專利名稱：含有低分子量聚乙烯加工助劑的ptc導(dǎo)電組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及聚合的正溫度系數(shù)(PTC)組合物和PTC電氣裝置(electrical PTC devices)。特別是，本發(fā)明涉及的聚合物PTC組合物含有低分子量聚乙烯加工助劑，其適用于高溫。
背景技術(shù)：
眾所周知，在電子工業(yè)領(lǐng)域，含有導(dǎo)電聚合物組合物的電氣裝置顯示PTC效應(yīng)并具有許多應(yīng)用，作為非限制性的例子，它們包括用作恒溫加熱器、熱敏元件、低功率的電路保護(hù)器和用于裝置的過電流調(diào)節(jié)器及帶電電壓裝置。典型的導(dǎo)電聚合物PTC組合物包括結(jié)晶基體或半結(jié)晶的熱塑性樹脂(例如，聚乙烯)基體或無定形的熱固性樹脂(例如，環(huán)氧樹脂)基體，其包括分散的導(dǎo)電填充物，如碳黑、石墨切短纖維、鎳顆?；蜚y薄片。另外，一些組合物包含阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、分散劑和惰性填充劑。
在低溫下(例如，室溫)，所述聚合物PTC組合物具有有序結(jié)構(gòu)為電流提供了導(dǎo)電通道，并呈現(xiàn)出低的電阻率。然而，當(dāng)加熱含有組合物PTC的裝置或由過電流引起其自加熱到達(dá)熔化溫度時(shí)，由晶相到無定形相的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致大的熱膨脹，呈現(xiàn)出高電阻率。例如，在PTC電氣裝置中，所述電阻率限制了負(fù)載電流，會(huì)導(dǎo)致電路切斷。在本發(fā)明的上下文中，TS用來指“開關(guān)”溫度，在這個(gè)溫度下產(chǎn)生“PTC效應(yīng)”(電阻率快速增長(zhǎng))。電阻率變化的銳度在電阻對(duì)溫度的曲線圖上被稱之為“垂直度”，即，在TS處曲線越垂直，電阻率從低到最大值的變化跨越的溫度范圍越小。當(dāng)所述裝置的溫度降到低溫度值時(shí)，電阻率在理論上應(yīng)回到其原始值。但是，事實(shí)上，一種不穩(wěn)定效應(yīng)，當(dāng)?shù)?高-低的溫度循環(huán)次數(shù)增加時(shí)，所述聚合物PTC組合物的低溫電阻率會(huì)逐漸地增加。為了提高其穩(wěn)定性，可通過使用化學(xué)的或輻射的方法使導(dǎo)電聚合物交聯(lián)，或添加惰性填充物或有機(jī)添加劑。
在提高所述電穩(wěn)定性的嘗試中，已經(jīng)包括高固化態(tài)的使用，高分子量聚合物和高水平的惰性填充劑的使用。然而當(dāng)這些物質(zhì)在顯著改善電阻的穩(wěn)定性的同時(shí)，后兩項(xiàng)對(duì)原料的可加工性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。若使用更高的固化態(tài)對(duì)所述裝置的成本和電壓控制能力(voltage capability)將產(chǎn)生不利影響。
考慮到上述事項(xiàng)，仍需要開發(fā)能顯示出高PTC效應(yīng)并具有低的初始電阻率的聚合物PTC組合物和含有這些組合物的裝置，并且該組合物顯示出真正的電和熱的穩(wěn)定性，并易于加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供聚合物PTC組合物和PTC電氣裝置，該裝置在維持低的室溫電阻時(shí)具有增加的電壓控制能力。特別是，所述聚合物組合物還顯示具有高的PTC效應(yīng)(在TS時(shí)的電阻率值至少是在25℃時(shí)的103倍)和在25℃時(shí)低的初始電阻率(優(yōu)選為10Ωcm或更小，更優(yōu)選為5mΩ或更小)。包括這些聚合物PTC組合物的PTC電氣裝置，其優(yōu)選在25℃具有500mΩ或更小的電阻(優(yōu)選為約5mΩ到約500mΩ，更優(yōu)選為約7.5mΩ到約200mΩ，典型地是約10mΩ到約100mΩ)，并具有預(yù)期的幾何結(jié)構(gòu)。
顯示上述特性的本發(fā)明的聚合物PTC組合物，其包括有機(jī)聚合物、導(dǎo)電填充劑和低分子量的聚乙烯助劑?？扇芜x地，但是優(yōu)選，使用一種或多種添加劑可選自但不限于惰性填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、偶合劑、活性助劑和分散劑。為了改善電穩(wěn)定性，在本發(fā)明的PTC電氣裝置的使用之前或之后，所述組合物可以是交聯(lián)的或可以是非交聯(lián)的。優(yōu)選地，所述組合物的聚合物組分的熔點(diǎn)在100℃～250℃之間。
本發(fā)明的PTC電氣裝置具有高壓性能以保護(hù)裝置的電流電壓的在線操作以避免過熱和/或過電流的突然出現(xiàn)。所述裝置尤其可用作交流電電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)復(fù)位裝置，如那些家用電器，像洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和類似的裝置。另外，下面還描述了PTC組合物在低壓裝置，像電池、傳動(dòng)裝置(actuator)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、測(cè)試裝置和自動(dòng)裝置中的應(yīng)用。


圖1顯示的是PTC芯片的示意圖，其包括夾在兩個(gè)金屬電極中間的本發(fā)明的聚合物PTC組合物；圖2是根據(jù)本發(fā)明的PTC裝置的實(shí)施例的示意圖，其包括帶有兩個(gè)附加端子的圖1所示的PTC芯片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的聚合物PTC組合物包括有機(jī)聚合物、導(dǎo)電填充物和低分子量的聚乙烯助劑。可任選地，但是優(yōu)選，使用一種或多種添加劑選自但不限于惰性填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、偶合劑、活性助劑和分散劑。使用的所述新穎的PTC聚合物組合物的PTC裝置將主要參照高壓實(shí)施例進(jìn)行描述，但是本發(fā)明的概念傳達(dá)的目的并不特定限制于高壓應(yīng)用。高壓性能的聚合物組合物的標(biāo)準(zhǔn)主要是(i)高的PTC效應(yīng)，(ii)在25℃低的初始電阻率，和(iii)在維持電和熱的穩(wěn)定性時(shí)經(jīng)受電壓的能力在110～240V或更高的交流電。這里所用的術(shù)語“高PTC效應(yīng)”指的是在TS時(shí)，組合物的電阻率至少是室溫下(為了方便，25℃)組合物電阻率的103倍。當(dāng)所述組合物在這個(gè)溫度下向它的更高電阻率態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)沒有特殊的要求。
這里所用的術(shù)語“低的初始電阻率”指的是在25℃組合物初始電阻率為100Ωcm或更小，優(yōu)選為10Ωcm或更小，更優(yōu)選為5Ωcm或更小，特別是2Ωcm或更小，這樣提供的PTC裝置在25℃具有低的電阻，大約為500mΩ或更小，優(yōu)選為約5mΩ到500mΩ，更優(yōu)選為約7.5mΩ～約10mΩ到約200mΩ，典型的是約10mΩ到約100mΩ，并帶有適宜的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，如在下面進(jìn)一步討論的。
本發(fā)明組合物的有機(jī)聚合物組分主要選自結(jié)晶有機(jī)聚合物、合成橡膠(如聚丁二烯或三元乙丙橡膠(EPDM))或包括其中至少一種的共混物。適宜的結(jié)晶聚合物包括一種或多種烯烴的聚合物，像聚乙烯，和特別是高密度的聚乙烯；含有至少一種烯烴和至少一種與之可共聚的單體的共聚物，如乙烯基丙烯酸、乙烯基丙烯酸乙酯和乙烯基乙酸乙酯；熔融可成形的含氟聚合物，如聚偏二氟乙烯和乙烯基四氟乙烯和兩種或多種這樣的結(jié)晶聚合物的共混物。
眾所周知，所述導(dǎo)電聚合物組合物的TS通常稍微低于聚合物基質(zhì)的熔點(diǎn)(Tm)。如果所述聚合物的熱膨脹系數(shù)充分地高到接近Tm，則會(huì)出現(xiàn)高的PTC效應(yīng)。
在本發(fā)明所述的導(dǎo)電聚合物組合物中首選的半結(jié)晶聚合物組分具有至少大約10％的結(jié)晶度，優(yōu)選結(jié)晶度在約40％到98％之間。為了獲得具有高PTC效應(yīng)的組合物，優(yōu)選的聚合物熔點(diǎn)(Tm)的范圍從60℃到300℃。優(yōu)選地，所述聚合物實(shí)質(zhì)上要經(jīng)受高于Tm至少20℃，優(yōu)選地在Tm之上小于120℃的加工溫度下而不分解。
所述導(dǎo)電聚合物組合物的結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物組分還可以包括一種聚合物共混物，除了第一聚合物之外，還包括0.5％～50.0％基于整個(gè)聚合物組分的第二結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物。所述第二結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物優(yōu)選為聚烯烴基或聚酯基的熱塑性合成橡膠。優(yōu)選地，所述第二聚合物具有的熔點(diǎn)(Tm)的溫度范圍從100℃到200℃，并具有高的熱膨脹系數(shù)值。
使用的導(dǎo)電填充物的例子非限制性的可以包括碳黑、石墨和金屬顆粒，或它們的結(jié)合物。優(yōu)選的碳黑具有吸碘值在約10.0到80.0mg/g或吸收鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的量在大約40.0到250.0ml/100g。更優(yōu)選地，所述碳黑吸碘值在約16.0mg/g到50.0mg/g之間。優(yōu)選的，吸收DBP的量應(yīng)當(dāng)在約50.0到120.0ml/100g之間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道可以根據(jù)ASTMD-2414-79測(cè)量DBP的吸收量。
本領(lǐng)域公知的另外的導(dǎo)電填充物的例子非限制性的包括金屬顆粒。所述有用的金屬顆粒是鎳顆粒，銀薄片，或鎢、鉬、金、鉑、鐵、鋁、銅、鉭、鋅、鈷、鉻、鉛、鈦、錫合金的顆粒，或上述物質(zhì)的混合物。倘若另外的常規(guī)導(dǎo)電填充物不限制加工性能或防冰電阻(deice resistance)，它們也可以被使用。通常，使用的所有導(dǎo)電填充物的范圍從40.0phr到350.0phr，和優(yōu)選的從60.0phr到250.0phr。應(yīng)當(dāng)知道所述的“phr”的含義是指相對(duì)于每100.0份有機(jī)聚合物組分的份數(shù)。
除了所述聚合物組分和導(dǎo)電填充物，PTC組合物通常包括一種低分子量聚乙烯加工助劑。低分子量的聚乙烯，意思就是指Mn最大約為50,000，Mw最大約為50,000。優(yōu)選的低分子量聚乙烯具有的Mn為約1,000～大約50,000，Mw為約1,000～50,000。進(jìn)一步，所述低分子量聚乙烯主要是線性分子的形式，即，若有支鏈的話，將包括最小量的支鏈。商業(yè)應(yīng)用的低分子量聚乙烯化合物是來自Eastman公司，商標(biāo)名稱為EPOLENE N-10和EPOLENE N-20。使用的所述低分子量聚乙烯加工助劑的總量至多為約40.0phr，優(yōu)選的范圍為約0.25phr～約15phr。
除了所述的有機(jī)聚合物、導(dǎo)電填充物和低分子量聚乙烯之外，本發(fā)明的聚合物PTC組合物還包括一種或多種添加劑，選自非限制性的例子包括惰性填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、偶合劑、活性助劑和分散劑。若含有惰性填充劑組分，可包括如下多種原料的纖維形式，所述的原料非限制性的包括碳、聚丙烯、聚醚酮、丙烯酰合成樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、棉和纖維素。所使用的纖維的總量范圍通常在約0.25phr～約50.0phr，并優(yōu)選為約0.5phr～約10.0phr。
另外，所用的惰性填充劑還可以包括，例如，硅、尼龍、煅制二氧化硅，碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氧化鈦、高嶺土、硫酸鋇、滑石粉、碎玻璃或連續(xù)玻璃(continuous glass)、及其他材料。所述惰性填充劑組分的總量范圍為約2.0phr～約100.0phr，并優(yōu)選為約4.0phr～約12.0phr。
特別用于電或機(jī)械穩(wěn)定性的適宜的穩(wěn)定劑的例子包括金屬氧化物，如氧化鎂、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦或其他材料，如碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁和氫氧化鎂、或上述任何材料的混合物。其中選自上述列舉的穩(wěn)定劑的比例范圍通常為約0.1phr～30.0phr，并優(yōu)選為約0.5phr～15.0phr。
抗氧化劑可選擇的添加到所述組合物中，其添加的效果是增加了產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。在大多數(shù)情況下，抗氧化劑可為苯酚或?yàn)榉及奉悷岱€(wěn)定劑，如N，N’1，6-己二基二(3，5二(1，1-二甲乙基)-4-羥基苯)丙酰胺(Irganox 1098，售自紐約的霍索恩的Ciba Geigy公司)，N-十八烷酰-4-氨基苯酚，N-十二烷酰-4-氨基苯酚，及聚合的1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉。所述抗氧化劑在所述組合物中的重量份的范圍為0.1phr～15.0phr，并優(yōu)選為0.25phr～5.0phr。
為了提高電穩(wěn)定性，所述導(dǎo)電聚合物組合物可以通過化學(xué)方法交聯(lián)，如有機(jī)過氧化物，或通過輻射交聯(lián)，如本領(lǐng)域公知的高能電子束、紫外輻射或伽馬輻射。盡管交聯(lián)依賴聚合物組分和應(yīng)用，但是正常的交聯(lián)水平等價(jià)于輻射劑量在1到150Mrads得到的結(jié)果，優(yōu)選為2.5到20Mrads，例如10.0Mrads。若通過輻射交聯(lián)，該組合物可以在附著到電極之前或之后進(jìn)行交聯(lián)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的高溫PTC裝置包括圖1中顯示的一個(gè)PTC“芯片”1和圖2中所示的電氣的端子(electrical terminals)12和14，描述如下。如圖1所示，PTC芯片1包括本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物組合物2，夾在金屬電極3中間。優(yōu)選將電極3和PTC組合物2排列為，使得電流通過PTC組合物覆蓋芯片1的L×W的面積，該芯片1的厚度為T，使W/T至少為2，優(yōu)選至少為5，更優(yōu)選至少為10。所述芯片或PTC裝置的電阻還依賴于厚度和尺寸W和L，并且可以改變T得到一個(gè)優(yōu)選的電阻，下面將進(jìn)行描述。例如，典型的PTC芯片通常的厚度是0.05到5毫米(mm)，優(yōu)選是0.1到2.0mm，更優(yōu)選的是0.2到1.0mm。所述芯片/裝置的通用形狀是實(shí)施例中所示的，也可以是能獲得優(yōu)選電阻的不同尺寸的任何形狀。
通常，優(yōu)選兩個(gè)具有相同面積的平面電極彼此相對(duì)設(shè)置在具有恒定厚度的平的PTC聚合物組合物的兩邊。電極所用的材料沒有特別的限制，可以選自銀、酮、鎳、鋁、金和類似物質(zhì)。所述材料也可以選自這些金屬的結(jié)合物、鍍鎳銅、鍍錫銅等。所述電極優(yōu)選采用薄片形式，所述薄片的厚度通常少于1mm，優(yōu)選少于0.5mm，更優(yōu)選少于0.1mm。
本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物組合物通過本領(lǐng)域公知的方法制備。通常，該聚合物或聚合物共混物、導(dǎo)電填充物和添加劑(如果合適)在聚合物和聚合物共混物的熔點(diǎn)以上至少20℃，但不高于熔點(diǎn)以上120℃的溫度下進(jìn)行混合。理想的方法是先將所述聚合物和導(dǎo)電填充物，如碳黑，混合形成分散劑之后，再加入添加劑，這比將添加劑同時(shí)加入聚合物和聚合物共混物要好?；旌现?，均勻的組合物可以以任何形式獲得，如粒狀。接著將組合物用熱壓機(jī)進(jìn)行壓縮或擠出/層壓成形過程，并使其變形成薄的PTC薄片。
將通過壓縮成形或擠出成形的PTC薄片進(jìn)行切削，以得到具有預(yù)定尺寸的PTC芯片，該芯片包括夾在金屬電極中間的導(dǎo)電聚合物組合物。在將薄片切削成PTC芯片之前，如果需要，可使聚合物例如通過輻射而交聯(lián)。接著將端子焊接在每一個(gè)單獨(dú)的芯片上以形成PTC電氣裝置。
合適的焊料可在25℃下在所述端子和芯片之間提供良好的連接，并且在裝置的開關(guān)溫度下也保持良好的連接。該連接的特征以剪切力表示。對(duì)2×1cm2的PTC裝置來說，通常在25℃下250Kg或更高的剪切力是可以接受的。焊料在其熔點(diǎn)時(shí)還需要表現(xiàn)一種良好的流動(dòng)性能，以使其均勻覆蓋在裝置焊接的區(qū)域。所用的焊料通常的熔點(diǎn)是在裝置的開關(guān)溫度之上20℃，優(yōu)選為在裝置的開關(guān)溫度之上40℃，。
接下來的例子闡明了本發(fā)明的導(dǎo)電聚合物PTC組合物和PTC電氣裝置的具體實(shí)施例，特別證明了使用油(oils)，例如購自Sun Chemical公司的Sunpar 2280，能顯著提高組合物的加工性能。但是，所述的這些實(shí)施例并不是限制其他制備所述組合物和裝置的方法，例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可利用能獲取理想的電和熱性能的注模方法。檢測(cè)了所述用來生產(chǎn)PTC裝置的組合物的多種PTC性能，特別是在電阻和電壓控制能力之間的交替。所述PTC芯片和裝置的電阻的測(cè)量，使用的是四線制標(biāo)準(zhǔn)方法，使用一個(gè)精度在±0.01Ω的微歐姆計(jì)(如，Keithley 580，Keithley Instruments，克利夫蘭市，俄亥俄州)。
如下面表示的，過電壓的檢測(cè)是在初始電壓為5伏的基礎(chǔ)上階梯式的增加電壓。借助材料的介電破壞以確定其所述電壓控制能力。
實(shí)施例所使用的配方顯示在表1中，所述組合物在180℃下在雙輥塑煉機(jī)上混合30分鐘。接著用Killian擠壓機(jī)將所述混合物層壓在鍍鎳的銅金屬薄片中間。接著將PTC材料的薄片切削成11.1×20.0mm的芯片，并使焊料回流以用來附著鉛。接下來測(cè)試所述芯片的電阻和電壓，并記錄隨后的結(jié)果。

表1.配方(基于phr)1Mn是18,000；Mw是143,000；MWD是7.94；MP是106。
2Mn是3,000；Mw是10,000；MWD是3.13；MP是107。
3Mn是5,500；Mw是15,000；MWD是2.73；MP是115。
MP是由DSC確定的熔化溫度的峰值。

表2.PPTC組合物的性質(zhì)(110kGrays)**六個(gè)樣品的平均值除非另外指明，組合物的份數(shù)(phr)是基于每100份聚合物組分從上面的論述中應(yīng)當(dāng)了解，在例1和2中闡明的組合物，當(dāng)具有相等電阻和初始裝置電阻稍有增加的情況時(shí)，擠壓機(jī)輸出量上顯示有26％的提高。所述數(shù)據(jù)表明通過改變低分子量加工助劑的Mn和Mw，可以使加工和操作進(jìn)一步得到優(yōu)化。
然而應(yīng)當(dāng)理解，盡管本發(fā)明在此參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但這并不是將本發(fā)明限制在所公開的特定形式內(nèi)。相反，這將概括所有落在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的改變和選擇的形式。
權(quán)利要求
1.一種聚合物PTC組合物包括一種有機(jī)聚合物，一種導(dǎo)電填充劑和一種低分子量聚乙烯加工助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述PTC組合物進(jìn)一步包括一種或多種添加劑，其選自惰性填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、偶合劑、活性助劑和分散劑所組成的組中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑具有Mn最大為約50,000，Mw最大為約50,000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑具有Mn為約1,000～約50,000，Mw為約1,000～約50,000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述存在的低分子量聚乙烯加工助劑的正量最大約50.0phr。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑主要為線性分子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的有機(jī)聚合物包括一種結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的有機(jī)聚合物包括至少一種聚合物，其選自高密度聚乙烯、尼龍-11、尼龍-12、聚偏二氟乙烯及其共混物或共聚物所組成的組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的聚合物的熔點(diǎn)Tm為60℃～300℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，在25℃具有的電阻率為100或更小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的導(dǎo)電填充劑的量為約40.0phr～350.0phr。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述存在的惰性填充劑的量為約2.0phr～100.0phr。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的穩(wěn)定劑的量為約0.1phr～15.0phr。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的抗氧化劑的量為約0.1phr～約15.0phr。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的導(dǎo)電填充劑選自碳黑、石墨、金屬顆粒及其混合物所組成的組中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述的金屬顆粒選自鎳顆粒，銀薄片，或鎢、鉬、金、鉑、鐵、鋁、銅、鉭、鋅、鈷、鉻、鉛、鈦、錫合金的顆粒，及其混合物所組成的組中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的無機(jī)穩(wěn)定劑選自氧化鎂、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂，及其混合物所組成的組中。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的抗氧化劑包括一種酚或一種芳胺。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的抗氧化劑選自N，N’1，6-己二基二(3，5二(1，1-二甲乙基)-4-羥基苯)丙酰胺，N-十八烷酰-4-氨基苯酚，N-十二烷酰-4-氨基苯酚，聚合的1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉，及其混合物所組成的組中。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述聚合物組合物通過化學(xué)試劑或通過輻射而交聯(lián)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，基于總的聚合物組分，進(jìn)一步包括0.5％～50.0％的第二結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述的有機(jī)聚合物的熔點(diǎn)Tm為約60℃～300℃。
23.一種顯示PTC性能的電氣裝置，包括(a)一種有機(jī)聚合物，一種導(dǎo)電填充劑和一種低分子量聚乙烯加工助劑；和(b)至少有兩個(gè)電極與所述導(dǎo)電聚合物組合物電接觸，以允許在外加電壓下直流電或交流電通過所述組合物，其中所述裝置在25℃時(shí)的電阻為500mΩ或更小，并具有預(yù)期的幾何結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述PTC組合物進(jìn)一步包括一種或多種添加劑，選自惰性填充劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗臭氧劑、促進(jìn)劑、顏料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、偶合劑、活性助劑和分散劑所組成的組中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電氣裝置，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑具有Mn最大為約50,000，Mw最大為約50,000。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑具有Mn為約1,000～約50,000，Mw為約1,000～約50,000。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述存在的低分子量聚乙烯加工助劑的正量最大為約50.0phr。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的低分子量聚乙烯加工助劑主要為線性分子。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的有機(jī)聚合物包括一種結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的有機(jī)聚合物包括至少一種聚合物，其選自高密度聚乙烯、尼龍-11、尼龍-12、聚偏二氟乙烯及其共混物或共聚物所組成的組中。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的聚合物的熔點(diǎn)Tm為60℃～300℃。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，在25℃的電阻率為100或更小。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的導(dǎo)電填充劑的量為約40.0phr～350.0phr。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的惰性填充劑的量為約2.0phr～100.0phr。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的穩(wěn)定劑的量為約0.1phr～15.0phr。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的抗氧化劑的量為約0.1phr～15.0phr。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的導(dǎo)電填充劑選自碳黑、石墨、金屬顆粒及其混合物所組成的組中。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的電氣裝置，其中所述的金屬顆粒選自鎳顆粒，銀薄片，或鎢、鉬、金、鉑、鐵、鋁、銅、鉭、鋅、鈷、鉻、鉛、鈦、錫合金的顆粒，及其混合物所組成的組中。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的無機(jī)穩(wěn)定劑選自氧化鎂、氧化鋅、氧化鋁、氧化鈦、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂及其混合物所組成的組中。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的抗氧化劑包括一種酚或一種芳胺。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的電氣裝置，其中所述的抗氧化劑選自N，N’1，6-己二基二(3，5二(1，1-二甲乙基)-4-羥基苯)丙酰胺，N-十八烷酰-4-氨基苯酚，N-十二烷酰-4-氨基苯酚，聚合的1，2-二氫-2，2，4-三甲基喹啉，及其混合物所組成的組中。
42.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述聚合物組合物通過化學(xué)試劑或通過輻射而交聯(lián)。
43.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，基于總的聚合物組分，進(jìn)一步包括0.5％～50.0％的第二結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物。
44.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電氣裝置，其中所述的有機(jī)聚合物的熔點(diǎn)Tm為約60℃～300℃。
全文摘要
本發(fā)明提供了聚合物PTC組合物和具有較高電壓控制能力的PTC電氣裝置，并改進(jìn)了電穩(wěn)定性。本發(fā)明的PTC組合物顯示出改良的加工性能并以最小量含有有機(jī)聚合物、導(dǎo)電填充劑和低分子量聚乙烯加工助劑。依據(jù)裝置的設(shè)計(jì)，所述組合物可在低壓到高壓的應(yīng)用中使用。
文檔編號(hào)H01B1/24GK1625785SQ02828729
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者愛德華·J·布洛克, 杰弗里·A·韋斯特 申請(qǐng)人:熱力蒂思科有限公司