一种复合型高分子热敏电阻的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在1～50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在0.1～10μm的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在1～50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在0.1～10μm的TiC导电微米粒子粉末质量之比为0.1～1：9～9.9。本发明将尺寸在1～50nm的TiC纳米粒子加入结晶性高分子聚合物中，可以起到增强0.1～10μm的TIC微米粒子间电子传导能力的作用；并且具有优异的高温循环稳定性度。
【专利说明】一种复合型高分子热敏电阻【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热敏电阻，尤其是一种利用高分子基/纳米TiC增强填充型PTC复合材料及TiC/Ni复合镀铜箔制成的复合型高分子热敏电阻。
【背景技术】
[0002]TIC粉末填充型高分子基PTC复合材料已成为开发超低阻涡流保护组件基础材料的优选之一，原因是它的较低的阻抗，耐高溫能力和优异的耐老化性能。
[0003]数据显示，聚合物基无机纳米复合材料不仅具有纳米材料的表面效应、量子尺寸效应等性质，且能将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性，加工性及介电性能糅合在一起，从而产生许多特异的性能。目前，以纳米材料为分散相(如纳米金属，纳米氧化物，纳米陶瓷等)构成的有机基纳米复合材料日渐增多。
[0004]纳米TIC粉末具有高强度，高硬度，低热膨胀率，优良的导热导电能力和抗热震性，被广泛用作复合材料的增强体。近年来，研究发现在高分子中加入少量纳米无机材料既可以达到传统有机/无机复合材料要达到的性质，主因原因是纳米无机粉体有效的分散在高分子基材中造成总体性质的展现有别于传统材料的特性，这是因为在纳米复合材料中无机物与有机高分子两相间界面面积变大，造成两相间作用力增强的缘故。
[0005]目前市面上具有低电阻(约20mQ)的PTC导电复合材料以镍(Ni)作为导电填料，其可承受的电压仅6V。其中，如果镍不经严密保护与空气绝缘，那么经一段时间后容易氧化，导致电阻上升。另外，导电复合材料经过触发(trip)之后，其电阻再现性不好。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是:提出一种复合型高分子热敏电阻，将具有高导电导热，耐热性优良的纳米TIC粉末作为增强导电填充粒子和微米TIC粒子作为主要导电填充粒子以一定的比例加入到高分子基的聚合物中，构成高分子基/纳米TIC增强填充型PTC复合材料；并利用一种TIC/NI复合镀铜箔，用作高分子基/纳米TIC增强填充型PTC复合材料所制涡流保护组件的电极材料。
[0007]本发明所采用的技术方案为:一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在I~50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在0.1~10 μ m的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在I~50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在0.1~10 μ m的TiC导电微米粒子粉末质量之比为0.1~1:9~9.9。其中结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或其组合。
[0008]本发明所述的复合镀铜箔为TiC/Ni复合镀铜箔；其包括一 TiC镀层；所述的TiC镀层采用电镀方法形成；所述的TiC镀层中的TiC粒子尺寸为I~50nm。所述的TiC/Ni复合镀铜箔用于制作所述的热敏电阻的电极材料。[0009]本发明所述的PTC复合材料与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子间形成一稳定的纳米作用能。所述的I~50nm的TiC高导电纳米粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性相同。所述的PTC复合材料的电阻率高温循环变化率小于2。
[0010]本发明的有益效果是:本发明将尺寸在I~50nm的TiC纳米粒子加入结晶性高分子聚合物中，可以起到增强0.1~?ομπι的TIC微米粒子间电子传导能力的作用；该复合材料具有较一般TiC粉末填充高分子复合材料更为稳定的温阻变化率，主要归因于TIC纳米粒子穿插在大粒径的TIC微米粒子之间，减小了大粒径粒子间的阻抗，同时在经历高温循环后仍然保持原有的粒子密度，从而保持复合材料的阻抗在一个较为稳定的状态。并且具有优异的高温循环稳定性，主要归因于TiC纳米粒子能够有效的减少导电性聚合物层和电极板之间热膨胀系数的不匹配程度。
【具体实施方式】
[0011 ] 现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0012]实施例1
[0013]一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在5 μ m的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在5μπι的TiC导电微米粒子粉末质量之比为0.1:9.9。其中结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或其组合。
[0014]复合镀铜箔为TiC /Ni复合镀铜箔；其包括一 TiC镀层；TiC镀层采用电镀方法形成；TiC镀层中的TiC粒子尺寸为40nm。TiC/Ni复合镀铜箔用于制作所述的热敏电阻的电极材料。40nm的TiC高导电纳米粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性相同。
[0015]将混合好的材料经过高温炼胶并用铜箔压合成厚度为0.4nm的板材；再切割为3x5nm尺寸的芯片；量测芯片的阻值及高温焊接后的阻值的变化率。
[0016]实施例2
[0017]一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在5 μ m的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在5的TiC导电微米粒子粉末质量之比为0.5:9.5。其中结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或其组合。
[0018]复合镀铜箔为TiC/Ni复合镀铜箔；其包括一 TiC镀层；TiC镀层采用电镀方法形成；TiC镀层中的TiC粒子尺寸为40nm。TiC/Ni复合镀铜箔用于制作所述的热敏电阻的电极材料。40nm的TiC高导电纳米粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性相同。
[0019]将混合好的材料经过高温炼胶并用铜箔压合成厚度为0.4nm的板材；再切割为3x5nm尺寸的芯片；量测芯片的阻值及高温焊接后的阻值的变化率。
[0020] 实施例3
[0021 ] 一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在5 μ m的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在40nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在5的TiC导电微米粒子粉末质量之比为1:9。其中结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或其组合。
[0022]复合镀铜箔为TiC/Ni复合镀铜箔；其包括一 TiC镀层；TiC镀层采用电镀方法形成；TiC镀层中的TiC粒子尺寸为40nm。TiC/Ni复合镀铜箔用于制作所述的热敏电阻的电极材料。40nm的TiC高导电纳米粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性相同。
[0023]将混合好的材料经过高温炼胶并用铜箔压合成厚度为0.4nm的板材；再切割为3x5nm尺寸的芯片；量测芯片的阻值及高温焊接后的阻值的变化率。
[0024]下面结合表1做进一步的说明:
[0025]
【权利要求】
1.一种复合型高分子热敏电阻，包括作为中间层的PTC复合材料以及包覆在PTC复合材料表面的复合镀铜箔，其特征在于:所述的PTC复合材料包括至少一结晶性高分子聚合物；所述的结晶性高分子聚合物中均匀分布有至少一粒径在I?50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和一粒径在0.1?10 μ m的TiC导电微米粒子粉末；所述的粒径在I?50nm的TiC高导电纳米粒子粉末和粒径在0.1?10 μ m的TiC导电微米粒子粉末质量之比为0.1?1:9 ?9.9。
2.如权利要求1所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的结晶性高分子聚合物为高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一种或其组合。
3.如权利要求1所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的复合镀铜箔为TiC/Ni复合镀铜箔；其包括一 TiC镀层；所述的TiC镀层采用电镀方法形成；所述的TiC镀层中的TiC粒子尺寸为I?50nm。
4.如权利要求3所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的TiC/Ni复合镀铜箔用于制作如权利要求1所述的热敏电阻的电极材料。
5.如权利要求1所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的PTC复合材料与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子间形成一稳定的纳米作用能。
6.如权利要求1所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的I?50nm的TiC高导电纳米粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性与TiC/Ni复合镀铜箔内的TiC粒子的硬度、热膨胀系数以及导电性相同。
7.如权利要求1所述的一种复合型高分子热敏电阻，其特征在于:所述的PTC复合材料的电阻率高温循环变化率小于2。
【文档编号】C08L23/06GK103594215SQ201310565449
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】王海峰 申请人:兴勤（常州）电子有限公司