[发明专利]具有双PTC效应的过电流保护元件在审
申请号: | 201310502041.6 | 申请日: | 2013-10-23 |
公开(公告)号: | CN103531318A | 公开(公告)日: | 2014-01-22 |
发明(设计)人: | 曹清华;孙天举;刘正平 | 申请(专利权)人: | 上海长园维安电子线路保护有限公司 |
主分类号: | H01C7/13 | 分类号: | H01C7/13;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: | 具有 ptc 效应 电流 保护 元件 | ||
技术领域
本发明涉及一种具有双PTC效应的过电流保护元件。
背景技术
由聚合物基体和导电填料共混得到的聚合物基导电复合材料,其电阻与温度通常具有非线性关系,其关系曲线通常称为R-T曲线。随着温度的升高,聚合物基体的热膨胀导致导电颗粒间间距增大,使得材料的体积电阻率增大,而当外界温度接近聚合物基体熔点时,此时基体热膨胀最为显著,导电颗粒间距被急剧拉大,因此,导电复合材料的体积电阻率会出现几个数量级的增大,即出现PTC(电阻正温度系数)效应。这类聚合物导电复合材料在电子线路保护元件、加热器、传感器等领域有诸多应用。
对于电子线路保护元件,一般来说希望有尽可能低的室温电阻和尽可能高的PTC强度。而对于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯等相对低熔点聚合物,难以在很低的室温电阻下获得足够高的PTC强度;制备成电子线路保护器件后,在保护过程中自身很容易出现烧片烧毁等现象。而高密度聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯等相对高熔点聚合物,在很低的室温电阻下其PTC强度也往往较高;但是将其制备成电子线路保护元件后,由于其R-T转折温度较高,很难在低温时及时触发保护。
发明内容
本发明目的在于:提供一种具有双PTC效应的过电流保护元件。
为达到上述发明目的,本发明提供一种技术方案为:一种具有双PTC效应的过电流保护元件,包括金属电极和PTC芯材,所述PTC芯材为具有正温度系数效应的聚合物基导电复合材料薄层,所述PTC芯材由聚合物基体和导电填料混合而成,所述PTC芯材包括至少两层不同熔点的具有正温度系数效应的聚合物基导电复合材料薄层,一层为电阻-温度关系曲线(R-T曲线)低转折温度薄层,另一层为电阻-温度关系曲线高转折温度薄层,所述两层不同熔点的聚合物基导电复合材料薄层采取串联方式进行联接;所述R-T低转折温度薄层所采用的聚合物基体熔点比R-T高转折温度薄层所采用的聚合物基体的熔点低,其中,
所述电阻-温度关系曲线低转折温度薄层所采用的聚合物基体熔点比电阻-温度关系曲线高转折温度薄层所采用的聚合物基体的熔点低;
所述电阻-温度关系曲线低转折温度薄层中聚合物基体占总体积分数的20-70%,导电填料占总体积分数的30-80%;
所述电阻-温度关系曲线高转折温度薄层聚合物基体占总体积分数的20-70%,导电填料占总体积分数的30-80%。
本发明工作原理是:当电子线路中出现过电流故障时,首先触发R-T低转折温度薄层动作,起到一级保护作用,在其保护程度不够甚至失效时,R-T低转折温度薄层的热效应可以迅速触发R-T高转折温度薄层动作,起到二级保护作用,以避免过电流保护元件发生烧片烧毁和在较低温时不能及时触发保护。
在上述方案基础上,所述的电阻-温度关系曲线低转折温度薄层和电阻-温度关系曲线高转折温度薄层之间直接通过热熔连接,或者,在所述的电阻-温度关系曲线低转折温度薄层和电阻-温度关系曲线高转折温度薄层之间设一金属薄层,二层不同熔点的所述电阻-温度关系曲线低转折温度薄层和电阻-温度关系曲线高转折温度薄层通过热复合连接在该金属薄层的正反两面。
在上述方案基础上,所述R-T曲线低转折温度薄层中的聚合物基体是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的任意一种或几种。
所述R-T曲线低转折温度薄层中的导电填料是炭黑、碳纤维、金属粉末和金属纤维中的任意一种或几种。
在上述方案基础上,所述R-T曲线高转折温度薄层中的聚合物基体是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯和聚偏氟乙烯中的任意一种或几种的组合。
所述R-T曲线高转折温度薄层中的导电填料是炭黑、碳纤维、金属粉末和金属纤维中的任意一种或几种。
在上述方案基础上,所述PTC芯材与金属电极采用热熔方法进行连接。
本发明的具有双PTC效应的过电流保护元件的功能,当电子线路中出现过电流故障时,首先触发R-T低转折温度薄层动作,起到一级保护作用,在其保护程度不够甚至失效时,R-T低转折温度薄层的热效应可以迅速触发R-T高转折温度薄层动作,起到二级保护作用,从而有效的保证电子线路安全。
附图说明
图1是本发明实施例1和2的结构示意图;
图2本发明实施例1的过电流保护元件的电阻-温度曲线图;
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