[发明专利]聚合物厚膜正温度系数碳组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于自调节加热器电路的聚合物厚膜(PTF)正温度系数(PTC)碳电阻器组合物。

背景技术

本领域所熟知的是，导电聚合物的电特性很多情况下取决于它们的温度。极小比例的导电聚合物表现出正温度系数(PTC)，即在特定温度下或在特定温度范围内电阻率迅速增加。表现出PTC行为的材料可用于许多应用中，其中流过电路的电流大小受控于形成电路的一部分的PTC元件的温度。

PTC电路通常用作自恒温电路，例如可在汽车等中发现的后视镜加热器和座椅加热器。它们用于代替外部恒温器。虽然它们已在这些类型的应用中使用多年，但PTC电路通常具有问题，例如电阻变化稳定性、电源开/关周期易变性以及对制造中使用的粘合剂的敏感性。所有这些问题会且确实对功能化PTC电路具有负面影响。本发明的目的是帮助减轻这些问题，从而帮助生产更有效且可靠的PTC电路。

发明内容

本发明涉及聚合物厚膜正温度系数碳电阻器组合物，包含：

(a)50-99%重量百分比的有机介质，所述有机介质包含：

(i)含氟聚合物树脂，所述含氟聚合物树脂为偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物；以及

(ii)有机溶剂，其中含氟聚合物树脂为总有机介质的10-50重量%并且溶解于有机溶剂中；以及

(b)1-50%的导电炭黑粉末，其中炭黑粉末分散于有机介质中，并且其中有机介质和导电炭黑粉末的重量百分比是基于聚合物厚膜正温度系数碳电阻器组合物的总重量计的。

可在除去所有溶剂所必需的时间和温度下加工组合物。

本发明还涉及包含经干燥以除去溶剂的本发明组合物的PTC电路，并且涉及包含此类PTC电路的制品，例如后视镜加热器和座椅加热器。

具体实施方式

本发明描述了聚合物厚膜正温度系数碳电阻器组合物及其在形成PTC加热电路中的有源PTC碳电阻器中的用途。其通常用于对总体电路提供加热。有时在有源PTC碳电阻器的顶部印刷一层包封材料并干燥。

一般来讲，厚膜组合物包含向组合物赋予适当电功能性质的功能相。功能相包含分散在有机介质中的电功能粉，所述有机介质充当用于功能相的载体。一般通过焙烧组合物来烧尽有机物并赋予电功能性质。然而，对于聚合物厚膜组合物，聚合物或树脂组分在干燥和溶剂去除后仍作为组合物的整体部分。

聚合物厚膜正温度系数碳电阻器组合物的组分在下文讨论。

有机介质

通常将树脂或聚合物添加到溶剂中以制备具有适于印刷的稠度和流变学的“有机介质”。多种惰性液体可用作有机介质。有机介质必须为使固体能够以适当的稳定性程度在其中分散的物质。介质的流变性质必须使得它们赋予组合物良好的应用性质。此类性质包括：具有适当的稳定性程度的固体分散、良好的组合物施用、适当的粘度、触变性、基底与固体适当的可润湿性、良好的干燥速率、以及足以经受粗鲁处理的干燥膜强度。

本发明使用的含氟聚合物树脂为偏二氟乙烯(VF2)和六氟丙烯(HFP)的共聚物，其赋予PTC组合物重要的性质。具体地，与其它被测试的含氟聚合物相比，发现该树脂在一般有机溶剂中的溶解度和温度稳定性不同。

偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物有助于同时实现对PTF银层和下面的基底的良好粘附性并且与PTC性能相容，即PTC电路的两个关键性质，从而不会不利地影响PTC性能。在一个实施方案中，该含氟聚合物树脂可为组合物总重量的10-50%、15-35%、或22.5-27.5%。

适用于聚合物厚膜组合物中的溶剂是本领域技术人员已知的，包括乙酸酯和萜烯，如α-或β-萜品醇，或它们与其它溶剂的混合物，如煤油、邻苯二甲酸二丁酯、丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、己二醇和高沸点醇以及醇酯。此外，在载体中可包含挥发性液体，以促进在施用在基底上之后载体的快速硬化。在本发明的多个实施方案中，溶剂可使用例如乙二醇醚、酮、酯和相似沸点（在180℃至250℃范围内）的其它溶剂，以及它们的混合物。优选的介质是基于二元酯的。对这些溶剂和其它溶剂的各种组合进行配制，以达到所需的粘度和挥发性要求。所用溶剂必须使树脂溶解。

导电粉末

本发明中使用的导电粉末为要求达到目标电阻（1-50千欧/平方）和所需PTC效应的导电碳或炭黑。其它碳粉末和/或石墨可与导电炭黑以及非导电粉末例如热解法二氧化硅结合使用。可使用其它印刷助剂。常用导电粉末例如银和金也可与碳粉末联合使用。

厚膜的施用