聚合物厚膜正溫度系數(shù)碳組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于自調(diào)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(dǎo)體組合物上的絲網(wǎng)印刷層。
【背景技術(shù)】
[0002] 本領(lǐng)域所熟知的是，導(dǎo)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(dǎo)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(nèi)電阻率迅 速增加。表現(xiàn)出PTC行為的材料可用于許多應(yīng)用中，其中流過(guò)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(yīng)用中使用多年，但PTC電路通 常具有問(wèn)題，諸如電阻變化穩(wěn)定性、電源開/關(guān)周期易變性以及對(duì)制造中使用的粘合劑的 敏感性。所有這些問(wèn)題會(huì)且確實(shí)對(duì)功能化PTC電路具有負(fù)面影響。本發(fā)明的目的是幫助減 輕這些問(wèn)題，從而幫助生產(chǎn)更有效且可靠的PTC電路。

【發(fā)明內(nèi)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(jī)介質(zhì)，所述有機(jī)介質(zhì)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(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑由磷酸三乙酯組成，其中含氟聚合物樹脂占有機(jī)介 質(zhì)的總重量的10至50重量百分比并且溶解于有機(jī)溶劑中；以及
[0008] (b) 1至50重量百分比的導(dǎo)電碳粉末，其中導(dǎo)電碳粉末分散于有機(jī)介質(zhì)中，并且其 中有機(jī)介質(zhì)和導(dǎo)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(jì)的。
[0009] 可在除去所有溶劑所必需的時(shí)間和溫度下加工所述組合物。
[0010] 本發(fā)明還涉及包含經(jīng)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(shí)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(duì)總體電路提供加熱。有時(shí)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(cè)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(lái)講，厚膜組合物包含向組合物賦予適當(dāng)電功能性質(zhì)的功能相。功能相包含 分散于有機(jī)介質(zhì)中的電功能粉，所述有機(jī)介質(zhì)充當(dāng)功能相的載體。一般來(lái)講，通過(guò)焙燒組合 物來(lái)燒盡有機(jī)物并賦予電功能性質(zhì)。然而，對(duì)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(jī)介質(zhì)。
[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(jī)介質(zhì)
[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(jī)介 質(zhì)"。有機(jī)介質(zhì)必須為使固體能夠以適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性程度在其中分散的物質(zhì)。介質(zhì)的流變性 質(zhì)必須使得它們賦予組合物良好的應(yīng)用性質(zhì)。此類性質(zhì)包括：具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性程度的固 體分散、良好的組合物施涂、適當(dāng)且相對(duì)穩(wěn)定的粘度、觸變性、基底與固體適當(dāng)?shù)目蓾?rùn)濕性、 良好的干燥速率、以及足以抵擋粗糙處理的干燥膜強(qiáng)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(zhì)。具體地，與其他被測(cè)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(shí) 實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)關(guān)鍵 性質(zhì)，從而將不會(huì)不利地影響PTC性能。在一個(gè)實(shí)施例中，這種含氟聚合物樹脂可以占有機(jī) 介質(zhì)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(shí)間推移的電阻率偏移大大減小并且 該組合物的粘度隨時(shí)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(jī)介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)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(jī)介質(zhì)。
[0022] 導(dǎo)電粉末
[0023] 本發(fā)明的PTFPTC組合物中使用的導(dǎo)電粉末為要求達(dá)到目標(biāo)電阻（1-50千歐/平 方）和所需PTC效應(yīng)的導(dǎo)電碳或炭黑?？墒褂闷渌挤勰┖?或石墨。常用導(dǎo)電粉末諸如 銀和金也可與碳粉末結(jié)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(dǎo)電碳粉末。在一個(gè)實(shí)施例 中，本發(fā)明的PTFPTC組合物具有5至20重量百分比的導(dǎo)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(zhì)層的組合組成的 復(fù)合材料片材。
[0027] 優(yōu)選地通過(guò)絲網(wǎng)印刷進(jìn)行PTFPTC組合物的沉積，但也可使用其他沉積技術(shù)，諸如 孔版印刷、注射式滴涂或其他涂覆技術(shù)。在絲網(wǎng)印刷的情況下，篩網(wǎng)的目尺寸控制沉積的厚 膜的厚度。
[0028] 通過(guò)在140°C下暴露于熱通常10至15分鐘來(lái)干燥沉積的厚膜，即除去溶劑。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，PTFPTC碳電阻器組合物用作PTF銀組合物諸如DuPont5064銀 導(dǎo)電油墨（DuPontCo. ,Wilmington,DE)的頂部上的絲網(wǎng)印刷層。
[0030] 將通過(guò)給出實(shí)際實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的討論。然而，本發(fā)明的范圍并不以 任何方式受到該實(shí)際實(shí)例的限制。
[0031] 實(shí)例1和比較實(shí)驗(yàn)A&