[发明专利]正温度系数材料组成及由其制成的过电流保护组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造过电流保护组件的正温度系数材料组成及一种正温度系数过电流保护组件，特别是涉及一种具有碳化钛颗粒的正温度系数材料组成。

背景技术

正温度系数导电性高分子组件由于具有正温度系数效应，所以可作为过电流保护组件。正温度系数导电性高分子组件包括一正温度系数导电性高分子材料及形成在该正温度系数导电性高分子材料的两相对应表面上的正、负电极。该正温度系数导电性高分子材料包括一具晶相区及非晶相区的高分子基体及一分散于该高分子基体的非晶相区而形成一连续导电路径的导电性颗粒填充物。正温度系数效应是指当该高分子基体的温度升到其熔点时，该晶相区开始融熔而产生新的非晶相区。当非晶相区增加到一程度而与原存的非晶相区相结合时，会使得该导电性颗粒填充物的导电路径形成不连续状，而造成该正温度系数导电性高分子材料的电阻急速增加，并因而形成断电。

正温度系数导电性高分子组件主要的要求是要同时具有高的正温度系数效应、高导电度、高电气稳定性、高环境稳定性。

现有的正温度系数导电性高分子材料的组成通常包括一正温度系数导电性高分子单元及一碳粉(carbon black)导电性填充物。该正温度系数导电性高分子单元通常包含一重量平均分子量范围介于50,000g/mole至300,000g/mole的聚烯烃[具有介于0.01g/10min至10g/10min的熔流速率(在190℃/2.16Kg的条件下)]与可选择地一重量平均分子量范围介于50,000g/mole至200,000g/mole的接枝型聚烯烃[具有介于0.5g/10min至10g/10min的熔流速率(在190℃/2.16Kg的条件下)]。该接枝型聚烯烃的主要功能在于增加正温度系数导电性高分子单元与电极间的接着性。

由于碳粉导电性填充物的导电度低，因此不适用于一些需要较高导电度(低电阻)的电流保护组件。在提升导电度上，虽然可通过增加具有高导电性的非碳类导电性颗粒填充物的型态(例如金属颗粒，导电性陶瓷颗粒及表面金属化颗粒等)来增加正温度系数导电性高分子组件的导电度(从原本的1.0ohm-cm或更高的体积电阻率下降至小于0.05ohm-cm的体积电阻率)，但所述非碳粉导电性填充物与正温度系数导电性高分子的物理性质差异过大，导致导电性填充物在导电性高分子基体中容易发生潜变(creeping)，致使导电性高分子正温度系数组件的电气稳定性与使用寿命因此而降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高导电性高分子正温度系数过电流组件的电气稳定性与使用寿命的正温度系数材料组成。

于是，本发明一种用于制造过电流保护组件的正温度系数材料组成，包含：一正温度系数聚合物单元；以及一导电性填充物，含多个碳化钛颗粒。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于0.3wt％的残氧含量。

所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于0.5wt％而小于1.0wt％的残氧含量。

所述碳化钛颗粒的残氧含量为通过在1700℃～2000℃下碳化一具有含钛物质与含碳物质的混合物而得到的碳化钛产物中的氧含量。

该含钛物质是择自二氧化钛、四氯化钛、氢化钛、铁钛矿、钛及前述物质的一组合。

较佳地，该含钛物质是二氧化钛。

较佳地，该含碳物质为碳黑或石墨。

该正温度系数聚合物单元包含一聚烯烃掺合物，而该聚烯烃掺合物包含高密度聚乙烯及不饱和羧酸接枝型高密度聚乙烯。而且该正温度系数聚合物单元占该正温度系数材料组成的10-30wt％，该导电性填充物占该正温度系数材料组成的70-90wt％。

该导电性填充物还包含一导电性粉末，该导电性粉末是择自于碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼、碳化钨、氮化钛、氮化锆、氮化钒、氮化铌、氮化钽、氮化铬、二硅化钛、二硅化锆、二硅化铌、二硅化钨、金、银、铜、铝、镍、表面度镍玻璃球、表面镀镍石墨、钛钽固熔体、钨钛钽铬固熔体、钨钽固熔体、钨钛钽铌固熔体、钨钛钽固熔体、钨钛固熔体、钽铌固熔体及前述物质的一组合。

较佳地，该导电性粉末是镍粉。

又，本发明一种正温度系数过电流保护组件，包含：一正温度系数材料层；及两个电极，设在该正温度系数材料层上；该正温度系数材料层具有一正温度系数材料组成，该正温度系数材料组成包含一正温度系数聚合物单元，以及一含多个碳化钛颗粒的导电性填充物，所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于0.3wt％的残氧含量。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于0.5wt％而小于1.0wt％的残氧含量。