聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于自調節(jié)加熱器電路的聚合物厚膜（PTF)正溫度系數(shù)（PTC)碳電阻 器組合物。這種組合物可用作PTF銀導體組合物上的絲網印刷層。
【背景技術】
[0002] 本領域所熟知的是，導電聚合物的電特性很多情況下取決于它們的溫度。極小比 例的導電聚合物表現(xiàn)出正溫度系數(shù)（PTC)，即在特定溫度下或在特定溫度范圍內電阻率迅 速增加。表現(xiàn)出PTC行為的材料可用于許多應用中，其中流過電路的電流大小受控于形成 電路的一部分的PTC元件的溫度。
[0003] PTC電路通常用作自恒溫電路，諸如在汽車等中發(fā)現(xiàn)的后視鏡加熱器和座椅加熱 器。它們用于代替外部恒溫器。雖然它們已在這些類型的應用中使用多年，但PTC電路通 常具有問題，諸如電阻變化穩(wěn)定性、電源開/關周期易變性以及對制造中使用的粘合劑的 敏感性。所有這些問題會且確實對功能化PTC電路具有負面影響。本發(fā)明的目的是幫助減 輕這些問題，從而幫助生產更有效且可靠的PTC電路。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明涉及聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳電阻器組合物，基本上由以下組成：
[0005] (a) 50至99重量百分比的有機介質，所述有機介質由以下組成：
[0006] (i)含氟聚合物樹脂，所述含氟聚合物樹脂由偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物組 成；和
[0007] (ii)有機溶劑，所述有機溶劑由磷酸三乙酯組成，其中含氟聚合物樹脂占有機介 質的總重量的10至50重量百分比并且溶解于有機溶劑中；以及
[0008] (b) 1至50重量百分比的導電碳粉末，其中導電碳粉末分散于有機介質中，并且其 中有機介質和導電碳粉末的重量百分比是基于聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳電阻器組合物的 總重量計的。
[0009] 可在除去所有溶劑所必需的時間和溫度下加工所述組合物。
[0010] 本發(fā)明還涉及包含經干燥以除去溶劑的本發(fā)明的組合物的PTC電路，涉及用于形 成此類PTF電路的方法，并且涉及包含此類PTC電路的制品，例如后視鏡加熱器和座椅加熱 器。
【具體實施方式】
[0011] 本發(fā)明描述用于PTC加熱電路的聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳電阻器組合物。其通常 用于對總體電路提供加熱。有時在有源PTC碳電阻器的頂部印刷一層包封材料并干燥。
[0012] 本發(fā)明中使用的含氟聚合物樹脂為偏二氟乙烯（VF2)和六氟丙烯（HFP)的共聚物 (VF2/HFP)。與所測試的其他含氟聚合物相比，含氟聚合物樹脂提供具有改善的電阻率偏移 的漿料。所用溶劑為磷酸三乙酯。含氟聚合物樹脂（VF2/HFP)和磷酸三乙酯溶劑的組合提 供具有甚至更低的電阻率偏移的碳電阻器和具有穩(wěn)定性改善的漿料。
[0013] -般來講，厚膜組合物包含向組合物賦予適當電功能性質的功能相。功能相包含 分散于有機介質中的電功能粉，所述有機介質充當功能相的載體。一般來講，通過焙燒組合 物來燒盡有機物并賦予電功能性質。然而，對于聚合物厚膜組合物，聚合物或樹脂組分在干 燥和去除溶劑后仍作為組合物的整體部分。
[0014] 厚膜包封劑組合物的主要組分為包含聚合物樹脂和溶劑的有機介質。
[0015] 聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳電阻器組合物的組分在下文討論。
[0016] 有機介質
[0017] 將聚合物樹脂添加到溶劑中以制備具有適于印刷的稠度和流變特性的"有機介 質"。有機介質必須為使固體能夠以適當?shù)姆€(wěn)定性程度在其中分散的物質。介質的流變性 質必須使得它們賦予組合物良好的應用性質。此類性質包括：具有適當?shù)姆€(wěn)定性程度的固 體分散、良好的組合物施涂、適當且相對穩(wěn)定的粘度、觸變性、基底與固體適當?shù)目蓾櫇裥浴?良好的干燥速率、以及足以抵擋粗糙處理的干燥膜強度。
[0018] 本發(fā)明使用的含氟聚合物樹脂（VF2/HFP)為偏二氟乙烯（VF2)和六氟丙烯（HFP) 的共聚物并且賦予PTC組合物重要的性質。具體地，與其他被測試的含氟聚合物相比，發(fā)現(xiàn) 該樹脂在溶劑中的溶解度和溫度穩(wěn)定性不同。偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物有助于同時 實現(xiàn)對PTF銀層和下面的基底的良好粘附性并且與PTC性能相容，即PTC電路的兩個關鍵 性質，從而將不會不利地影響PTC性能。在一個實施例中，這種含氟聚合物樹脂可以占有機 介質總重量的10至50重量百分比（重量％ )、25至45重量％、或30至40重量％。
[0019] 聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳電阻器組合物中使用的溶劑為磷酸三乙酯。
[0020] 包含本發(fā)明的PTFPTC組合物的PTC電路隨時間推移的電阻率偏移大大減小并且 該組合物的粘度隨時間推移顯示出較小變化。
[0021] 本發(fā)明的PTFPTC組合物具有50至99重量百分比的有機介質。在一個實施例中， 本發(fā)明的PTFPTC組合物具有80至95重量百分比的有機介質。
[0022] 導電粉末
[0023] 本發(fā)明的PTFPTC組合物中使用的導電粉末為要求達到目標電阻（1-50千歐/平 方）和所需PTC效應的導電碳或炭黑。可使用其他碳粉末和/或石墨。常用導電粉末諸如 銀和金也可與碳粉末結合使用。
[0024] 本發(fā)明的PTFPTC組合物具有1至50重量百分比的導電碳粉末。在一個實施例 中，本發(fā)明的PTFPTC組合物具有5至20重量百分比的導電碳粉末。
[0025] 厚臘的施涂
[0026] 通常將聚合物厚膜組合物（也稱為"漿料"）沉積在氣體和水分不可滲透的基底 上，如聚酯?；滓部蔀橛伤苄云呐c沉積在其上的任選的金屬或電介質層的組合組成的 復合材料片材。
[0027] 優(yōu)選地通過絲網印刷進行PTFPTC組合物的沉積，但也可使用其他沉積技術，諸如 孔版印刷、注射式滴涂或其他涂覆技術。在絲網印刷的情況下，篩網的目尺寸控制沉積的厚 膜的厚度。
[0028] 通過在140°C下暴露于熱通常10至15分鐘來干燥沉積的厚膜，即除去溶劑。
[0029] 在一個實施例中，PTFPTC碳電阻器組合物用作PTF銀組合物諸如DuPont5064銀 導電油墨（DuPontCo. ,Wilmington,DE)的頂部上的絲網印刷層。
[0030] 將通過給出實際實例，對本發(fā)明進行更為詳細的討論。然而，本發(fā)明的范圍并不以 任何方式受到該實際實例的限制。
[0031] 實例1和比較實驗A&