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(jī)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(dá)到開關(guān)溫度時(shí)電阻率迅速上升，變化幅度一般為幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
[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(hù)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(hù)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(huì)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)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(shí)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(jī)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(shí)際使用需要，三層結(jié)構(gòu)順序可以兩兩互換。
[0013]進(jìn)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(qiáng)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(hù)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(dòng)作循環(huán)100次參照例與實(shí)施例的阻值變化；
圖3為在經(jīng)過加速氧化后，再動(dòng)作循環(huán)100次參照例與實(shí)施例的阻值變化；
圖4為在經(jīng)過濕熱老化后，再動(dòng)作循環(huán)100次參照例與實(shí)施例的阻值變化。
[0018]附圖中標(biāo)號(hào)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(shí)施方式】
[0019]下面通過說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)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(jī)導(dǎo)電填料或金屬粉末。[0021]本實(shí)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(shí)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(shí)施例與以下一組參照例具體說明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法。
[0028]本實(shí)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(jī)內(nèi)混合均勻，冷卻后在造粒機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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(xiàng)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(hào)】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(hù)有限公司