一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法与流程

1.本发明涉及一种接触电阻的工艺方法，具体是一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法，属于电阻技术领域。


背景技术：

2.在导电聚合物与金属导体复合制品中，由于二者热膨胀系数有差异，界面间会产生接触电阻，造成复合体系的电阻值大于聚合物半导体电阻值与金属导体电阻值之和。如果接触电阻过高，在通电使用过程中经进一步吸湿或化学反应发生气体小分子，引起界面火花，破坏高分子组成，进而引起发热体电阻的变化，严重影响使用寿命。
3.目前，针对半导体材料与金属导体间存在较大接触电阻的问题，工业上通常采用在金属导体上涂覆环氧树脂、氟树脂等为基质，金属粉、炭黑、石墨烯、碳纳米管等为导电粒子的导电涂层的工艺予以解决，从应用效果上看，涂覆导电涂层可以有效地降低接触电阻，但是，该工艺存在环境污染，涂覆工艺流程复杂，制造效率低，导电涂层成本较高，且涂层耐温等级有限制。因此，针对上述问题提出一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.(1)、对聚合物半导体粒子原材料进行预热烘干，以消除粒料中的水分，使水分含量低于0.02％；
7.(2)、采用熔融混炼工艺对烘干树脂原材料、导电填料以及非导电填料进行熔融混合，混合温度高于树脂原材料最高熔点10℃以上，且不高于树脂原材料、导电填料以及非导电填料分解温度，混合时间5
‑
30min，混合完成后造粒；
8.(3)、通过电磁预热器、加热筒以及加热炉中的一种对金属导体进行预热；
9.(4)、金属导体预热温度控制在高于聚合物基半导体粒子加工温度5℃以上，且不高于金属导体熔融温度及聚合物分解温度；
10.(5)、聚合物基半导体粒子材料加工料温控制在混合物熔点5℃以上，同时满足低于烘干树脂原材料、导电填料以及非导电填料的分解温度；
11.(6)、聚合物半导体与金属导体间复合成型成芯带件，成型方式包含挤出、注塑以及模压中的一种等成型方式；
12.(7)、再使接触电阻采用如下方式进行测定：在恒温恒湿条件下，对芯带试验件两侧边涂覆导电银胶，使导电银胶均匀有效附着于导电聚合物芯带件两侧边，使两侧导电银胶无贯穿连接，测试分别用欧姆表连接两金属导线测定芯带件的米电阻r1进行记录，用欧
姆表连接两侧导电银胶测量米电阻r2进行记录，那么接触电阻r0＝r1
‑
r2，计算比值ρ＝r1/r2，该数值反映了电极与聚合物半导体间的接触状态，在上述测量前需对涂覆银胶额有效性进行确认，涂覆有效芯带件，以两侧涂覆银胶为电极对芯带件接200v以上电压u，记录启动电流i，计算电阻r2＝u/i；同时计算r2与r2的比值ρ0，即ρ0＝r2/r2，当1≤ρ0≤1.05时，认为银胶涂覆有效，即所测数据有效；当ρ0＞1.05时，需重新制样测试，试验所用涂覆芯带件均为有效涂覆样件。
13.优选的，所述聚合物半导体粒子原材料在换气式烘干机中烘干工艺条件：(65
‑
110)℃*(3
‑
4)h。
14.优选的，所述树脂原材料、导电填料和非导电填料分别为pe、导电炭黑和氧化锌。
15.优选的，所述pe100份、导电炭黑10
‑
50份、氧化锌10份等按配比配料，并用密炼机进行熔融混炼；混炼温度(145
‑
150)℃，混炼时间5
‑
30min。
16.优选的，所述聚合物半导体粒料通过单螺杆挤出机挤出加工，挤出物料温度(145
‑
150)℃；通过控制挤出速度与牵引速度，使达到预热温度的镀锡铜绞合丝与聚合物基半导体在模具中实现复合成型的芯带件。
17.本发明的有益效果是：
18.1.该工艺实施可以有效降低直至消除聚合物基半导体材料与金属导体间的接触电阻，从而有效提高了产品的抗衰减性能，延长了该类产品的使用寿命。
19.2.该工艺工艺布局简单，可实现在线加温处理。
20.3.该工艺实现相对于导电涂层工艺成本明显降低。
21.4.该工艺方法利于在线监控与实施，减少了导体前处理工序，提高了生产效率。
22.5.该工艺所制造产品中，烘干树脂原材料、导电填料以及非导电填料中不包含导电涂层材料，避免了因导电涂层不耐高温所引起的使用环境局限，拓宽了同类产品的使用温度范围。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本发明工艺流程示意图；
25.图2为本发明实施例1温度变化曲线图；
26.图3为本发明实施例2温度变化曲线图；
27.图4为本发明实施例3温度变化曲线图。
具体实施方式
28.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护
的范围。
29.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.请参阅图1
‑
4所示，一种降低导电聚合物和金属导体接触电阻的工艺方法，
32.实施例1
33.1)、将pe100份、导电炭黑30份以及氧化锌10份按配比配料后，用密炼机进行熔融混炼，混炼温度150℃、混炼时间10min，混炼后造粒，测得材料电阻率为5.841*103ω﹒cm；
34.2)、两平行金属电极20
‑
230℃阶梯预热；
35.3)、导电聚合物与预热金属导体单螺杆挤出，150℃排料成芯带件。
36.实施例2
37.1)、将pe100份、导电炭黑10份以及氧化锌10份按配比配料后，用密炼机进行熔融混炼，混炼温度150℃、混炼时间10min，混炼后造粒，测量材料电阻率为6.723*107ω﹒cm；
38.2)、两平行金属电极20
‑
230℃阶梯预热；
39.3)、导电聚合物与预热金属导体单螺杆挤出，150℃排料成芯带件。
40.实施例3
41.1)、将pe100份、导电炭黑50份以及氧化锌10份等按配比配料后，用密炼机进行熔融混炼，混炼温度150℃、混炼时间10min，混炼后造粒，测得材料电阻率为4.2*10
‑
2ω﹒cm；
42.2)、两平行金属电极20
‑
230℃阶梯预热；
43.3)、导电聚合物与预热金属导体单螺杆挤出，150℃排料成芯带件。
44.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
45.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。