专利名称：正温度系数材料组成及由其制成的过电流保护组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造过电流保护组件的正温度系数材料组成及一种正温度系数过电流保护组件，特别是涉及一种具有碳化钛颗粒的正温度系数材料组成。
背景技术：
正温度系数导电性高分子组件由于具有正温度系数效应，所以可作为过电流保护组件。正温度系数导电性高分子组件包括一正温度系数导电性高分子材料及形成在该正温度系数导电性高分子材料的两相对应表面上的正、负电极。该正温度系数导电性高分子材料包括一具晶相区及非晶相区的高分子基体及一分散于该高分子基体的非晶相区而形成一连续导电路径的导电性颗粒填充物。正温度系数效应是指当该高分子基体的温度升到其熔点时，该晶相区开始融熔而产生新的非晶相区。当非晶相区增加到一程度而与原存的非晶相区相结合时，会使得该导电性颗粒填充物的导电路径形成不连续状，而造成该正温度 系数导电性高分子材料的电阻急速增加，并因而形成断电。正温度系数导电性高分子组件主要的要求是要同时具有高的正温度系数效应、高导电度、高电气稳定性、高环境稳定性。现有的正温度系数导电性高分子材料的组成通常包括一正温度系数导电性高分子单元及一碳粉(carbon black)导电性填充物。该正温度系数导电性高分子单元通常包含一重量平均分子量范围介于50，000g/mole至300，000g/mole的聚烯烃[具有介于0. 01g/10min至10g/10min的熔流速率(在190 °C /2. 16Kg的条件下)]与可选择地一重量平均分子量范围介于50，000g/mole至200，000g/mole的接枝型聚烯烃[具有介于0. 5g/10min至10g/10min的熔流速率(在19(TC /2. 16Kg的条件下)]。该接枝型聚烯烃的主要功能在于增加正温度系数导电性高分子单元与电极间的接着性。由于碳粉导电性填充物的导电度低，因此不适用于一些需要较高导电度(低电阻)的电流保护组件。在提升导电度上，虽然可通过增加具有高导电性的非碳类导电性颗粒填充物的型态(例如金属颗粒，导电性陶瓷颗粒及表面金属化颗粒等)来增加正温度系数导电性高分子组件的导电度(从原本的l.Oohm-cm或更高的体积电阻率下降至小于
0.05ohm-cm的体积电阻率)，但所述非碳粉导电性填充物与正温度系数导电性高分子的物理性质差异过大，导致导电性填充物在导电性高分子基体中容易发生潜变(ere印ing)，致使导电性高分子正温度系数组件的电气稳定性与使用寿命因此而降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高导电性高分子正温度系数过电流组件的电气稳定性与使用寿命的正温度系数材料组成。于是，本发明一种用于制造过电流保护组件的正温度系数材料组成，包含一正温度系数聚合物单元；以及一导电性填充物，含多个碳化钛颗粒。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于0. 3wt%的残氧含量。
所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于O. 5wt%而小于I. 0wt%的残氧含量。所述碳化钛颗粒的残氧含量为通过在1700°C 2000°C下碳化一具有含钛物质与含碳物质的混合物而得到的碳化钛产物中的氧含量。该含钛物质是择自二氧化钛、四氯化钛、氢化钛、铁钛矿、钛及前述物质的一组合。
较佳地，该含钛物质是二氧化钛。较佳地，该含碳物质为碳黑或石墨。该正温度系数聚合物单元包含一聚烯烃掺合物，而该聚烯烃掺合物包含高密度聚乙烯及不饱和羧酸接枝型高密度聚乙烯。而且该正温度系数聚合物单元占该正温度系数材料组成的10_30wt%，该导电性填充物占该正温度系数材料组成的70-90wt%。
该导电性填充物还包含一导电性粉末，该导电性粉末是择自于碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钥、碳化钨、氮化钛、氮化锆、氮化钒、氮化铌、氮化钽、氮化铬、二硅化钛、二硅化锆、二硅化铌、二硅化钨、金、银、铜、铝、镍、表面度镍玻璃球、表面镀镍石墨、钛钽固熔体、钨钛钽铬固熔体、钨钽固熔体、钨钛钽铌固熔体、钨钛钽固熔体、钨钛固熔体、钽铌固熔体及前述物质的一组合。较佳地，该导电性粉末是镍粉。又，本发明一种正温度系数过电流保护组件，包含一正温度系数材料层；及两个电极，设在该正温度系数材料层上；该正温度系数材料层具有一正温度系数材料组成，该正温度系数材料组成包含一正温度系数聚合物单元，以及一含多个碳化钛颗粒的导电性填充物，所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于O. 3wt %的残氧含量。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于O. 5wt%而小于I. 0wt%的残氧含量。本发明的有益效果在于以具有大于O. 3wt%的残氧含量的碳化钛颗粒作为导电性填充物的一成份可以提高正温度系数过电流组件的电气稳定性。
图I是一个示意图，说明本发明一较佳实施例的一种正温度系数过电流保护组件的结构。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。参阅图1，本发明一种正温度系数过电流保护组件包含一正温度系数材料层2 ；及两个电极3，设置在该正温度系数材料层2上；该正温度系数材料层2具有一正温度系数材料组成。该正温度系数材料组成包含一正温度系数聚合物单元；以及一导电性填充物，含多个碳化钛颗粒。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于O. 3wt%的残氧含量。碳化钛颗粒的残氧含量的定义为一具有含钛物质(颗粒状)与含碳物质(粉末状)的混合物在高温下进行碳化(carbiding)后而得到的碳化钛颗粒产物中所含有的氧量。碳化温度越高，残氧含量越低。当碳化钛颗粒的残氧含量低于O. 3wt%时，正温度系数材料的电气稳定性会有显著的变差。较佳下，所述碳化钛颗粒的残氧含量为通过在1700°C 2000°C下碳化(carbiding)该具有含钛物质与含碳物质的混合物而得到的碳化钛颗粒产物中的氧含量。更佳下，所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于(也就是大于或等于)O. 5wt%而小于
I.Owt%的残氧含量。较佳下，所述碳化钛颗粒的粒径范围较佳为大于O. I μ m且小于200 μ m。较佳下,该含钛物质是择自二氧化钛、四氯化钛、氢化钛、铁钛矿(Ferro titaniumore)或钛颗粒及前述物质的一组合。更佳下，该含钛物质是择自二氧化钛。较佳下，该含碳物质为碳黑(carbon black)或石墨粉末。该正温度系数聚合物单元可为一般现有的正温度系数聚合物或聚合物的掺合物(polymer blend)。较佳下,该正温度系数聚合物单元包含一聚烯烃掺合物。较佳下，该聚烯烃掺合物包含高密度聚乙烯及不饱和羧酸接枝型高密度聚乙烯。
较佳下，该正温度系数聚合物单元占该正温度系数材料组成的10_30wt%，该导电性填充物占该正温度系数材料组成的70-90wt %。较佳下，该导电性填充物还包含一导电性粉末。该导电性粉末是择自于碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钥、碳化钨、氮化钛、氮化锆、氮化钒、氮化铌、氮化钽、氮化铬、二硅化钛、二硅化锆、二硅化铌、二硅化钨、金、银、铜、铝、镍、表面度镍玻璃球、表面镀镍石墨、钛钽固熔体、钨钛钽铬固熔体、钨钽固熔体、钨钛钽铌固熔体、钨钛钽固熔体、钨钛固熔体、钽铌固熔体及前述物质的一组合。更佳下，该导电性粉末是镍粉。以下将以实施例与比较例来说明本发明各目的的实施方式与功效。须注意的是，该实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。正温度系数导电性高分子组件制备〈实施例I (El) >将IOg高密度聚乙烯(商品型号HDPE9002,购自Formosa plastic Corp.,重量平均分子量 150000g/mole,在 230°C, 12. 6kg 下的 M. F. I 为 45g/10min)、IOg 不饱和羧酸接枝型高密度聚乙烯(商品型号MB100D，购自Dupont，重量平均分子量80000g/mole，在230°C, 12. 6kg 下的 M. F. I.为 75g/10min)、与 80g 碳化钛粉末 A(TiC_A，具有 0. 9wt%的残氧含量，碳化钛粉末A的制备是通过在1850°C下碳化一具有二氧化钛与碳黑的混合物而得到的)加入一 Brabender混炼机内混炼。混炼温度为200°C ;搅拌速度为60rpm ;加压重量为5kg ;混炼时间为10分钟。将混炼后所得的混合物置于一模具中，然后，以热压机对混合物样品进行热压，热压温度为200°C、热压时间为4分钟、热压压力为80kg/cm2，将混练后的样品热压成厚度为0. 12mm的薄片后，于薄片两侧各贴一片镀镍铜箔，再依同样热压条件热压，形成一个三明治结构，将此三明治结构冲切成4. 5mmX3. 2mm的芯片。测量实施例I所制得的正温度系数材料的电阻值(见表I)。表I中的G-HDPE代表接枝型高密度聚乙烯，V-R代表体积电阻(ohm-cm)。表I
权利要求
1.一种用于制造过电流保护组件的正温度系数材料组成，其特征在于其包含一正温度系数聚合物单元；及一导电性填充物，含多个碳化钛颗粒；所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于O. 3wt%的残氧含量。
2.根据权利要求I所述的正温度系数材料组成，其特征在于所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于O. 5wt%而小于I. 0wt%的残氧含量。
3.根据权利要求I所述的正温度系数材料组成，其特征在于所述碳化钛颗粒的残氧含量为通过在1700°C 2000°C下碳化一具有含钛物质与含碳物质的混合物而得到的碳化钛产物中的氧含量。
4.根据权利要求3所述的正温度系数材料组成，其特征在于该含钛物质是择自二氧化钛、四氯化钛、氢化钛、铁钛矿、钛及前述物质的一组合。
5.根据权利要求4所述的正温度系数材料组成，其特征在于该含钛物质是二氧化钛。
6.根据权利要求3所述的正温度系数材料组成，其特征在于该含碳物质为碳黑或石mO
7.根据权利要求I所述的正温度系数材料组成，其特征在于该正温度系数聚合物单元包含一聚烯烃掺合物。
8.根据权利要求7所述的正温度系数材料组成，其特征在于该聚烯烃掺合物包含高密度聚乙烯及不饱和羧酸接枝型高密度聚乙烯。
9.根据权利要求I所述的正温度系数材料组成，其特征在于该正温度系数聚合物单元占该正温度系数材料组成的10_30wt%，该导电性填充物占该正温度系数材料组成的 70-90wt%。
10.根据权利要求I所述的正温度系数材料组成，其特征在于该导电性填充物还包含一导电性粉末，该导电性粉末是择自于碳化锆、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钥、碳化钨、氮化钛、氮化锆、氮化钒、氮化铌、氮化钽、氮化铬、二硅化钛、二硅化锆、二硅化铌、二硅化钨、金、银、铜、铝、镍、表面度镍玻璃球、表面镀镍石墨、钛钽固熔体、钨钛钽铬固熔体、 钨钽固熔体、钨钛钽铌固熔体、钨钛钽固熔体、钨钛固熔体、钽铌固熔体及前述物质的一组口 ο
11.根据权利要求10所述的正温度系数材料组成，其特征在于该导电性粉末是镍粉。
12.一种正温度系数过电流保护组件，其特征在于其包含一正温度系数材料层；及两个电极，设在该正温度系数材料层上；该正温度系数材料层具有一正温度系数材料组成，该正温度系数材料组成包含一正温度系数聚合物单元，以及一含多个碳化钛颗粒的导电性填充物，所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于O. 3wt%的残氧含量。
13.根据权利要求12所述的正温度系数过电流保护组件，其特征在于所述碳化钛颗粒基于其重量具有一不小于O. 5wt%而小于I. Owt%的残氧含量。
全文摘要
一种正温度系数材料组成及由其制成的过电流保护组件，该正温度系数材料组成包含一正温度系数聚合物单元；以及一导电性填充物，含多个碳化钛颗粒。所述碳化钛颗粒基于其重量具有一大于0.3wt％的残氧含量。本发明也提供一种正温度系数过电流保护组件。
文档编号C08K3/08GK102924776SQ20111022898
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者陈继圣, 古奇浩, 江长鸿 申请人:富致科技股份有限公司