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
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及以高分子聚合物導電復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】
[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、エ控設備等領域，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電填料或金屬粉末。
[0012]在上述方案基礎上，所述絕緣層的三層結(jié)構從內(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)構順序可以兩兩互換。根據(jù)實際使用需要，三層結(jié)構順序可以兩兩互換。
[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，導熱填料和加工助劑在100?200°C下混煉
成高分子復合材料；
第二步，用模壓的方法將所述高分子復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，形成復合片材；
第三步，所述復合片材用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)構的絕緣層制得PPTC元件。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品技術相比，通過采用三層結(jié)構的包封材料，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、エ控設備、照明等領域，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，導熱填料和加工助劑在100~200°C下混煉成高分子復合材料；
第二步，用模壓的方法將所述高分子復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合材料緊密復合，形成復合片材，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電填料或金屬粉末。
3.根據(jù)權利要求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)構順序可以兩兩互換。
4.根據(jù)權利要求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，導熱填料和加工助劑在100?200°C下混煉成高分子復合材料； 第二步，用模壓的方法將所述高分子復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，形成復合片材； 第三步，所述復合片材用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