[发明专利]聚合物正温度系数（PPTC）主体及由其制成的装置

说明书

描述了聚合物正温度系数(PPTC)主体及由其制成的熔断器装置。在各种实施方案中，PPTC主体包括基质聚合物和包含通式M_n+1AX_n的化合物的导电填料，其中М为d区过渡金属元素，A为p区元素，X为碳或氮，且n为1、2或3。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月2日提交的题为“聚合物正温度系数(PPTC)主体及由其制成的装置”的美国专利申请号63/004,137的优先权的权益，该申请通过整体引用并入本文。

技术领域

实施方案涉及包括熔断器装置的电路保护装置领域。

背景技术

聚合物正温度系数(PPTC)装置可用作过电流或过热保护装置，以及电流或温度传感器，以及各种其他应用。在过电流或过热保护应用中，PPTC装置可被视为自复式熔断器，设计用于在诸如低电流的设计条件下工作时表现出低电阻。由于电路保护元件环境的温度升高而直接加热，或者由于流经电路保护元件的电流产生的电阻加热，可能改变PPTC装置的电阻。例如，PPTC装置可以包括聚合物材料和导电填料，所述导电填料提供由于聚合物材料的变化(例如熔融转变或玻璃化转变)而从低电阻状态转变为高电阻状态的混合物。在这样的转变温度(有时称为跳闸温度(trip temperature))下，在所述跳闸温度通常可在室温或更高的范围内时，所述聚合物基质可膨胀并破坏导电性，从而使复合材料的导电性差得多。电阻的这种变化赋予PPTC材料类似熔断器的特性，当PPTC材料冷却回至室温时，该电阻可能是可逆的。

发明内容

在一些方面，本公开内容涉及聚合物正温度系数(PPTC)主体，其包括含有以下的材料：(a)聚合物基质和(b)包含通式M_n+1AX_n的化合物的导电填料，其中М为d区过渡金属元素，A为p区元素，X为碳或氮，且n为1、2或3。

在一些实施方案中，所述p区元素可以选自IIIa、IVa、Va或VIa族元素，例如Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl和Pb。

在一些实施方案中，所述过渡金属可以是IIIb、IVb、Vb或VIb族元素，例如Ti、Sc、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf或Ta。