正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明于涉及一種正溫度系數(shù)（positive temperature coefficient,簡稱 PTC) 過電流保護(hù)元件，特別是涉及一種包含正溫度系數(shù)聚合物材料的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元 件，該正溫度系數(shù)聚合物材料包括一導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒、一導(dǎo)電性碳顆粒及一包含至少一 主聚合物單元及一強(qiáng)化聚烯烴的聚合物基體。
【背景技術(shù)】
[0002] 正溫度系數(shù)導(dǎo)電性高分子元件由于具有正溫度系數(shù)效應(yīng)，所以可作為過電流保護(hù) 元件例如保險(xiǎn)絲等用途。正溫度系數(shù)導(dǎo)電性高分子元件包括一正溫度系數(shù)聚合物材料及形 成在該正溫度系數(shù)聚合物材料的兩相對應(yīng)表面上的第一及第二電極。
[0003] 該正溫度系數(shù)聚合物材料包括一晶相區(qū)及非晶相區(qū)的聚合物基體，及一分散于該 聚合物基體的非晶相區(qū)而形成一介于第一及第二電極間的連續(xù)導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電性顆粒填 充物。正溫度系數(shù)效應(yīng)是指當(dāng)該聚合物基體的溫度升到其熔點(diǎn)時(shí)，該晶相區(qū)開始融熔而產(chǎn) 生新的非晶相區(qū)。當(dāng)非晶相區(qū)增加到一程度而與原存的非晶相區(qū)相結(jié)合時(shí)，會使得該導(dǎo)電 性顆粒填充物的導(dǎo)電路徑形成不連續(xù)狀，而造成該正溫度系數(shù)聚合物材料的電阻急速增 加，并因而在第一及第二電極間形成斷電。
[0004] 該導(dǎo)電性顆粒填充物具體例如碳顆粒、金屬粉末、導(dǎo)電性陶瓷粉末、金屬化玻璃珠 等。由于碳顆粒具有較低的電阻，當(dāng)正溫度系數(shù)聚合物材料使用碳顆粒作為導(dǎo)電性顆粒填 充物可以在23°C下具有大于0. 1 Ω · cm的電阻率。因此，對于需要正溫度系數(shù)聚合物材料 具有電阻率小于1.0Ω · cm或甚至小于0.2Ω · cm的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，碳顆粒 并不適合單獨(dú)作為導(dǎo)電性顆粒填充物。
[0005] 盡管正溫度系數(shù)聚合物材料的導(dǎo)電性可以通過使用導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒顯著地增 加，例如使用金屬顆粒，這些具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒傾向致使該正溫度系數(shù)聚 合物材料在使用時(shí)產(chǎn)生不期望的電弧現(xiàn)象。所引起的電弧現(xiàn)象會損毀該正溫度系數(shù)聚合物 材料的聚合物基體的分子結(jié)構(gòu)，致使正溫度系數(shù)導(dǎo)電性高分子元件的電氣穩(wěn)定性及使用壽 命因此而降低。
[0006] 美國專利公開號第8, 368, 504B1號公開一種正溫度系數(shù)聚合物材料，該正溫度 系數(shù)聚合物材料包括一聚合物基體及一分散于該聚合物基體中的導(dǎo)電性陶瓷或金屬填充 物。該聚合物基體是由聚合物組成物制成，該聚合物組成物包含至少一主聚合物單元及一 強(qiáng)化聚烯烴。盡管在PTC聚合物材料添加強(qiáng)化聚烯烴可以抑制電弧現(xiàn)象在正溫度系數(shù)聚 合物材料中產(chǎn)生，該正溫度系數(shù)聚合物材料在崩壞測試（Breakdown test)及破壞電壓測試 (Thermal runaway test)的表現(xiàn)無法令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種可以克服前述現(xiàn)有技術(shù)缺失的一種正溫度系數(shù)過電 流保護(hù)元件。
[0008] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，包含一正溫度系數(shù)聚合物材料，及兩個(gè)電 極，連接于該正溫度系數(shù)聚合物材料。該正溫度系數(shù)聚合物材料包括一聚合物基體及一均 勻分散于該聚合物基體中的導(dǎo)電性顆粒填充物。該導(dǎo)電性顆粒填充物包括導(dǎo)電性非碳質(zhì) 顆粒及導(dǎo)電性碳顆粒，所述導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒的電阻是高于所述導(dǎo)電性碳顆粒的電阻。該 聚合物基體是由一聚合物組成物制成，該聚合物組成物包含至少一主聚合物單元及一強(qiáng)化 聚烯烴。該主聚合物單元包含一基礎(chǔ)聚烯烴及可選擇性地一接枝型聚烯烴。該強(qiáng)化聚烯 烴的重量平均分子量高于該基礎(chǔ)聚烯烴的重量平均分子量。該主聚合物單元與該強(qiáng)化聚 烯烴系共熔融混煉后固化而形成該聚合物基體。該基礎(chǔ)聚烯烴具有一根據(jù)ASTM D-1238 在230°C與12. 6Kg壓力下所量得的介于10g/10min至100g/10min的熔流速率。該強(qiáng)化 聚烯烴具有一根據(jù)ASTM D-1238在230°C與12. 6Kg壓力下所量得的介于0· 01g/10min至 I. 0g/10min的熔流速率。該導(dǎo)電性碳顆粒具有平均粒徑范圍為40nm至IOOnnuDBP吸油量 范圍為60cc/100g至120cc/100g，及一有機(jī)揮發(fā)成份含量的范圍為0. 2wt%至2. Owt%?；?于該聚合物組成物的總重量，該主聚合物單元的含量范圍為58至92wt%，且該強(qiáng)化聚烯烴 的含量范圍為8至42wt %?；谠撜郎囟认禂?shù)聚合物材料的總重量，該聚合物基體的含量 范圍為10至14wt %，且該導(dǎo)電性碳顆粒填充物的含量范圍為86至90wt %?；谠撜郎囟?系數(shù)聚合物材料的總重量，該導(dǎo)電性碳顆粒的含量范圍為1至14wt%。
[0009] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該強(qiáng)化聚烯烴的重量平均分子量范圍為 600, 000g/mole 至 1，500, 000g/mole。
[0010] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該基礎(chǔ)聚烯烴的重量平均分子量范圍為 50, 000g/mole 至 300, 000g/mole。
[0011] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該導(dǎo)電性碳顆粒具有平均粒徑范圍為58nm 至83nm、DBP吸油量范圍為75cc/100g至113cc/100g，及該有機(jī)揮發(fā)成份含量的范圍為 0· 8wt%至 1.0 wt%。
[0012] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒是由一材料所制成， 該材料是選自碳化鈦、碳化鋯、碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鑰、碳化鎢、氮化鈦、 氮化鋯、氮化釩、氮化鈮、氮化鉭、氮化鉻、二硅化鈦、二硅化鋯、二硅化鈮、二硅化鎢、金、銀、 銅、鋁、鎳、表面鍍鎳玻璃球、表面鍍鎳石墨、鈦鉭固熔體、鎢鈦鉭鉻固熔體、鎢鉭固熔體、鎢 鈦鉭鈮固熔體、鎢鈦鉭固熔體、鎢鈦固熔體、鉭鈮固熔體，及前述的組合。
[0013] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該導(dǎo)電性碳顆粒是碳黑。
[0014] 本發(fā)明的正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件，該基礎(chǔ)聚烯烴及該強(qiáng)化聚烯烴為聚乙烯。
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于：通過該正溫度系數(shù)聚合物材料含有數(shù)個(gè)導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆 粒、數(shù)個(gè)導(dǎo)電性碳顆粒，及強(qiáng)化聚烯烴，可以減輕如現(xiàn)有技術(shù)中所述的電弧產(chǎn)生問題。
【附圖說明】
[0016] 本發(fā)明的其他的特征及功效，將于參照圖式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中：
[0017] 圖1是一示意圖，說明本發(fā)明正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 參閱圖1，本發(fā)明的一種正溫度系數(shù)過電流保護(hù)元件的一實(shí)施例包含：一正溫度 系數(shù)聚合物材料2,及兩個(gè)電極3,該電極3連接在該正溫度系數(shù)聚合物材料2上。
[0019] 該正溫度系數(shù)聚合物材料2包括一聚合物基體21及一均勻分散于該聚合物基體 21中的導(dǎo)電性顆粒填充物22。該導(dǎo)電性顆粒填充物22包括多個(gè)導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒及多個(gè) 導(dǎo)電性碳顆粒。所述導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒的電阻是高于所述導(dǎo)電性碳顆粒的電阻。該聚合物 基體21是由一聚合物組成物制成，該聚合物組成物包含至少一主聚合物單元及一強(qiáng)化聚 烯烴。該主聚合物單元包含一基礎(chǔ)聚烯烴及可選擇性地一接枝型聚烯烴，該強(qiáng)化聚烯烴的 重量平均分子量高于該基礎(chǔ)聚烯烴的重量平均分子量，該主聚合物單元與該強(qiáng)化聚烯烴是 共熔融混煉后固化而形成該聚合物基體21。
[0020] 該基礎(chǔ)聚烯烴具有一根據(jù)ASTM D-1238在230°C與12. 6Kg壓力下所量得的介于 10g/10min至100g/10min的烙流速率（melt flow rate)。該強(qiáng)化聚烯烴具有一根據(jù)ASTM D-1238在230°C與12. 6Kg壓力下所量得的介于(λ 01g/10min至L 0g/10min的熔流速率。
[0021] 該導(dǎo)電性碳顆粒具有平均粒徑范圍為40nm至100nm、DBP吸油量范圍為60cc/100g 至120cc/100g，及一有機(jī)揮發(fā)成份含量的范圍為0. 2wt%至2. Owt%。
[0022] 基于該聚合物組成物的總重量,該主聚合物單元的含量范圍為58wt%至92wt%, 且該強(qiáng)化聚烯烴的含量范圍為8wt%至42wt%。
[0023] 基于該正溫度系數(shù)聚合物材料2的總重量，該聚合物基體21的含量范圍為10wt% 至14wt%，且該導(dǎo)電性碳顆粒填充物22的含量范圍為86wt%至90wt%?；谠撜郎囟认?數(shù)聚合物材料2的總重量，該導(dǎo)電性碳顆粒的含量范圍為lwt%至14wt%。
[0024] 較佳地，該強(qiáng)化聚烯烴的重量平均分子量范圍為600, 000g/mole至1，500, OOOg/ mole。
[0025] 較佳地，該基礎(chǔ)聚烯烴的重量平均分子量范圍為50, OOOg/mole至300, OOOg/ mole。
[0026] 較佳地，該導(dǎo)電性碳顆粒具有平均粒徑范圍為58nm至83nm、DBP吸油量范圍為 75cc/100g至113cc/100g，及該有機(jī)揮發(fā)成份含量的范圍為0. 8wt%至l.Owt%。
[0027] 較佳地，該導(dǎo)電性非碳質(zhì)顆粒是由一材料所制成，該材料是選自碳化鈦、碳化鋯、 碳化釩、碳化鈮、碳化鉭、碳化鉻、碳化鑰、碳化鎢、氮化鈦、氮化鋯、氮化釩、氮化鈮、氮化鉭、