專利名稱：導電復合材料及由其制備的ptc熱敏元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及PTC熱敏元件中使用的高分子芯材，尤其是一種具有低的室溫電阻率 的導電復合材料及由其制備的PTC熱敏元件。
背景技術：
具有電阻正溫度系數(shù)的導電復合材料在正常溫度下可維持極低的電阻值，且具有 對溫度變化反應敏銳的特性，即當電路中發(fā)生過電流或過高溫現(xiàn)象時，其電阻會瞬間增加 到一高阻值，使電路處于斷路狀態(tài)，以達到保護電路元件的目的。因此可把具有電阻正溫度 系數(shù)的導電復合材料連接到電路中，作為電流傳感元件的材料。此類材料已被廣泛應用于 電子線路保護元器件上。具有電阻正溫度系數(shù)的導電復合材料一般由至少一種結晶性聚合物和導電填料 復合而成，導電填料宏觀上均勻分布于所述結晶性聚合物中。聚合物一般為聚烯烴及其共 聚物，例如聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物等，而導電填料一般為碳黑、金屬粉或導電陶 瓷粉。對于以碳黑作導電填料的具有電阻正溫度系數(shù)的導電復合材料，由于碳黑特殊的聚 集體結構且其表面具有極性基團，使碳黑與聚合物的附著性較好，因此具有良好的電阻穩(wěn) 定性。但是，由于碳黑本身的導電能力有限，無法滿足極低電阻的要求。以金屬粉為導電填 料的具有電阻正溫度系數(shù)的導電復合材料，具有極低的電阻，但是因為金屬粉容易氧化，需 要對導電復合材料進行包封，以阻止因金屬粉在空氣中氧化而造成的電阻升高，而經過包 封的PTC元件的體積不能有效降低，難以滿足電子元器件小型化的要求。為得到極低的電 阻值且滿足電子元器件小型化的要求，逐漸趨向以金屬碳化物陶瓷粉(如碳化鈦)作為低阻 值電阻正溫度系數(shù)導電復合材料的導電填料，但添加于導電復合材料中的金屬碳化物陶瓷 粉的比例較大，在聚合物中分散不佳，導致其電阻無法進一步降低。本發(fā)明揭示一種導電復 合材料及由其制備的PTC元件，次類導電復合材料具有良好的加工分散性，且由其制備的 PTC元件具有更低的室溫電阻率。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種導電復合材料，尤其適用于具有低的室 溫電阻率的PTC熱敏元件。本發(fā)明所要解決的再一技術問題在于提供由上述導電復合材料制備的PTC熱敏 元件，該PTC元件具有低的室溫電阻率。本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案是一種導電復合材料，其中，所述的 導電復合材料包含
(a)結晶性聚合物基材，占所述導電復合材料的體積份數(shù)的15% 75%；
(b)導電填料，為一種固溶體，占所述導電復合材料的體積份數(shù)的25% 85%，其粒徑為 0. Ιμπι ΙΟμπι，且體積電阻率不大于200μ Ω . cm，所述導電填料分散于所述的結晶性聚 合物之中；
3(c)偶聯(lián)劑，為鈦酸酯，占導電填料體積的0. 05% 5%，其結構式為
權利要求
1.一種導電復合材料，其特征在于所述的導電復合材料包含(a)結晶性聚合物基材，占所述導電復合材料的體積份數(shù)的15% 75%；(b)導電填料，為一種固溶體，占所述導電復合材料的體積份數(shù)的25% 85%，其粒徑為 0. Ιμπι ΙΟμπι，且體積電阻率不大于200μ Ω . cm，所述導電填料分散于所述的結晶性聚 合物之中；(c)偶聯(lián)劑，為鈦酸酯，占導電填料體積的0.05% 5%，其結構式為
2.根據(jù)權利要求1所述的導電復合材料，其特征在于所述的結晶性聚合物基材為環(huán) 氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-丙 烯酸共聚物中的一種或多種的混合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的導電復合材料，其特征在于所述導電填料為金屬碳化物的 固溶體，包括碳化鉭、碳化釩、碳化鋯、碳化鈦、碳化鈮、碳化鉬、碳化鉿、碳化鉻、碳化鎢、碳 化硼、碳化鈹中的兩種或以上的混合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的導電復合材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸 酯偶聯(lián)劑、單烷氧基焦磷酸酯型鈦酸酯偶聯(lián)劑、螫合型鈦酸酯偶聯(lián)劑、配位型鈦酸酯偶聯(lián) 劑、季銨鹽型鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種的混合物。
5.根據(jù)權利要求4所述的導電復合材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑占導電填料體積的 0. 5% 1. 5%ο
6.根據(jù)權利要求1所述的導電復合材料，其特征在于所述的導電復合材料還包括抗 氧劑、輻射交聯(lián)劑、分散劑、穩(wěn)定劑、非導電性填料、阻燃劑、弧光抑制劑或其他添加劑，添加 劑的總量至多占導電復合材料總體積的20%。
7.利用權利要求1至6之一所述導電復合材料制備的PTC熱敏元件，其特征在于所 述的PTC熱敏元件為由兩個金屬箔片之間夾固有導電復合材料構成的PTC熱敏元件。
8.根據(jù)權利要求7所述的導電復合材料制備的PTC熱敏元件，其特征在于所述的兩 個金屬箔片含粗糙表面，該粗糙表面與所述導電復合材料層直接接觸。
9.針對權利要求7所述的導電復合材料制備的PTC熱敏元件，其特征在于所述兩個 金屬箔片通過導電部件串接于被保護電路。
10.根據(jù)權利要求7所述的導電復合材料制備的PTC熱敏元件，其特征在于PTC熱敏 元件為具有低的室溫電阻率的PTC元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及導電復合材料及由其制備的PTC熱敏元件，導電復合材料包含結晶性聚合物基材體積份數(shù)15-75%；導電填料體積份數(shù)25-85%，其粒徑為0.1-10μm，導電填料分散于所述的結晶性聚合物之中；偶聯(lián)劑為鈦酸酯，占導電填料體積的0.05-5%，結構式為(R1O)m-Ti-(OX-R2-Y)n，其中，R1基團為烷基，X基團為磷酸酯基，R2基團為烷基，Y基團為酰氧基，1≤m≤4，1≤n≤3，且m、n均為整數(shù)。利用導電復合材料制備的PTC熱敏元件，由兩個金屬箔片之間夾固有導電復合材料層構成。優(yōu)點是導電復合材料導電性能好，由該導電復合材料制備的PTC元件具有很低的室溫電阻率、良好的PTC強度和電阻再現(xiàn)性。
文檔編號H01B1/20GK102127287SQ20111003332
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者劉正平, 劉玉堂, 楊銓銓, 王軍, 高道華 申請人:上海長園維安電子線路保護股份有限公司