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耐候性優(yōu)良的聚合物ptc元件及其制造方法

文檔序號:7009523閱讀:262來源:國知局
耐候性優(yōu)良的聚合物ptc元件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件及其制造方法。一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,包括高分子PTC芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片和引出電極,所述PPTC元件外側(cè)還包覆有絕緣層,所述絕緣層由三層結(jié)構(gòu)組成,分別為:防光老化層、防氧化層和防潮層,所述防光老化層為脂環(huán)類環(huán)氧樹脂為基材,含有紫外光吸收劑、紫外線屏蔽劑中的一種或幾種成分的涂覆材料,所述防光老化層的紫外線透過率小于1%;所述防氧化層為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂材料,或縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂材料為基材,所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于1cm3×m/m2/24h/0.1Mpa;所述防潮層為硅基類材料為基材,水汽透過常數(shù)小于1cm3×m/m2/24h/0.1Mpa。
【專利說明】耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以高分子聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料為主要原料的電子元器件及其制造方法,特別涉及一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物正溫度系數(shù)(PPTC)材料,一般由結(jié)晶性高分子聚合物(例如聚こ烯)混合無機導(dǎo)電填料(例如碳黑)或金屬粉末形成。這種高分子材料,表現(xiàn)出明顯的PTC特性,即其在室溫下表現(xiàn)出較低的電阻率,在達到開關(guān)溫度時電阻率迅速上升,變化幅度一般為幾個數(shù)量級。
[0003]聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻元件的主體結(jié)構(gòu)一般由PPTC材料、作為電極的金屬箔片以及焊接在金屬箔片上的引出端組成,是ー種常用于自控溫或電路過電流保護的電子元器件。
[0004]聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻元件作為電路過電流保護元件,常用于通信、照明、エ控設(shè)備等領(lǐng)域,其所處的工作環(huán)境往往較為惡劣,如陽光直射(尤其是紫外線UV-A)、氧氣氧化、環(huán)境潮濕等,均會加速產(chǎn)品的老化速率,使產(chǎn)品的物理性能和電學(xué)性能衰減,縮短產(chǎn)品的使用壽命,降低產(chǎn)品的可靠度。
[0005]現(xiàn)有聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻元件,在惡劣環(huán)境下極易老化,元件工作的可靠性和穩(wěn)定性較差,易失去功能或引發(fā)事故。因此,加強聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻元件對惡劣環(huán)境的抵抗能力,增強元件在惡劣環(huán)境中工作的可靠性和穩(wěn)定性是很有必要的。
[0006]目前市場上已有防光老化材料、防氧化材料和防潮材料,且品種很多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于:提供一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,以解決目前PPTC元件耐候性較差,在惡劣環(huán)境中工作極易老化,產(chǎn)品可靠性下降的問題。
[0008]本發(fā)明的再一目的是提供上述耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件的制造方法。
[0009]本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,包括高分子PTC芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片,焊接在金屬箔片外表面的引出電極,所述金屬箔片表面為瘤狀突出的粗糙表面,其特征在于:所述PPTC元件外側(cè)還包覆有絕緣層,所述絕緣層由三層結(jié)構(gòu)組成,分別為:防光老化層、防氧化層和防潮層,其中,
所述防光老化層為脂環(huán)類環(huán)氧樹脂為基材,含有紫外光吸收劑、紫外線屏蔽劑中的一種或幾種成分的涂覆材料,所述防光老化層的紫外線透過率小于1% ;
所述防氧化層為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂材料,或縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂材料為基材,所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于Icm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa ;
所述防潮層為硅基類材料為基材,水汽透過常數(shù)小于lcm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa0
[0010]本發(fā)明通過三色絕緣層采用物理隔離的方法提高產(chǎn)品的耐候性,可以有效防止日常使用時陽光中的紫外線、空氣中的氧氣和水汽對產(chǎn)品造成的侵蝕作用,延長產(chǎn)品的長期使用,特別是在野外等惡劣環(huán)境條件下也能保持工作穩(wěn)定和長期使用的可靠性。
[0011]在上述方案基礎(chǔ)上,所述PTC芯材包含ー種高分子聚合物、ー種或ー種以上無機導(dǎo)電填料或金屬粉末。
[0012]在上述方案基礎(chǔ)上,所述絕緣層的三層結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外依次為:厚度為0. I?2mm的防潮層、厚度為0. I?2_的防氧化層和厚度為0. I?2_的防光老化層,三層結(jié)構(gòu)順序可以兩兩互換。根據(jù)實際使用需要,三層結(jié)構(gòu)順序可以兩兩互換。
[0013]進ー步,所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于0. 4 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa。
[0014]所述防潮層的水汽透過常數(shù)小于0. 4 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa0
[0015]本發(fā)明還提供一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件的制造方法,依序按下述步驟: 第一歩,將芯材組分高分子聚合物,碳黑,導(dǎo)熱填料和加工助劑在100?200°C下混煉
成高分子復(fù)合材料;
第二步,用模壓的方法將所述高分子復(fù)合材料壓制成所需厚度和形狀的片材,并趁熱在片材兩片貼覆上金屬箔片,形成復(fù)合片材;
第三步,所述復(fù)合片材用Y射線或電子輻照交聯(lián),交聯(lián)次數(shù)I?4次,輻照劑量4?30Mrad ;
第四步,將復(fù)合片材切割成小片,焊接上引出電極,再在外側(cè)包覆從外到內(nèi)依序包覆防光老化層、防氧化層、防潮層三層結(jié)構(gòu)的絕緣層制得PPTC元件。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)相比,通過采用三層結(jié)構(gòu)的包封材料,有效的阻值了紫外線、氧氣與水汽對產(chǎn)品本體的侵蝕作用,極大的減緩了產(chǎn)品在惡劣環(huán)境中老化的速率,增強了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。該產(chǎn)品可以在通信、エ控設(shè)備、照明等領(lǐng)域,特別是需要戶外エ作的惡劣環(huán)境中,表現(xiàn)出良好的性能,發(fā)揮可靠的過電流保護或自控溫作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖I為本發(fā)明PPTC元件的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為在經(jīng)過紫外老化后,再動作循環(huán)100次參照例與實施例的阻值變化;
圖3為在經(jīng)過加速氧化后,再動作循環(huán)100次參照例與實施例的阻值變化;
圖4為在經(jīng)過濕熱老化后,再動作循環(huán)100次參照例與實施例的阻值變化。
[0018]附圖中標(biāo)號說明:
I——PTC芯材;
21、22——金屬箔片;
31、32——引出電極;
41——防光老化層; 42——防氧化層; 43——防潮層。
【具體實施方式】
[0019]下面通過說明書附圖對本發(fā)明進ー步說明:
一種耐候性優(yōu)良的PPTC兀件,包括高分子PTC芯材I和貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片21、22,焊接在金屬箔片21、22外表面的引出電極31、32,所述金屬箔片21、22表面為瘤狀突出的粗糙表面,其中,所述PPTC元件外側(cè)還包覆有絕緣層,所述絕緣層由三層結(jié)構(gòu)組成的功能性絕緣層,分別為:防光老化層41、防氧化層42和防潮層43。[0020]其中所述PTC芯材I包含ー種高分子聚合物、ー種或ー種以上無機導(dǎo)電填料或金屬粉末。[0021]本實施例中,所述絕緣層的三層結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次為:厚度為0. I~2mm防光老化層41、厚度為0. I~2m防氧化層42和厚度為0. I~2mm防潮層43。防氧化層42的,防光老化層的41。
[0022]三層結(jié)構(gòu)順序根據(jù)實際使用需要,可以兩兩互換,如從內(nèi)到外依次還可以是:防潮層、防光老化層、防氧化層;或者,防氧化層、防潮層、防光老化層;也可,防氧化層、防光老化層、防潮層;還可,防光老化層、防潮層、防氧化層;以及,防光老化層、防氧化層、防潮層等排序方法。
[0023]在上述方案基礎(chǔ)上,所述防光老化層41為脂環(huán)類環(huán)氧樹脂,或含有紫外光吸收劑、紫外線屏蔽劑中的ー種或幾種成分的涂覆材料,所述防光老化層的紫外線透過率小于1%,最好小于0. 5%,甚至小于0. 1%。
[0024]在上述方案基礎(chǔ)上,所述防氧化層42為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂材料,或縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂材料,所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于lcm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa,最好小于
0.6 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa,甚至小于 0.4 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa。
[0025]在上述方案基礎(chǔ)上,所述防潮層43為硅基類材料,所述防潮層的水汽透過常數(shù)小于 lcm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa,最好小于 0. 6 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa,甚至小于 0. 4cm3 Xm/m2/ 24h/0. IMpa。
[0026]所述耐候性優(yōu)良的PPTC元件的制造方法為:
第一歩,將芯材組分高分子聚合物,碳黑,導(dǎo)熱填料和加工助劑在100~200°C下混煉成高分子復(fù)合材料;
第二步,用模壓的方法將所述高分子復(fù)合材料壓制成所需厚度和形狀的片材,并趁熱在片材兩片貼覆上金屬箔片,使瘤狀突出的粗糙表面與高分子復(fù)合材料緊密復(fù)合,形成復(fù)合片材,配方可以使用目前已使用的產(chǎn)品配方;
第三步,所述復(fù)合片材用Y射線或電子輻照交聯(lián),交聯(lián)次數(shù)I~4次,輻照劑量4~30Mrad ;
第四步,將復(fù)合片材切割成小片,焊接上引出電極,再在外側(cè)包覆具有防光老化層、防氧化層、防潮層三層結(jié)構(gòu)的絕緣層制得PPTC元件。
[0027]下面,通過本實施例與以下一組參照例具體說明本發(fā)明的實現(xiàn)方法。
[0028]本實施例和參照例的制作方法為:
將表1中的各組分按重量比稱量,在180°C溫度下于密煉機內(nèi)混合均勻,冷卻后在造粒機內(nèi)造粒。取上述粒料85g,將其夾在兩張金屬箔片之間,并放入一定形狀的模具中,在180°C溫度下,加以6MPa的壓力,壓制成面積200cm2,
厚度2. Omm的片材。所得片材用Y射線輻照交聯(lián),輻照劑量為16M。輻照后的片材在沖片機上將其切割成5mmX5mm尺寸的小片,在其兩邊焊接直徑(60. 6mm的鍍錫銅線引出電極。然后從內(nèi)向外依次包覆內(nèi)層固化類硅膠、中層縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂和外層脂環(huán)類環(huán)氧樹脂三層絕緣樹脂,即可制得所需PPTC元件。三層所用材料和厚度如表2所示。
[0029]參照例按照實施例所述方法制作,但外層不包覆三層功能性絕緣層。
【權(quán)利要求】
1.一種耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,包括高分子PTC芯材和貼覆于該芯材兩表面的金屬箔片,焊接在金屬箔片外表面的引出電極,所述金屬箔片表面為瘤狀突出的粗糙表面,其特征在于:所述PPTC元件外側(cè)還包覆有絕緣層,所述絕緣層由三層結(jié)構(gòu)組成,分別為:防光老化層、防氧化層和防潮層,其中, 所述防光老化層為脂環(huán)類環(huán)氧樹脂為基材,含有紫外光吸收劑、紫外線屏蔽劑中的一種或幾種成分的涂覆材料,所述防光老化層的紫外線透過率小于1% ; 所述防氧化層為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂材料,或縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂材料為基材,所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于Icm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa ; 所述防潮層為硅基類材料為基材,水汽透過常數(shù)小于lcm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,其特征在于:所述PTC芯材包含ー種高分子聚合物、ー種或ー種以上無機導(dǎo)電填料或金屬粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,其特征在于:所述絕緣層的三層結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外依次為:厚度為0. I?2mm的防潮層、厚度為0. I?2mm的防氧化層和厚度為0. I?2mm的防光老化層,三層結(jié)構(gòu)順序可以兩兩互換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,其特征在于:所述防氧化層的氧透過常數(shù)小于0. 4 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa0
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件,其特征在于:所述防潮層的水汽透過常數(shù)小于0.4 cm3Xm/m2/ 24h/0. IMpa0
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之任一項所述的耐候性優(yōu)良的聚合物PTC元件的制造方法,其特征在于,依序按下述步驟: 第一歩,將芯材組分高分子聚合物,碳黑,導(dǎo)熱填料和加工助劑在100?200°C下混煉成高分子復(fù)合材料; 第二步,用模壓的方法將所述高分子復(fù)合材料壓制成所需厚度和形狀的片材,并趁熱在片材兩片貼覆上金屬箔片,形成復(fù)合片材; 第三步,所述復(fù)合片材用Y射線或電子輻照交聯(lián),交聯(lián)次數(shù)I?4次,輻照劑量4?30Mrad ; 第四步,將復(fù)合片材切割成小片,焊接上引出電極,再在外側(cè)包覆從外到內(nèi)依序防光老化層、防氧化層、防潮層三層結(jié)構(gòu)的絕緣層制得PPTC元件。
【文檔編號】H01C7/02GK103531316SQ201310513933
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】趙濤, 溫偉, 劉正平 申請人:上海長園維安電子線路保護有限公司
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