一种电极剥离强度高的电阻分布一致的pptc热敏电阻的制备方法
【专利摘要】本发明中公开的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法，其通过选用特定的工艺实现了PPTC热敏电阻的连续挤出压延成型，这种制备方法稳定性更好，效率高，而且制备出来的高分子板材电极表面无麻点气泡现象；热敏电阻器的电阻一致性好，电极剥离力高、抗氧化性优良、进行耐久测试电阻变化率小，耐候性好，成品率较高，而且使用这种制备方法节省了材料、人工和能源等成本，具有重要的工业应用价值。
【专利说明】—种电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子热敏电阻领域，尤其涉及一种电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法。
技术背景
[0002]高分子正温度系数热敏电阻(PPTC,PolymerPositive Temperature Coefficientthermistor)又称自恢复保险丝，简称PPTC热敏电阻，PPTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的电阻，超过一定的温度(开关温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。其工作原理是:当电路正常工作时，PPTC热敏电阻阻值非常小不阻碍电流通过；而当电路出现过流、过载或过热等故障时，热敏电阻温度迅速上升，超过开关温度时瞬间升至高阻态，从而及时限制电路电流到很低水平保护电路；当故障排除后，PPTC热敏电阻迅速冷却并恢复到原低阻状态，电路恢复正常后此热敏电阻可再次重复使用。
[0003]PPTC热敏电阻的主要特点为灵敏度高，体积小，使用方便，易于加工和稳定性好的特点，其已广泛用于电脑、通讯、消费性电子、汽车、通路、数字内容等产业领域中的电路保护。
[0004]现有工艺技术下的PPTC热敏电阻多采用普通粗化铜箔通过压片机压合工艺生产，铜箔表面粗化面形状不利于粘附、粗糙度不够，直接影响镀镍层的形态，用作高分子温度系数热敏电阻时与高分子聚合物的结合强度不够，致使其使用性能不达标，导致存在复合强度低即剥离力小、抗氧化性差、不能长期存放、电阻分布离散，成品率较低的缺点；而且热敏电阻芯片经过长期存放后易发生电阻不稳定、重新焊接后易出现芯片起泡甚至电极脱落等现象，给实际的应用带来诸多不便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述存在的问题，提出了一种电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法，以解决现有技术中PPTC热敏电阻存在电极剥离力小、抗氧化性差、不能长期存放、电阻分布离散和成品率较低的缺点。
[0006]为了实现上述目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种电极剥离强度高的电阻分布一致的高分子PTC热敏电阻的制备方法，包括以下步骤:
[0008]I)基材处理:基材配料、粉碎，混合；
[0009]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机抽真空挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为180?220°C ；
[0010]3)挤出压延:经单螺杆挤出机挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的成型板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用蘑菇状粗化面或树枝状粗化面镀镍铜箔作为电极，所述电极通过放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为150-210°C ；
[0011]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切；
[0012]5)热处理:在140_190°C下进行热处理；
[0013]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为5-lOOMrad ；
[0014]7)热处理:在140_190°C下进行热处理。
[0015]按照本发明公开的上述步骤即获得了本发明所述的电极剥离强度高的电阻分布一致的高分子PTC热敏电阻。
[0016]优选地，本发明中双螺杆挤出机挤出温度比原料熔点高40_80°C。
[0017]本发明选用镀镍铜箔，更具抗氧化性，使制得的高分子PTC热敏电阻存放时间更长。
[0018]优选地，本发明所述的镀镍铜箔的厚度为25-100um ；
[0019]优选地，本发明所述的镀镍铜箔的镀镍层厚度为5-lOum ；
[0020]优选地，本发明所述的镀镍铜箔的宽度可为50-500_ ；
[0021]优选地，所述压延时压延机的压辊温度为155_180°C ；
[0022]优选地，步骤3)中通过调节单螺杆挤出机机头口的出料板材厚度控制压延后成型板材厚度尺寸，使单螺杆挤出机的机头口出料板材的厚度尺寸较成型板材厚度尺寸厚
2.0-6.0mm。优选地，单螺杆挤出机机头口出料板材的厚度尺寸较成型板材的厚度尺寸厚
2.0-5.0mm0
[0023]优选地，步骤3)中单螺杆挤出机的挤出温度为180?200°C。
[0024]优选地，步骤3)中所述压延机的压辊的直径为200-800mm，长度为200_800mm。
[0025]优选地，上述步骤3)中所述的压延机选自双辊压延机、三辊压延机、四辊压延机和五棍压延机中的一种。
[0026]优选地，步骤5)和步骤7)中热处理温度较基材熔点温度高30?60°C。
[0027]优选地，步骤6)中的辐照剂量为5_20Mrad。
[0028]更优选地，步骤6)中的辐照剂量为10_20Mrad。
[0029]本发明还公开了一种由上述制备方法获得的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻。
[0030]本发明选用蘑燕状粗化面镀镍铜箔为Jeonyoung Electrochemical C0.,Ltd生产的HP-200型号，其表面形貌如图1所示，其微观表面可明显增大面积，同时增加表面粗糙度，在与闻分子材料粘结时，闻分子材料可内嵌于蘑燕边沿的凹陷部位，剥尚时更难拔出，同时两种材料结合部位面积明显增加，可大大提高与高分子材料的粘结强度的同时降低接触电阻。
[0031]本发明选用树枝状粗化面镀镍铜箔为福田公司生产的C-110，其表面形貌如图2所示，其微观表面可明显增大面积，同时增加表面粗糙度，在与高分子材料粘结时，高分子材料可深嵌于树枝边沿凹凸陷部位，剥离时不易拔出，可大大提高与高分子材料的粘结强度。
[0032]本发明步骤2)中采用双螺杆的强剪切力更有利于物料塑化，采用抽真空更有利于物料中空气、水气的排放，保证压延时不出现气泡、麻点现象，保证镀镍铜箔电极与高分子材料结合更牢固。[0033]本发明公开的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法适用于制备以下多种原料制成的PPTC热敏电阻器，所述的PPTC热敏电阻器包括基材和复合于该基材两面的镀镍铜箔。所述的基材由高分子树脂和填充材料组成。所述的高分子树脂选自聚乙烯，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸共聚物，聚丙烯，聚丁烯，聚偏氟乙烯，聚三氟氯乙烯，尼龙，聚氯乙烯，酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树月旨、聚四氟乙烯树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、热固性聚苯醚类树脂和聚酯树脂中的一种或几种。所述的填充材料选自玻璃纤维布、芳酰胺纤维非织布、炭黑、镍粉、氢氧化镁、氢氧化铝、高岭土、白炭黑、碳酸钙和二氧化钛中的一种或几种。
[0034]通过本发明上述公开的制备方法获得的PPTC热敏电阻在实际应用中可以根据客户需求型号组装，目前本领域中不需组装产品有:环形裸片类、圆形裸片类、方形裸片类；需组装产品有:径向铜(钢)线引出不包封类、径向铜(钢)线引出包封类、镍(钢镀镍)电极横向引出类、SMD贴片类、金属贴片类)。
[0035]另外，一般组装成型后不需要热处理，仅径向铜(钢)线引出包封类在包封工序固化时需要再热处理。
[0036]优选地，本发明中公开的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法还包括组装成型步骤。本发明中的热敏电阻可以根据实际工艺和产品要求按照常规技术中方法进行组装成型。
[0037]在现有技术中，一般在设计和生产热敏电阻时都是调整配方和工艺使获得的电阻能够满足达到特定的电阻值，和能承受的最大电流和最大电压值等的性能要求。
[0038]优选地，本发明中公开的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法还包括电冲击老化步骤:所述的电冲击老化步骤是用上述工艺制得的热敏电阻要求的最大电压和最大电流对其通电3?45S。
[0039]通过电冲击老化步骤处理不仅能够检验所制备的热敏电阻是否符合电阻性能设计要求，满足实际应用，而且能够使得本发明中方法制备的热敏电阻中的聚合物的分子排列更加稳定和长久，从而进一步的提闻热敏电阻的综合性能。
[0040]综上，本发明中公开的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法通过选用特定的工艺实现了 PPTC热敏电阻的连续挤出压延成型，这种制备方法稳定性更好，效率高，而且制备出来的高分子板材电极表面无麻点气泡现象；热敏电阻器的电阻一致性好，电极剥离力高、抗氧化性优良、进行耐久测试电阻变化率小，耐候性好，成品率较高，而且使用这种制备方法节省了材料、人工和能源等成本，具有重要的工业应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
图1为蘑菇状粗画面镀镍铜箔的表面电镜图；
图2为树枝状粗化面镀镍铜箔的表面电镜图。
【具体实施方式】
[0041]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0042]实施例1[0043]本实施例中基材为:高密度聚乙烯4400g、炭黑4000g、氢氧化镁4200g。
[0044]本实施例中具体的工艺步骤为:
[0045]I)基材处理:按照上述组分进行基材配料、然后将基材倒入混合机中混合均匀；
[0046]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机抽真空挤出；双螺
[0047]杆挤出机的挤出温度为190?200°C ；
[0048]3)挤出压延:经单螺杆挤出机在190-195°C挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的成型板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用IlOmm宽蘑菇状粗画面镀镍铜箔作为电极，所述电极通过带张力的放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为160°C ;所述单螺杆挤出机的机头宽度100mm、机头出料口出料板材厚度5.0mm,所述成型板材的厚度控制在1.96-2.0Omm ；
[0049]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切,切割成5.5mmX 5.5mm芯片；
[0050]5)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0051]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为15Mrad ；
[0052]7)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0053]8)电冲击老化:用220V/3A/15S电冲击老化。
[0054]本实施例中所述的蘑燕状粗画面镀镍铜箔为Jeonyoung ElectrochemicalC0.，Ltd生产的HP-200，其表面照片见图1所示。
[0055]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表I。
[0056]实施例2
[0057]本实施例中基材为:高密度聚乙烯4400g、炭黑4000g、氢氧化镁4200g。
[0058]本实施例中具体的工艺步骤为:
[0059]I)基材处理:按照上述组分进行基材配料、然后将基材倒入混合机中混合均匀；
[0060]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机抽真空挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为190?200°C ；
[0061]3)挤出压延:经单螺杆挤出机在190-195°C挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的成型板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用IlOmm宽树枝状镀镍铜箔作为电极，所述电极通过带张力的放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为160°C ;所述单螺杆挤出机的机头宽度100mm、机头出料口出料板材厚度5.0mm，所述成型板材的厚度控制在1.96-2.0Omm ；
[0062]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切,切割成5.5mmX 5.5mm芯片；
[0063]5)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0064]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为15Mrad ；
[0065]7)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0066]8)电冲击老化:220V/3A/15S电冲击老化。
[0067]本实施例中所述的树枝状粗画面镀镍铜箔为福田公司生产的C-110，其表面照片见图2所示。[0068]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表I。
[0069]实施例3
[0070]本实施例是实施例1和2的对照试验，在其他工艺条件不变的情况下，在双螺杆挤出机挤出时不采用真空挤出和采用普通粗化铜箔作为电极，获得最终高分子PTC热敏电阻。所述的普通粗化铜箔选自上海金宝的35um厚度的粗化铜箔。
[0071]本实施例中基材为:高密度聚乙烯4400g、炭黑4000g、氢氧化镁4200g。
[0072]本实施例中具体的工艺步骤为:
[0073]I)基材处理:按照上述组分进行基材配料、然后将基材倒入混合机中混合均匀；
[0074]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为190?200°C ；
[0075]3)挤出压延:经单螺杆挤出机在190-195°C挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的出料板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用IlOmm宽普通粗化铜箔作为电极，所述电极通过放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为160°C ;所述单螺杆挤出机的机头宽度100mm、机头出料的出料板材厚度5.0mm,所述成型板材的厚度控制在1.96-2.0Omm ；
[0076]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切,切割成5.5mmX 5.5mm芯片；
[0077]5)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0078]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为15Mrad ；
[0079]7)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0080]8)电冲击老化:220V/3A/15S电冲击老化。
[0081]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表I。
[0082]实施例4
[0083]本实施例中采用如实施例1和实施例2中的双螺杆真空挤出工艺，但电极选用IlOmm宽普通粗化铜箔，双螺杆挤出机挤出时采用抽真空挤出，所述双螺杆挤出机的机头出料板材厚度为8.0_，获得最终高分子PTC热敏电阻。所述的普通粗化铜箔选自上海金宝的35um厚度的粗化铜箔。
[0084]本实施例中基材为:高密度聚乙烯4400g、炭黑4000g、氢氧化镁4200g。
[0085]本实施例中具体的工艺步骤为:
[0086]I)基材处理:按照上述组分进行基材配料、然后将基材倒入混合机中混合均匀；
[0087]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机抽真空挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为190?200°C ；
[0088]3)挤出压延:经单螺杆挤出机在190-195°C挤出后在压延机上压延获得出料板材，所述的出料板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用IlOmm宽普通粗化铜箔作为电极，所述电极通过带张力的放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为160°C ;所述单螺杆挤出机的机头宽度100mm、机头出料口出料板材厚度8.0mm,所述成型板材的厚度控制在1.96-2.0Omm ；
[0089]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切，切割成5.5mmX 5.5mm芯片；
[0090]5)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0091]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为15Mrad ；
[0092]7)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0093]8)电冲击老化:220V/3A/15S电冲击老化。
[0094]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表I。
[0095]实施例5
[0096]本实施例中采用如实施例1和实施例2中的双螺杆真空挤出工艺，但电极选用IIOmm宽普通粗化铜箔，双螺杆挤出时不采用真空挤出，所述双螺杆挤出机的机头出料口厚度为3.0mm,获得最终高分子PTC热敏电阻。所述的普通粗化铜箔选自上海金宝的35um厚度的粗化铜箔。
[0097]本实施例中基材为:高密度聚乙烯4400g、炭黑4000g、氢氧化镁4200g。
[0098]本实施例中具体的工艺步骤为:
[0099]I)基材处理:按照上述组分进行基材配料、然后将基材倒入混合机中混合均匀；
[0100]2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为190?200°C ；
[0101]3)挤出压延:经单螺杆挤出机在190-195°C挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的成型板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用IlOmm宽普通粗化铜箔作为电极，所述电极通过带张力的放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为160°C ;所述单螺杆挤出机的机头宽度100mm、机头出料口出料板材厚度3.0mm,所述成型板材的厚度控制在1.96-2.0Omm ；
[0102]4)冲切:成型板材冷却后进行冲切,切割成5.5mmX 5.5mm芯片；
[0103]5)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0104]6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为15Mrad ；
[0105]7)热处理:在155°C下进行热处理I小时；
[0106]8)电冲击老化:220V/3A/15S电冲击老化。
[0107]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表I。
[0108]实施例6
[0109]本实施例为现有技术中制备高分子PTC热敏电阻的工艺。
[0110]本实施例中基材为:高密度聚乙烯440g、炭黑400g、氢氧化镁420g。[0111]本实施例中工艺具体为:
[0112]I)将基材倒入混合机中混合均匀，然后通过180°C密炼、粉碎造粒；
[0113]2)然后经过双辊炼胶机拉片高分子基材2.2~2.5mm ;
[0114]3)接着用平板硫化机170°C复合IlOmm宽普通粗化铜箔，厚度1.96~2.00mm。
[0115]4)冲切成 5.5mmX 5.5mm 芯片；
[0116]5)经155°C I小时热处理；
[0117]6) 15Mrad剂量辐照交联；
[0118]7) 155 °C I小时热处理;
[0119]8) 220V/3A/15S 电冲击老化。。
[0120]按照国标GB/T2791-1995方法进行剥离强度测试，按照GB/T7153-2002方法进行电阻测试，按照GB/T7153-2002标准测试耐流电阻变化率；按照GB/T7153-2002标准测试250V耐压48小时电阻变化率，并按照GB/T7153-2002标准测试40°C 95%湿度放置1000小时电阻变化率，获得的结果见表1。
[0121]表1
[0122]
【权利要求】
1.一种电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻的制备方法，包括以下步骤: 1)基材处理:基材配料、粉碎，混合； 2)双螺杆挤出机挤出:步骤I)中混合后基材经双螺杆挤出机抽真空挤出；双螺杆挤出机的挤出温度为180?220°C ； 3)挤出压延:经单螺杆挤出机挤出后在压延机上压延获得成型板材，所述的成型板材通过收卷装置自动收卷；压延时选用蘑菇状粗化面或树枝状粗化面镀镍铜箔作为电极，所述电极通过放卷装置自动放卷，单螺杆挤出机挤出时挤出机机头温度为180?220°C，压延时滚筒压延机的压辊温度为150-210°C ； 4)冲切:成型板材冷却后进行冲切切割； 5)热处理:在140-190°C下进行热处理；； 6)辐照交联:用钴源或电子束辐照交联，辐照剂量为5-lOOMrad； 7)热处理:在140-190°C下进行热处理。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述镀镍铜箔的厚度25-100um,所述镀镍铜箔的镀镍层厚度为5-10um。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中单螺杆挤出机的机头口出料板材的厚度尺寸较成型板材厚度尺寸厚2.0-6.0mm。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中镀镍铜箔的宽度为50-500mm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)压延时所述压延机的压辊温度为 155-180°C。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述压延机的压辊的直径为200-800mm,长度为 200-800mm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的压延机选自双辊压延机、三辊压延机、四辊压延机和五辊压延机中的一种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5)和步骤7)中热处理温度较基材熔点温度高30?60°C。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤6)中的辐照剂量为5-30Mrad。
10.一种如权利要求1-9任一所述的制备方法获得的电极剥离强度高的电阻分布一致的PPTC热敏电阻。
【文档编号】H01C7/02GK103730220SQ201310694535
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】何志勇, 侯李明, 史宇正, 曾贤瑞 申请人:上海科特高分子材料有限公司