[发明专利]新型PTC导电复合材料及其制备的PTC热敏元件

权利要求书

1.一种新型PTC导电复合材料，包括结晶性聚合物和导电填料，添加剂占总体积的0～20%，其特征在于，结晶性聚合物基材和导电填料的体积百分比为：

（a）结晶性聚烯烃基材  30～50%；

（b）经偶联剂处理的碳化钛-碳化钽-碳化钨固熔体，体积分数为50～70%，体积电阻率不大于50μΩ·cm，所述固溶体导电填料粒径为0.1μm～10μm；其中，

所述的硅烷偶联剂，占所述固溶体导电填料体积的0.5%～1%，其结构式为：

R₁-Si-R₂

式中：R₁基团为甲氧基、乙氧基、乙基甲氧基、甲基乙氧基、甲基甲氧基或它们的同分异构体中的一种；R₂基团为乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基或它们的同分异构体中的一种；

所述的结晶性聚烯烃基材为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种的混合物。

2.根据权利要求1所述的新型PTC导电复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的新型PTC导电复合材料，其特征在于：还包括添加剂，所述的添加剂为抗氧剂、辐射交联剂、分散剂、稳定剂、非导电性填料、阻燃剂、弧光抑制剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的新型PTC导电复合材料制备的PTC热敏元件，其特征在于：所述的PTC热敏元件为由两个金属箔片间夹固所述的新型PTC导电复合材料层构成在25℃的电阻率小于0.5Ω·cm的低室温电阻率的PTC热敏元件，其中，所述的两个金属箔片含粗糙表面，该粗糙表面与所述新型PTC导电复合材料层直接接触，所述两个金属箔片通过导电部件串接于被保护电路。

5.根据权利要求4所述新型PTC导电复合材料制备的PTC热敏元件，按下述步骤制备：

第一，新型PTC导电复合材料层的制备是按上述配料将结晶性聚合物、经过硅烷偶联剂处理的固溶体导电填料投入混合设备，在高于结晶性聚合物熔融温度以上的条件下进行捏合，然后，将熔融混合好的复合材料加工成为聚合物片材，通过挤出成型、模压成型或开炼机薄通拉片，制得厚度为0.1～0.5mm的片材，其中，所述的混合设备为转矩流变仪、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机；

第二，在上述聚合物片材的两面压合金属箔片，并分割成单个元件，所述单个元件具有平面形状，即有与电流流过方向垂直的两个表面，且两个表面之间的距离不大于2.0mm，其中，所述单个元件可以是任何形状，如正方形、三角形、圆形、矩形、环形或多边形，所述的金属箔片的厚度不大于0.1m的镍、铜、铝、锌及其合金的金属箔片；

第三，对单个元件进行交联，利用交联促进剂、电子束辐照或Co⁶⁰辐照来实现；

PTC元件所需的辐照剂量为1～20Mrad；

第四，后处理，在低于导电复合材料基材熔融温度的低温退火，采用80℃/-40℃高低温交变退火。