專利名稱：導(dǎo)電性聚合物及過(guò)電流保護(hù)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電性聚合物及過(guò)電流保護(hù)元件，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的導(dǎo)電性聚合物及由其制備的過(guò)電流保護(hù)元件。
背景技術(shù)：
聚合物和分散在聚合物中的導(dǎo)電填充材料組成的導(dǎo)電性聚合物以及由此導(dǎo)電性聚合物制備的具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的過(guò)電流保護(hù)元件技術(shù)已是大家所熟知的。通常，PTC導(dǎo)電性聚合物是由一種或一種以上的結(jié)晶聚合物及一導(dǎo)電填充材料組成，該導(dǎo)電填充材料均勻分散于該聚合物中。導(dǎo)電填充材料可以為聚乙烯、乙烯類共聚物、氟聚合物中的一種或其中幾種的混合物；導(dǎo)電填充材料可以為碳黑、金屬顆粒或無(wú)機(jī)陶瓷粉末。此類導(dǎo)電性聚合物的PTC特性(電阻值隨溫度上升而增加)被認(rèn)為是由于熔融時(shí)結(jié)晶聚合物的膨脹導(dǎo)致導(dǎo)電粒子所形成的導(dǎo)電通道斷開造成的。
在現(xiàn)有已公開的技術(shù)中，最普遍的是將碳黑作為導(dǎo)電填充材料，但是將碳黑作為導(dǎo)電填充材料制備的導(dǎo)電性聚合物難以得到很低的室溫電阻率，特別是將該聚合物用來(lái)制備電池(組)的過(guò)電流保護(hù)元件時(shí)，將不能器件小型化、低的室溫電阻的要求。雖然，將金屬顆粒作為導(dǎo)電填充材料可以制得較低室溫電阻率的導(dǎo)電性聚合物，但是用此類導(dǎo)電性聚合物制備的過(guò)電流保護(hù)元件，其室溫電阻的重現(xiàn)性差，具體地說(shuō)，就是通過(guò)通斷電流循環(huán)測(cè)試，元件的室溫電阻會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐步上升，直至失效。
為此，本發(fā)明公開一種具有正溫度系數(shù)特性的導(dǎo)電性聚合物材料，不僅具有十分低的室溫電阻率，并且當(dāng)用作過(guò)電流保護(hù)元件時(shí)，可以提高元件的電氣性能穩(wěn)定性，即元件的室溫電阻重現(xiàn)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有正溫度系數(shù)特性的導(dǎo)電性聚合物復(fù)合材料以及由該復(fù)合材料制備的過(guò)電流保護(hù)元件，該元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種具有正溫度系數(shù)特性的導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含(a)一種或一種以上的聚合物；(b)一種導(dǎo)電填料分散劑；(c)一種導(dǎo)電金屬填充材料；(d)一種或一種以上的碳黑。
所述的聚合物為結(jié)晶性高分子聚合物，可以為聚乙烯、乙烯類共聚物(如EBA、EMA、EVA等)、氟聚合物(如PVDF)中的一種或一種以上的混合物，該聚合物所占的重量百分比是5％～30％，優(yōu)選是5％～20％。
所述的導(dǎo)電填料分散劑可以是一種蠟，優(yōu)選為EVA蠟，該分散劑所占聚合物基體的重量百分比為1％～20％，優(yōu)選是5％～10％，分散劑可以有效地提高導(dǎo)電填料在聚合物基體中的分散均勻性。
所述的導(dǎo)電金屬填料可以為鎳粉、銀粉、金粉中的一種或其一種以上的組合物，優(yōu)選為鎳粉，更優(yōu)選為一種具有鏈珠狀結(jié)構(gòu)的鎳粉，如INCO公司的T210、T255、T287、CNP525等，該導(dǎo)電金屬填料所占的重量百分比是50％～95％，優(yōu)選是70％～90％。
為了提高元件的電氣性能穩(wěn)定性，添加適量的碳黑，所述的碳黑為通用碳黑或?qū)щ娞己谥械囊环N，也可以為一種以上的碳黑混合物，該碳黑的粒徑不大于100nm，優(yōu)選不大于80nm，更優(yōu)選不大于60nm。該碳黑所占的重量百分比是0.5％～10％，優(yōu)選是1％～5％。
再者，為增進(jìn)該具有正溫度系數(shù)特性導(dǎo)電復(fù)合材料的其它性能，本發(fā)明的導(dǎo)電復(fù)合材料可進(jìn)一步包含交聯(lián)劑、抗氧劑、非導(dǎo)電填料等。
將上述的各種成份按所述比例經(jīng)過(guò)混煉、壓合上金屬箔電極、輻照、沖片、焊上鎳片作為引出電極就可以得到所需的過(guò)電流保護(hù)元件。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于所提供的一種具有正溫度系數(shù)特性的導(dǎo)電復(fù)合材料，及由該復(fù)合材料制備的過(guò)電流保護(hù)元件，該元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
各組份按下表配比表1

將表1中的EVA-3、CNP525、N660在干式攪拌機(jī)中先進(jìn)行預(yù)混，直至顏色均勻?yàn)橹梗賹⒒旌狭霞案呙芏染垡蚁┓湃朊軣挋C(jī)中，在190℃下混煉均勻，在開煉機(jī)上拉出0.65mm左右厚度的芯材，裁成200mm×200mm的芯片，上下各放一張金屬箔，在180℃的壓機(jī)上壓成0.6mm左右厚度的復(fù)合芯片。將該復(fù)合芯片進(jìn)行電子束輻照，輻照劑量為10Mrad至100Mrad。然后將該芯片沖切或劃切成3mm×4mm的小方塊，在該小方塊正反兩面各焊上一尺寸為2.3mm×5.8mm的鎳片作為引出電極，就可以得到所需的具有正溫度系數(shù)特性的過(guò)電流保護(hù)元件。將所制的過(guò)電流保護(hù)元件進(jìn)行通斷電流測(cè)試，測(cè)試條件為6V的電壓，50A的電流，通6S，斷60S，500次循環(huán)。
比較例1表2

與實(shí)施例1相比，除了配方中沒(méi)有了導(dǎo)電填料分散劑EVA-3，制造工藝與實(shí)施例相同。
比較例2表3

與實(shí)施例1相比，除了配方中沒(méi)有了碳黑，制造工藝與實(shí)施例相同。
電性能結(jié)果見表4表4

注R0為過(guò)電流保護(hù)元件的起始室溫電阻；R500為過(guò)電流保護(hù)元件500次通斷電流循環(huán)后的室溫電阻。
發(fā)明效果從表4可以看出，根據(jù)本發(fā)明，能提供這樣一種具有正溫度系數(shù)特性的導(dǎo)電復(fù)合材料，用該復(fù)合材料制備的過(guò)電流保護(hù)元件，該元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性聚合物，其包含(a)一種或一種以上的聚合物；(b)一種導(dǎo)電填料分散劑；(c)一種導(dǎo)電金屬填充材料；(d)一種或一種以上的碳黑；其中，所述的聚合物為結(jié)晶性高分子聚合物，為聚乙烯、乙烯類共聚物、氟聚合物中的一種或一種以上的混合物，該聚合物所占的重量百分比是5％～30％；所述的導(dǎo)電填料分散劑是一種高分子蠟，該分散劑所占聚合物基體的重量百分比為1％～20％；所述的導(dǎo)電金屬填料可以為鎳粉、銀粉、金粉中的一種或其一種以上的組合物，該導(dǎo)電金屬填料所占的重量百分比是50％～95％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的乙烯類共聚物包括EBA、EMA、EVA中的一種或一種以上的組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的導(dǎo)電填料分散劑是EVA蠟，用量為占聚合物基體的重量百分比為1％～20％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的導(dǎo)電金屬填料為鎳粉，所占的重量百分比是50％～95％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的導(dǎo)電金屬填料為具有鏈珠狀結(jié)構(gòu)的鎳粉，包括INCO公司的T210、T255、T287、CNP525，所占的重量百分比是70％～90％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的氟聚合物為聚偏氟乙烯(PVDF)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的碳黑為通用碳黑或?qū)щ娞己谥械囊环N或一種以上的碳黑混合物，該碳黑的粒徑不大于100nm，該碳黑所占的重量百分比是0.5％～10％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的碳黑碳黑的粒徑不大于80nm，優(yōu)選是1％～5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種導(dǎo)電性聚合物，其特征在于所述的碳黑碳黑的粒徑更優(yōu)選不大于60nm。
10.利用權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)電性聚合物制備的過(guò)電流保護(hù)元件，將上述的各種成份依序混煉、拉片，在片材上壓合金屬箔電極、輻照、沖片成型符合尺寸要求的芯片、焊上鎳片作為引出電極而得到所需的過(guò)電流保護(hù)元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有正溫度系數(shù)(PTC)特性的導(dǎo)電性聚合物及過(guò)電流保護(hù)元件。一種導(dǎo)電性聚合物，其包含一種或一種以上的聚合物；一種導(dǎo)電填料分散劑；一種導(dǎo)電金屬填充材料；一種或一種以上的炭黑；其中，所述的聚合物為結(jié)晶性高分子聚合物，為聚乙烯、乙烯類共聚物、氟聚合物中的一種或一種以上的混合物，該聚合物所占的重量百分比是5％～30％；所述的導(dǎo)電填料分散劑是一種高分子蠟，該分散劑所占聚合物基體的重量百分比為1％～20％；所述的導(dǎo)電金屬填料可以為鎳粉、銀粉、金粉中的一種或其一種以上的組合物，該導(dǎo)電金屬填料所占的重量百分比是50％～95％。本發(fā)明所述元件不僅具有十分低的室溫電阻，并且具有高的電氣性能穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H01M2/34GK1803905SQ20051013300
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者戚靜娟, 王軍 申請(qǐng)人:上海諾迪亞電子科技有限公司