[发明专利]耐高电压、载荷钝感型PTC热敏电阻器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以高分子聚合物复合材料为主要原料的正温度系数热敏电阻器及其制造方法，尤其涉及一种耐高电压、载荷钝感型PTC热敏电阻器及其制造方法。

背景技术

正温度系数（positive temperature coefficient ）材料指其电阻率随温度的升高而增大。一些高分子与导电填料共混可制得具有较低的室温电阻率，随温度升高电阻率增加，且在某个温度点电阻率急剧升高的现象。具有正温度系数特性的这类材料制成热敏电阻器，已应用于电路的过流保护设置，如自恢复保险丝等。通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当由电路故障引起的大电流通过此自恢复保险丝时，其温度会突然升高到高分子晶体的熔点，高分子膨胀切断导电通路，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开路”状态，从而保护了电路中其它元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其高分子重新结晶，体积收缩，电阻值又可恢复到低阻值状态，因此也被称为可恢复保险丝。基于上述高分子热敏电阻的工作原理，在受力的情况下高分子热敏电阻由于膨胀而发挥的电阻正温度特性会受到阻碍，因此，通常情况下热敏电阻是不推荐在受力状态下使用的。但在某些特别的使用状态下，比如SMT工艺的PCB板载SMD热敏电阻元件、圆柱锂离子电池用内置式环状热敏电阻、盒装式热敏电阻等，在使用的过程中或多或少均存在一定的载荷，另外，也会有因为装配不规范从而导致PTC受力的情况发生。

与现有技术相比，本发明考虑到高分子热敏电阻实际使用过程中存在载荷的情况，采用对载荷钝感的正温度系数复合材料体系。

特殊结构的导电粒子和填料，提出在载荷条件下使用的耐高电压、载荷钝感型正温度系数热敏电阻器，所制得的正温度系数热敏电阻器在同一室温电阻率(0.5ohm/cm)下，其正温度系数受载荷（=2kgf/cm²）影响小，耐电压等级高（=32V车载电压）的载荷钝感型正温度系数热敏电阻。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种耐高电压、载荷钝感型PTC热敏电阻器。

本发明的再一目的在于：提供上述耐高电压、载荷钝感型PTC热敏电阻器的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种耐高电压、载荷钝感型PTC热敏电阻器，由高分子复合材料芯层，复合于芯层两面的导电金属箔片组成，高分子复合材料芯层由包括高分子聚合物、导电填料、电弧抑制剂、无机填料和加工助剂混合制备而成，其中： 

所述的高分子聚合物为热变形温度大于60℃（0.45MPa），维卡软化点温度>80℃，拉申屈服强度>15Mpa分子结构规整性较大的结晶性高分子聚合物，包括聚乙烯（PE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)结晶性高分子聚合物中的一种或二种以上的组合物；

所述的导电填料为球状或椭圆状半增强导电炭黑中的一种或其组合物，所述的半增强导电炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸收值小于120cc/100g，灰分含量小于0.5%；

所述的无机填料为包括纳米蒙脱土的层状矿物填料、纳米碳酸钙、微米碳酸钙、玻璃纤维中的一种或二种以上组合物；

其中，所述高分子复合材料芯层各组分按重量百分比组成如下：

高分子聚合物    35～50%    

导电填料        40～60%

其他填料        1～10%

加工助剂        0.05～5%。

所述的高分子聚合物为组合物时，以结晶度大于85%高分子聚合物为主，结晶度大于65%高分子聚合物为辅助高分子聚合物，辅助高分子聚合物中至少含有一种重均分子量超过100万的超高分子量聚乙烯。

所述的高分子聚合物的DSC半峰宽不超过10℃，且任意两种分子结构规整性较大的结晶性高分子聚合物的DSC峰值温度之差小于10℃。 

所述的高分子聚合物经表面处理或接枝马来酸酐处理，所述炭黑经硅烷类或铝酸酯偶联剂处理，其中，偶联剂处理先在200～300℃惰性气体中3～5h，然后用偶联剂处理。

所述的导电填料为低结构的炭黑，任意一种炭黑。

所述的半增强导电炭黑的粒径为80～120纳米，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值为70～120 cc/100g， BET氮气吸收法比表面积<35m²/g；灰分含量<0.5m²/g。