明还提供了该复合材料的制备方法，该方法包括将高分子聚合物、填充聚合物和导电填料的混合物混合均匀、混炼、成型，得到复合材料。

本发明还提供了一种热敏电阻，该热敏电阻由中间的片状导电聚合物复合材料、贴覆于片状复合材料两面的金属电极箔片、电极的引出端以及外端包覆的绝缘层构成，所述导电聚合物复合材料为本发明所述的复合材料。

本发明的复合材料中的填充聚合物，可以在不影响原有导电复合材料导电性能、电性能稳定性的基础上，提高其耐电压耐电流性能拓宽其应用领域。熔点高可以增加复合材料的耐热击穿性能，同时结晶度高增加了复合材料的强度，而平均粒径为1-5μm可以很容易与其他物质混合。

具体实施方式

本发明提供了一种热敏电阻复合材料，该复合材料包括高分子聚合物、填充聚合物、导电填料；所述填充聚合物是非极性聚合物，且其结晶度为90-100%，熔点为250-400℃，平均粒径为1-5μm。

本发明的复合材料中的填充聚合物，结晶度为90-100%，增加了复合材料的强度，使其达到各种要求；熔点较高，提高了复合材料的抗击穿性能；而平均粒径较小，使其与其他物质能够更好的相溶。

根据本发明所提供的复合材料，为了使复合材料的耐压耐流性能更好，优选地，以所述复合材料的总重量为基准，所述高分子聚合物的含量为10-40wt%，所述填充聚合物的含量为5-10wt%，所述导电填料的含量为50-75wt%。

根据本发明所提供的复合材料，为了使复合材料的耐压耐流性能更好，优选地，所述填充聚合物为含氟类聚合物。更优选地，所述填充聚合物为聚四氟乙烯聚合物。

根据本发明所提供的复合材料，所述高分子聚合物为本领域公知的各种导电聚合物，优选地，所述高分子聚合物为一种聚合物或两种以上聚合物的共聚物。例如可以为聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚偏氟乙烯、聚三氯乙烯中的至少一种。

根据本发明所提供的复合材料，为了进一步提高复合材料的机械性能，优选地，所述高分子聚合物的分子量为150万以上。

根据本发明所提供的复合材料，所述导电填料为本领域公知的各种导电填料，例如可以为炭黑、石墨、金属和金属化合物粉末中的至少一种。更优选地，所述导电填料为镍粉、金粉、铁粉、银粉、碳化钛和氮化钛中的至少一种。