一种热敏电阻涂层的制备方法

1.本发明涉及电阻涂层技术领域，具体涉及一种热敏电阻涂层的制备方法。


背景技术：

2.热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(ptc)和负温度系数热敏电阻器(ntc)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(ptc)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器(ntc)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件电。热敏电阻的主要特点是:灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃)，低温器件适用于-273℃～-55℃；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1～100kω间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。
3.现有的热敏电阻涂层为了提高击穿性能，提高涂层厚度，这样就导致成本的增加以及不满足小型化需求，同时涂层在高低温、酸腐条件下，耐候性能差，基于此，本发明对其进一步的改进优化处理。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种热敏电阻涂层的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
8.步骤二：随后加入氧化铬总量5-10％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
9.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量5-10倍的分散调配液中超声分散充分；
10.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
11.步骤五：最后静压处理5-10min，静压压力为20-30mpa，再以5-10℃/min的速率将至室温，即可。
12.优选地，所述纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
13.s01：膨润土先置于膨润土总重量2-3倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于450-550℃的温度煅烧10-20min，煅烧结束，以2-3℃/min的速率将至室温；
14.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量5-10％的研磨剂，研磨充分；
15.s03：将s02的产物加入到4-8倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干
燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
16.优选地，所述盐酸溶液的质量分数为10-15％。
17.优选地，所述研磨剂的制备方法为：将2-5份羧甲基纤维素钠加入到10-15份去离子水中，然后加入1-3份硝酸钇、2-5份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
18.优选地，所述壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
19.壳聚糖10-15份、20-30份十二烷基硫酸钠溶液、1-3份硅溶胶、1-4份硬脂酸。
20.优选地，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10-15％。
21.优选地，所述步骤三中超声分散的功率为450-550w，超声时间为20-30min。
22.优选地，所述分散调配液的制备方法为：
23.将5-10份偶联剂kh560加入到10-20份去离子水中，然后加入1-3份柠檬酸、2-4份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
24.优选地，所述海藻酸钠溶液的质量分数为10-20％。
25.优选地，所述升温热处理采用6-10℃/s的速率从室温升至700-750℃，保温10-15min，然后以1-3℃/s的速率继续升温至1050-1100℃，保温处理，即可。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.本发明的电阻涂层采用氧化铬、碳酸钡、二氧化钛配合，通过纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂进行协配调节改性，纳米二氧化硅具有高比表面剂，通过膨润土在煅烧后片层间距扩张，而羧甲基纤维素钠、硝酸钇、氨水等原料配合的研磨剂对原料研磨改性，原料活性、分散性增强，而壳聚糖、十二烷基硫酸钠溶液和硅溶胶、硬脂酸配合的壳聚糖复配处理剂，能够增强膨润土、纳米二氧化硅的协调改性效果，从而电阻产品原料的耐击穿、耐候性效果增强；分散调配液采用硅烷偶联剂、海藻酸钠溶液等原料配合，增强产品原料之间的界面性效果，同时优化产品原料活性，从而在后续热处理、静压处理中，产品的性能效果进一步的改进优化。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
30.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
31.步骤二：随后加入氧化铬总量5-10％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
32.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量5-10倍的分散调配液中超声分散充分；
33.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
34.步骤五：最后静压处理5-10min，静压压力为20-30mpa，再以5-10℃/min的速率将至室温，即可。
35.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
36.s01：膨润土先置于膨润土总重量2-3倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于450-550℃的温度煅烧10-20min，煅烧结束，以2-3℃/min的速率将至室温；
37.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量5-10％的研磨剂，研磨充分；
38.s03：将s02的产物加入到4-8倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
39.本实施例的盐酸溶液的质量分数为10-15％。
40.本实施例的研磨剂的制备方法为：将2-5份羧甲基纤维素钠加入到10-15份去离子水中，然后加入1-3份硝酸钇、2-5份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
41.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
42.壳聚糖10-15份、20-30份十二烷基硫酸钠溶液、1-3份硅溶胶、1-4份硬脂酸。
43.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10-15％。
44.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为450-550w，超声时间为20-30min。
45.本实施例的分散调配液的制备方法为：
46.将5-10份偶联剂kh560加入到10-20份去离子水中，然后加入1-3份柠檬酸、2-4份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
47.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为10-20％。
48.本实施例的升温热处理采用6-10℃/s的速率从室温升至700-750℃，保温10-15min，然后以1-3℃/s的速率继续升温至1050-1100℃，保温处理，即可。
49.实施例1.
50.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
51.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
52.步骤二：随后加入氧化铬总量5％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
53.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量5倍的分散调配液中超声分散充分；
54.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
55.步骤五：最后静压处理5min，静压压力为20mpa，再以5℃/min的速率将至室温，即可。
56.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
57.s01：膨润土先置于膨润土总重量2倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于450℃的温度煅烧10min，煅烧结束，以2℃/min的速率将至室温；
58.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量5-10％的研磨剂，研磨充分；
59.s03：将s02的产物加入到4-8倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
60.本实施例的盐酸溶液的质量分数为10％。
61.本实施例的研磨剂的制备方法为：将2份羧甲基纤维素钠加入到10份去离子水中，然后加入1份硝酸钇、2份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
62.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
63.壳聚糖10份、20份十二烷基硫酸钠溶液、1份硅溶胶、1份硬脂酸。
64.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为10％。
65.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为450w，超声时间为20min。
66.本实施例的分散调配液的制备方法为：
67.将5份偶联剂kh560加入到10份去离子水中，然后加入1份柠檬酸、2份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
68.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为10％。
69.本实施例的升温热处理采用6℃/s的速率从室温升至700℃，保温10min，然后以1℃/s的速率继续升温至1050℃，保温处理，即可。
70.实施例2.
71.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
72.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
73.步骤二：随后加入氧化铬总量10％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
74.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量10倍的分散调配液中超声分散充分；
75.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
76.步骤五：最后静压处理10min，静压压力30mpa，再以10℃/min的速率将至室温，即可。
77.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
78.s01：膨润土先置于膨润土总重量3倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于550℃的温度煅烧20min，煅烧结束，以3℃/min的速率将至室温；
79.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量10％的研磨剂，研磨充分；
80.s03：将s02的产物加入到8倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
81.本实施例的盐酸溶液的质量分数为15％。
82.本实施例的研磨剂的制备方法为：将5份羧甲基纤维素钠加入到15份去离子水中，然后加入3份硝酸钇、5份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
83.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
84.壳聚糖15份、30份十二烷基硫酸钠溶液、3份硅溶胶、4份硬脂酸。
85.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为15％。
86.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为550w，超声时间为30min。
87.本实施例的分散调配液的制备方法为：
88.将10份偶联剂kh560加入到20份去离子水中，然后加入3份柠檬酸、4份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
89.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为20％。
90.本实施例的升温热处理采用10℃/s的速率从室温升至750℃，保温15min，然后以3
℃/s的速率继续升温至1100℃，保温处理，即可。
91.实施例3.
92.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
93.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
94.步骤二：随后加入氧化铬总量7.5％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
95.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量7.5倍的分散调配液中超声分散充分；
96.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
97.步骤五：最后静压处理7.5min，静压压力为25mpa，再以7.5℃/min的速率将至室温，即可。
98.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
99.s01：膨润土先置于膨润土总重量2.5倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于500℃的温度煅烧15min，煅烧结束，以2.5℃/min的速率将至室温；
100.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量7.5％的研磨剂，研磨充分；
101.s03：将s02的产物加入到6倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
102.本实施例的盐酸溶液的质量分数为12.5％。
103.本实施例的研磨剂的制备方法为：将3.5份羧甲基纤维素钠加入到12.5份去离子水中，然后加入2份硝酸钇、3.5份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
104.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
105.壳聚糖12.5份、25份十二烷基硫酸钠溶液、2份硅溶胶、2.5份硬脂酸。
106.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为12.5％。
107.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为500w，超声时间为25min。
108.本实施例的分散调配液的制备方法为：
109.将7.5份偶联剂kh560加入到15份去离子水中，然后加入2份柠檬酸、3份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
110.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为15％。
111.本实施例的升温热处理采用8℃/s的速率从室温升至725℃，保温12.5min，然后以2℃/s的速率继续升温至1060℃，保温处理，即可。
112.实施例4.
113.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
114.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
115.步骤二：随后加入氧化铬总量6％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
116.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量6倍的分散调配液中超声分散充分；
117.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
118.步骤五：最后静压处理6min，静压压力为22mpa，再以6℃/min的速率将至室温，即可。
119.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
120.s01：膨润土先置于膨润土总重量2.2倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于460℃的温度煅烧12min，煅烧结束，以2.2℃/min的速率将至室温；
121.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量6％的研磨剂，研磨充分；
122.s03：将s02的产物加入到5倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
123.本实施例的盐酸溶液的质量分数为11％。
124.本实施例的研磨剂的制备方法为：将3份羧甲基纤维素钠加入到2份去离子水中，然后加入2份硝酸钇、3份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
125.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
126.壳聚糖11份、22份十二烷基硫酸钠溶液、1.2份硅溶胶、2份硬脂酸。
127.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为12％。
128.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为460w，超声时间为22min。
129.本实施例的分散调配液的制备方法为：
130.将6份偶联剂kh560加入到12份去离子水中，然后加入2份柠檬酸、3份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
131.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为12％。
132.本实施例的升温热处理采用7℃/s的速率从室温升至710℃，保温12min，然后以2℃/s的速率继续升温至1060℃，保温处理，即可。
133.实施例5.
134.本实施例的一种热敏电阻涂层的制备方法，包括以下步骤：
135.步骤一：将氧化铬、碳酸钡、二氧化钛按照重量比3:1:2混合，备用；
136.步骤二：随后加入氧化铬总量9％的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，搅拌均匀；
137.步骤三：将步骤二产物加入到步骤二产物总重量9倍的分散调配液中超声分散充分；
138.步骤四：将步骤三水洗、干燥，先升温热处理，得到热处理体；
139.步骤五：最后静压处理8min，静压压力为28mpa，再以9℃/min的速率将至室温，即可。
140.本实施例的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂的制备方法为：
141.s01：膨润土先置于膨润土总重量2.8倍的盐酸溶液中搅拌均匀，随后水洗、干燥，再于540℃的温度煅烧18min，煅烧结束，以2.8℃/min的速率将至室温；
142.s02：将纳米二氧化硅、s01的膨润土产物按照重量比2:5混合均匀，然后加入纳米二氧化硅总量9％的研磨剂，研磨充分；
143.s03：将s02的产物加入到7倍的壳聚糖复配处理剂中，搅拌充分，最后水洗、干燥，得到纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
144.本实施例的盐酸溶液的质量分数为14％。
145.本实施例的研磨剂的制备方法为：将4份羧甲基纤维素钠加入到14份去离子水中，然后加入2.8份硝酸钇、4份氨水，搅拌均匀，得到研磨剂。
146.本实施例的壳聚糖复配处理剂包括以下重量份原料：
147.壳聚糖14份、28份十二烷基硫酸钠溶液、2份硅溶胶、3份硬脂酸。
148.本实施例的十二烷基硫酸钠溶液的质量分数为14％。
149.本实施例的步骤三超声分散充分的功率为520w，超声时间为28min。
150.本实施例的分散调配液的制备方法为：
151.将9份偶联剂kh560加入到18份去离子水中，然后加入2份柠檬酸、3份海藻酸钠溶液，搅拌均匀，得到分散调配液。
152.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为18％。
153.本实施例的升温热处理采用8℃/s的速率从室温升至745℃，保温14min，然后以2℃/s的速率继续升温至1090℃，保温处理，即可。
154.对比例1.
155.与实施例3不同是未添加纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂。
156.对比例2.
157.与实施例3不同是纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂制备中未加入研磨剂。
158.对比例3.
159.与实施例3不同是研磨剂制备中未加入硝酸钇。
160.对比例4.
161.与实施例3不同是纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂采用纳米二氧化硅、膨润土按照2：5直接混合代替。
162.对比例5.
163.与实施例3不同是纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂制备中膨润土采用石墨烯代替。
164.对比例6.
165.与实施例3不同是未采用分散调配液处理。
166.对比例7.
167.与实施例3不同是未采用静压处理。
168.施加交流电压，测试1min涂层不击穿的承受最大电压值，同时在-40℃/30min-125℃/30min的冷热交变，循环数，涂层开裂。
169.实施例1-5及对比例1-6性能测量结果如下
[0170][0171][0172]
从实施例1-5及对比例1-7中得出，本发明实施例3的产品在0.35涂层厚度下，具有优异的涂层耐压、循环数性能；
[0173]
从对比例1-6中可看出，未添加纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂产品的性能显著降低，同时纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂制备中膨润土采用石墨烯代替、纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂采用纳米二氧化硅、膨润土按照2：5直接混合代替，产品性能均有变差趋势，纳米二氧化硅、膨润土产品的原料选用，对产品的性能改进显著；纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂制备中未加入研磨剂、研磨剂制备中未加入硝酸钇，产品的性能变差，研磨剂的选用和优化，对产品的性能改进有增进效果，只有采用本发明的方法制备的纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂对产品的性能优化效果最好。
[0174]
将测试的产品置于2-5％的盐酸环境中放置24h后，然后性能测试；
[0175][0176][0177]
本发明的产品，未添加纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂，产品置于2-5％的盐酸环境中放置24h后，产品的稳定性能显著降低，纳米二氧化硅协配膨润土调节改性剂对产品的酸腐稳定性具有重要改进效果，同时本发明的产品具有优异的耐击穿、耐酸腐、耐候性能。
[0178]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0179]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。