一种高稳定二硅化钼导电PPTC材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子基ptc复合材料，具体涉及一种高稳定二硅化钼导电pptc材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着电子行业的快速发展，高分子基ptc材料作为电路保护元件串联于负荷电路中逐渐成为主流。高分子基ptc复合材料是一种特殊设计的高分子复合导体，具有在较高温度下减小或切断电流，达到控温，保温或者对系统起保护作用，具有热敏材料特性，材料的电阻率能够随温度升高而升高，或者材料的电导率能够随温度的升高而降低，正常工作电流状态下ptc保护元件呈低阻状态，一旦出现故障，此时ptc元件的电阻自热迅速增大，迫使电流迅速下降。

2、具有正温度系数特性的聚合物导电复合材料(pptc)对电流和温度具有快速的响应，其广泛用于电路保护。在常温条件下，电阻处于低电阻状态，但电路发生过电流或过温时，其电阻会以毫秒级速度从低电阻转换到高电阻状态(高电阻/低电阻的对数比为4以上，其也称为pptc强度)，电压全部加载到pptc上，从而到达保护电路元件的目的。

3、在目前过流保护领域，低ptc强度、循环稳定性差和ntc效应等问题已经成为阻碍该领域发展的重要问题。

4、ptc材料由一种或一种以上具有结晶特性的高分子材料、导电填料和非导电填料组成。填料均匀分散在高分子材料中。高分子材料通常为聚烯烃(如：聚乙烯)、含氟聚烯烃(如：聚偏氟乙烯)等；导电填料常为导电炭材料(导电炭黑、石墨烯粉、碳纳米管微粉等)、金属粉末(如：铜、镍等)或导电陶瓷粉末(如：过渡金属碳化物、过渡金属碳硅化物、过渡金属碳铝化物和过渡金属碳锡化物，最常用的是碳化钛或碳化钨)。

5、但是，炭黑体系的pptc材料常温电阻极大，相同添加比例下导电炭黑的电阻是碳化钨的3～10倍，而且导电炭黑添加量不能太少，有一定的局限性。金属作为导电填料时，相对碳系导电填料，具有优异的导电能力，在制备cpcs时具有独特的优势。然而在实际制备使用过程中，au、ag等贵重金属，虽然导电性良好，但价格昂贵，不利于大规模推广生产。cu、fe、ni等容易损坏仪器设备，易被空气中的o2氧化。金属化合物，如碳化钨，其电阻很低，但其密度大，硬度大，容易氧化，在常温放置一段时间电阻会变高，因此必须用三防漆(coating)来防护，施工特别麻烦；这种结构由于很难在制备过程中保证材料的均匀性，较低的室温电阻需要大量的导电填料也不利于基底的稳定性能，ptc强度不高，且ntc现象往往难以完全消除等一系列问题使得其在过流保护领域受限。

6、二硅化钼陶瓷粉体是钼的硅化合物，一种灰色粉末，化学分子式为：mosi2，分子量为154，密度6.3g/cm3，热膨胀系数为：5.1×10-6k-1，电阻率仅为21×10-6ω.cm。但是，二硅化钼在低温下容易氧化，尤其是400℃以上会加速氧化，因此尚未有文献应用在pptc材料中；而在温度超过800时会发生氧化反应，表面是具有自我修复能力的硅的氧化物致密，形成连续的玻璃薄层，隔离氧气和二硅化钼的进一步接触，防止进一步氧化，所以二硅化钼通常应用于高温抗氧化涂层材料、电加热元件、集成电极薄膜、结构材料、复合材料的增强剂、耐磨材料、结构陶瓷的连接材料等领域。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种高稳定二硅化钼导电pptc材料及其制备方法，该二硅化钼导电pptc材料具有低电阻、稳定、易于加工等优点，能够应用于过流保护及温敏传感器等领域。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、本发明的一种高稳定二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：高分子聚合物100份、导电填料450～800份、聚乙烯蜡润滑剂1～5份及硅化三钼10～50份；所述导电填料为二硅化钼粉，或者二硅化钼粉与导电石墨粉或/和导电陶瓷粉的混合物；

4、所述高分子聚合物为结晶性或半结晶性的聚烯烃、乙烯-酯类共聚物、含氟聚合物中的一种多两种以上；所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、或乙烯和丙烯共聚物；所述乙烯-酯类共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯或乙烯/四氟乙烯共聚物；优选为结晶性或半结晶性高密度聚乙烯；

5、所述导电填料的粒径为0.5～5μm；所述导电石墨为导电炭黑、石墨烯粉、碳纳米管微粉、导电陶瓷粉中的一种或几种；所述导电陶瓷粉为过渡金属碳化物、过渡金属碳硅化物、过渡金属碳铝化物和过渡金属碳锡化物中的至少一种。

6、优选地，本发明所述的一种二硅化钼导电pptc材料，还包括：抗氧剂0.5～4份、交联助剂0.5～4份、加工助剂(如氟化聚烯烃树脂)0.1～3份中的一种或几种；

7、所述交联剂为有机过氧化物交联剂，优选为过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化-2-乙基己基碳酸酯、1,1-二(叔丁基)过氧环己烷；

8、所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、季戊四醇酯抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂中的至少一种，例如：抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂618、抗氧剂3010。

9、本发明所述的一种高稳定二硅化钼导电pptc材料的制备方法，其特征在于，将所述高分子聚合物、导电填料、聚乙烯蜡润滑剂、硅化三钼以及其它助剂混合均匀，送入螺杆挤出机或真空混炼机中，在140～180℃下熔融混炼均匀，出料即可。

10、与现有技术相比，本发明的创新点主要表现如下：

11、本发明的高稳定二硅化钼导电pptc材料，以二硅化钼为导电填料，虽然二硅化钼容易被氧化粉化，从而产生带有疏松或微裂纹的氧化物，但本发明的pptc材料应用温度通常在160℃以下，此时二硅化钼的氧化性还较弱，将其包裹在高分子聚合物中并同时加入氧化保护剂硅化三钼，能够有效保护二硅化钼不被氧化；并且硅化三钼可以作为一种增强材料增加材料抗蠕变性能。

12、本发明的二硅化钼导电pptc材料的原料来源广泛，制备方法简单可行，通过优化组分比例，所制备出的pptc材料具有优异的ptc强度、低室温电阻和循环稳定性好的导电pptc材料，能够较好地应用于电子器件的过流保护等领域，弥补了目前复合型pptc材料所不具备的高ptc强度和循环稳定性能，且具有更高的耐压性质使其运用范围更加广泛。

技术特征：

1.一种高稳定二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：高分子聚合物100份、导电填料450～800份、聚乙烯蜡润滑剂1～5份及硅化三钼10～50份；所述导电填料为二硅化钼粉末，或者二硅化钼粉末与导电石墨粉或/和导电陶瓷粉的混合物。

2.根据权利要求1所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，所述高分子聚合物为结晶性或半结晶性的聚烯烃、乙烯-酯类共聚物、含氟聚合物中的一种多两种以上。

3.根据权利要求2所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、或乙烯和丙烯共聚物；所述乙烯-酯类共聚物为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯或乙烯/四氟乙烯共聚物。

4.根据权利要求2所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，所述高分子聚合物为结晶性或半结晶性高密度聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，所述导电填料的粒径为0.5～5μm；所述导电石墨为导电炭黑、石墨烯粉、碳纳米管微粉、导电陶瓷粉中的一种或几种；所述导电陶瓷粉为过渡金属碳化物、过渡金属碳硅化物、过渡金属碳铝化物和过渡金属碳锡化物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，还包括：抗氧剂0.5～4份、交联助剂0.5～4份、加工助剂0.1～3份中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的二硅化钼导电pptc材料，其特征在于，所述交联剂为有机过氧化物交联剂；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、季戊四醇酯抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的二硅化钼导电pptc材料的制备方法，其特征在于，将所述高分子聚合物、导电填料、聚乙烯蜡润滑剂、硅化三钼以及其它助剂混合均匀，送入螺杆挤出机或真空混炼机中，在140～180℃下熔融混炼均匀，出料即可。

技术总结
本发明公开了一种高稳定二硅化钼导电PPTC材料，包括以下质量份的原料：高分子聚合物100份、导电填料450～800份、聚乙烯蜡润滑剂1～5份及硅化三钼10～50份；所述导电填料为二硅化钼粉末，或者二硅化钼粉末与导电石墨粉或/和导电陶瓷粉的混合物。本发明的二硅化钼导电PPTC材料具有低电阻、稳定、易于加工等优点，能够应用于过流保护及温敏传感器等领域。

技术研发人员：刘文辉,李伏香,姜昕,栾立伟
受保护的技术使用者：上海复通宝电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17