一種熱敏電阻芯材及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子元器件制作材料領(lǐng)域，尤其涉及一種耐壓能力可達(dá)到600V新型耐壓型過流自恢復(fù)保護(hù)器的核心材料，也就是芯材制作材料。
【背景技術(shù)】
[0002]PPTC過流自恢復(fù)保護(hù)器應(yīng)用在電路器件保護(hù)中市場前景非常廣闊，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域有家電、電機(jī)、通訊、安防、玩具等，其中通訊、電機(jī)領(lǐng)域是最大也是最前沿的市場，其用途對PPTC過流自恢復(fù)保護(hù)器保護(hù)元器件提出更高了要求，預(yù)防通訊、電機(jī)在受熱高壓高溫或大電流或短路情況下容易發(fā)生燃燒事故，因此采用本項(xiàng)目產(chǎn)品對其提供電路過流的保護(hù)，保障機(jī)電設(shè)備工作順暢和人員安全起到很好的社會效益。過流自恢復(fù)保護(hù)器是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件。過流自恢復(fù)保護(hù)器由高分子導(dǎo)電復(fù)合材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化。溫度低于Tc時，晶界處的負(fù)電荷被極化電荷部分抵消，使得勢壘高度大幅降低，晶界呈低阻狀態(tài)；高于Tc時，自發(fā)極化消失，晶界處的負(fù)電荷無法得到極化電荷勢壘處于高位，晶界呈高阻狀態(tài)。材料整體電阻急劇升高。不同反應(yīng)的PTC過流自恢復(fù)保護(hù)器還可以串聯(lián)在一起，實(shí)行不同點(diǎn)的溫度保護(hù)，這樣可以使得在如:手機(jī)電池，電子、電器等零件在不同溫度階段起到最經(jīng)濟(jì)最優(yōu)良的保護(hù)。但是現(xiàn)在過流自恢復(fù)保護(hù)器的現(xiàn)狀主要存在以下問題:過流過載保護(hù)用的PTC過流自恢復(fù)保護(hù)器器主要品種有:陶瓷片型，殼體型，包封型及貼片式等；我國在這方面研究起步較晚，技術(shù)工藝水平落后，而不論是國內(nèi)外，對產(chǎn)品要求耐壓、耐流、體積小、功率大已成為趨勢。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，對高分子PTC過流自恢復(fù)保護(hù)器器的性能要求越來越高，在GSM基站、交換中繼線、ADSL、SDH接口電路、電機(jī)、過流保護(hù)等方面上，普通的耐壓型250V自復(fù)位保護(hù)器難以滿足高電壓使用要求，必須提高產(chǎn)品耐壓性能、增大其使用功率已成為迫切問題，如果能利用市場需求，組織研發(fā)部門解決提高600V耐壓型自恢復(fù)過流保護(hù)器的耐壓問題，不僅可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也為社會的技術(shù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。目前生產(chǎn)250V自復(fù)位過流保護(hù)器的芯片，采用普通平板壓機(jī)很難滿足生產(chǎn)工藝要求，不能保障足夠大的壓力使銅箔與芯片黑料粘接牢固。其核心問題就是制作熱敏電阻的芯材性能難以滿足使用的要求，至今限制了熱敏電阻的性能及很多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有良好粘接性能，同時具有更顯著躍升性能的新型熱敏電阻核心制作材料，該熱敏電阻具有正溫度系數(shù)效應(yīng)、室溫電阻率在10 2Ω.Cm、PTC強(qiáng)度大于17個數(shù)量級，同時提供了該材料的制作方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種熱敏電阻芯材，所述的過流自恢復(fù)保護(hù)器由設(shè)置在兩層金屬膜之間的芯材構(gòu)成，所述的金屬膜上設(shè)有引出電極，且其外層包封絕緣密封材料，其特征在于:所述的芯材由以下組分構(gòu)成(重量比)，28-33%高密度聚乙烯，18-23%導(dǎo)電材料，0.2-0.5%抗氧劑1010即四[β- (3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，分子式C73H108012，44-48%氫氧化鎂構(gòu)成的阻燃劑組成。所述的芯材最佳組分構(gòu)成(重量比)，30%高密度聚乙烯，19.5%導(dǎo)電材料，0.3%抗氧劑，46%阻燃劑組成。
[0005]所述的芯材中還添加有0.1-7%的其他助劑，所述的其他助劑包括氧化鋅和硬脂酸鈣。其他助劑的主要作用是改善芯材加工性能，故可以更加實(shí)用狀況進(jìn)行添加。所述的其他助劑其最佳添加比例為4.2%。
[0006]導(dǎo)電材料為炭黑金屬鎳粉或?qū)щ娞沾煞刍蛱技{米管或?qū)щ娞亢凇?br>[0007]一種熱敏電阻芯材的生產(chǎn)工藝，所述的生產(chǎn)工藝步驟:
將復(fù)合材料各組分高密度聚乙烯、導(dǎo)電材料、抗氧劑、阻燃劑，放置在烘箱或真空烘箱中進(jìn)行水分去除預(yù)處理，溫度控制在8(T18(TC，真空預(yù)處理時間為40~46h ;然后將通過預(yù)處理的上述原料經(jīng)過稱重配比在密煉機(jī)油溫16(Tl8(TC溫度、延遲加壓30-60min下于密煉機(jī)中混煉均勻，密煉時間0.8~1.5h并密煉料成團(tuán)后，切成小塊冷卻到常溫后、經(jīng)破碎機(jī)破碎成< 5_左右顆粒，然后用開煉機(jī)或擠出機(jī)制成兩面未覆銅膜芯片材料；
所述的高密度聚乙烯、導(dǎo)電材料、抗氧劑、阻燃劑預(yù)處理時，真空箱的工藝參數(shù)為溫度范圍最佳控制在130-180度，真空度為-0.05~ 0.08MPa。
[0008]在進(jìn)行預(yù)處理前，所述的樹脂和阻燃劑材料在用普通烘箱在90~100度干燥2H。
[0009]在進(jìn)行預(yù)處理前，導(dǎo)電材料先在普通烘箱150度處理24小時。
[0010]用Y射線(Co60)或采用電子加速器輻照交聯(lián)，輻照工藝參數(shù)，輻照總劑量50~150KGY、能量 2~10Mev、每次輻照 5~20KGY，輻照 3~5 次。
[0011 ] 本發(fā)明的有益效果在于:
通過采用高密度聚乙烯HDPE、導(dǎo)電材料、抗氧劑、阻燃劑等科學(xué)配比，特殊的密煉、真空壓片工藝下，再經(jīng)過Y射線(Co60)電子加速器輻照交聯(lián)，在芯材中形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制作具有正溫度系數(shù)、高PTC強(qiáng)度、低電阻率的新型熱敏電阻芯材，該芯材僅有普通產(chǎn)品的1/3，且外形尺寸也可以得到大幅的縮小，使其可以更為方便的應(yīng)用與電子行業(yè)中，尤其是適合手機(jī)/平板電腦等小體積電子設(shè)備中使用，
該芯材同時還具有較好的粘接性，由于其耐高壓能力達(dá)到600V，因此對保證電子設(shè)備安全具有顯著的作用；上述芯材室溫電阻率為0-2 Ω.cm，PTC強(qiáng)度大于17個數(shù)量級，制備出電路保護(hù)用的超小尺寸，超低電阻的PPTC產(chǎn)品。在PPTC材料產(chǎn)品的小尺寸和低阻化應(yīng)用方面跨出實(shí)質(zhì)性一步，打破國外元件廠商的技術(shù)壟斷，降低國內(nèi)電子企業(yè)的采購成本。本發(fā)明耐壓600V型自復(fù)位過流保護(hù)器(PPTC熱敏電阻產(chǎn)品)能在6(T90°C高溫、600V高電壓環(huán)境中使用，克服了在600V時高電壓下不能長期使用的缺陷，在使用過程中當(dāng)高壓下溫度超過一定值時，它的電阻值隨著溫度的升高幾乎是呈105~106階躍式的增高，起到有效保護(hù)電路作用。解決PTC產(chǎn)品耐壓性不夠的問題，保證了產(chǎn)品耐壓性能提高30%。
[0012]產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo):耐電壓480V超過國家標(biāo)準(zhǔn)彡25%，最大耐電壓能力達(dá)到600V ；可性能恢復(fù)到初始值1.6倍左右的水平時間t ( Imin ；電阻極化率極差δ值和動態(tài)電阻變化率均小于30%，耐老化I分鐘通電+1分鐘斷電循環(huán)疲勞1000次，不燒不裂。一旦產(chǎn)品溫度超過材料居里點(diǎn)13(T140°C時，它的電阻值隨著溫度的升高幾乎是呈階躍式的增高；具有獨(dú)特的正溫度系數(shù)電阻特性，可廣泛適合用作過流保護(hù)器件。
[0013]另外本發(fā)明還通過獨(dú)特的加工工藝，如密煉芯材、真空壓片等，密煉型片壓合工藝，可更大限度的提高產(chǎn)品一致性，大幅度降低操作員工作強(qiáng)度以及產(chǎn)品質(zhì)量過度依賴人員操作水平。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0015]本發(fā)明主要公開了一種熱敏電阻芯材中的核心技術(shù)，也就是使用在該過流自恢復(fù)保護(hù)器由設(shè)置在兩層金屬膜之間的芯材，該芯片材料對熱敏電阻的電學(xué)性能起到?jīng)Q定性的作用，所述的芯材由以下組分構(gòu)成(重量比)，28-33%高密度聚乙烯HDPE，18-23%導(dǎo)電材料，0.2-0.5%抗氧劑1010即四[β _(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，分子式C73H108012,44-48%氫氧化鎂構(gòu)成的阻燃劑組成。本發(fā)明采用具有高強(qiáng)度PTC效應(yīng)的樹脂材料，也就是高密度聚乙烯HDPE，與導(dǎo)電材料及其他輔料，在特殊的密煉、真空壓片工藝下，制成高PTC強(qiáng)度、低電阻率的耐壓600V復(fù)合芯片材料，經(jīng)過Υ射線(Co60)電子加速器輻照交聯(lián)，在復(fù)合芯片材料形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制成可耐壓600V自復(fù)位過流保護(hù)器(PPTC熱敏電阻)。其中的導(dǎo)電材料可以使用導(dǎo)電材料為金屬鎳粉或?qū)щ娞沾煞刍蚧蛱技{米管等具有優(yōu)良導(dǎo)電性的材料。并通過添加適當(dāng)?shù)妮o助材料如:阻燃劑和抗氧劑等提高芯材的綜合性能。通過采用上述芯材制作的過流自恢復(fù)保護(hù)器外形尺寸是普通產(chǎn)品的1/2，內(nèi)阻是普通產(chǎn)品的1/3，具有尺寸小、內(nèi)阻低、耐高壓的特點(diǎn)。上述產(chǎn)品在同時具備體積和性能優(yōu)勢的前提下，為發(fā)展迅速的電子行業(yè)制作體積小高性能產(chǎn)品提供了技術(shù)保障。
[0016]為了進(jìn)一步提高本發(fā)明芯材的性能，所述的芯材中還添加有0.1-7%的其他助劑，所述的其他助劑包括氧化鋅、硬脂酸鈣，氧化鋅加強(qiáng)和改善樹脂在輻照過