一种超低阻高耐压高分子PTC器件芯片制备方法及相应PTC器件与流程

本发明涉及热敏电阻器件，尤其涉及一种超低阻高耐压高分子ptc器件芯片制备方法及相应ptc器件。

背景技术：

1、高分子热敏电阻(简称pptc)是一种可以具有正温度系数热敏特性的高分子材料，广泛用于限流保护和热保护领域。其中低阻高分子ptc材料，是以碳化钛、碳化钨等硬质合金粉或者金属镍粉为导电填料，与聚乙烯、聚偏氟乙烯等高分子树脂为基体，通过熔融混合的一类功能性材料，是近几年出现的新材料，采用低阻高分子ptc材料做成的超低阻高分子ptc器件具有超低电阻、高ptc强度的特点，尺寸小，特别适合应用于穿戴产品、便携式移动产品、pd快充等领域。

2、常规的穿戴产品以单个电池为驱动能源，电压一般不会超过5.2v，因此可以采用镍粉、碳化钛等做成的低阻高分子ptc器件即可达到使用要求，随着pd快充技术的发展，高压充放电技术和应用也逐步成熟，与之配套的低阻高分子ptc器件虽然看似ptc强度很高，但在10v，12v以上场景使用时就会出现耐压爬弧、击穿、起火等问题，电压越高不良比例和现象越发明显，目前的超低阻高分子ptc器件的耐压等级较低，是因为导电颗粒粉添加比例很高，在熔融混合或者耐压开关时导电颗粒容易团聚和发生微移动，导致在颗粒粉之间发生打火、爬弧击穿，尤其在反复开关过程中打火、爬弧现象更容易出现。较低的耐压值限制了超低阻高分子ptc器件的应用范围。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是目前的超低阻高分子ptc器件耐压等级低或者在反复开关时容易出现打火、爬弧击穿等不良情况。

2、为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，包括高分子ptc芯材和粘接在所述高分子ptc芯材两面的粗化电极膜；所述高分子ptc芯材由聚乙烯和改性接枝碳化钨复合得到，所述超低阻高耐压高分子ptc器件芯片的耐压为10～24v。

4、进一步地，所述改性接枝碳化钨由缺碳型碳化钨与接枝改性剂改性接枝得到，所述缺碳型碳化钨是指钨碳摩尔比大于1：1，总碳含量低于6.09％，游离碳含量低于0.06％，费氏粒度在1.0-4.0um之间。

5、优选地，所述缺碳型碳化钨的钨碳摩尔比在0.9415～0.9916之间，总碳含量优选的在5.8％～6.09％之间，游离碳含量优选低于0.04％，费氏粒度优选在2.0-3.5之间。

6、进一步地，所述接枝改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚丙烯蜡，马来酸酐接枝聚烯烃中的至少一种。优选地，所述接枝改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡。

7、进一步地，所述粗化电极膜为厚度在35～70um的电解铜膜。优选地，所述电解铜膜具有耐高温，高延展性，电解铜膜的表面可以进行镀镍处理。

8、第二方面，本发明还提供所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片的制备方法，包括以下步骤：

9、s1、将接枝改性剂与缺碳型碳化钨熔融混合进行接枝改性，出料冷却后打散球磨，进行辐照，得到改性接枝碳化钨粉；

10、s2、将所述改性接枝碳化钨粉与聚乙烯按质量比10：1～17:1熔融混合，热压成型后与粗化电极膜熔融粘接成型，厚度为0.15～0.6mm，得到低阻高分子ptc芯片半成品；

11、s3、对所述低阻高分子ptc芯片半成品进行辐照，得到超低阻高耐压高分子ptc器件芯片。

12、进一步地，所述步骤s1中，按质量百分数计，所述接枝改性剂的用量为0.289％～3.75％，缺碳型碳化钨的用量为96.25％～99.711％。

13、进一步地，所述步骤s1中，接枝改性的过程包括，将接枝改性剂与缺碳型碳化钨在120-160℃环境下混合15分钟以上，再升温至160-190℃熔融混合，至所述接枝改性剂完全熔融后再混合5分钟以上出料。

14、进一步地，步骤s1中，在高搅预混机或密炼机中将接枝改性剂与缺碳型碳化钨熔融混合。

15、进一步地，球磨在球磨机中进行。

16、进一步地，步骤s2中，改性接枝碳化钨粉与聚乙烯在密炼机或挤出机中进行熔融混合。

17、进一步地，所述步骤s1中，辐照的参数80kgy～160kgy。

18、进一步地，所述步骤s3中，辐照的参数5kgy～40kgy。

19、可以理解地，在电子加速器或钴co60辐射源下进行辐照。

20、第三方面，本发明提供一种超低阻高分子ptc器件，包括第一方面所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，或者包括由第二方面所述的制备方法制得的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片。

21、进一步地，按ptc器件的封装形式不同，将所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片加工成不同封装尺寸的低阻高分子ptc器件产品。

22、与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：

23、本发明提供的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，其高分子ptc芯材由聚乙烯和改性接枝碳化钨复合得到，通过对碳化钨粉表面进行接枝改性，提高了碳化钨粉与聚乙烯基体之间的相容性，经接枝改性的碳化钨粉由于表面改性减少了粉体在加工过程中的团聚，接枝碳化钨表面的交联结构在高压或开关循环时不容易产生包覆层的破裂和碳化钨颗粒的爬弧击穿，有效提高了低阻高分子ptc器件的耐压值。本发明提供的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片其耐压等最高可以达到24v耐压。

技术特征：

1.一种超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，其特征在于，包括高分子ptc芯材和粘接在所述高分子ptc芯材两面的粗化电极膜；所述高分子ptc芯材由聚乙烯和改性接枝碳化钨复合得到，所述超低阻高耐压高分子ptc器件芯片的耐压为10～24v。

2.如权利要求1所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，其特征在于，所述改性接枝碳化钨由缺碳型碳化钨与接枝改性剂改性接枝得到，所述缺碳型碳化钨是指钨碳摩尔比大于1：1，总碳含量低于6.09％，游离碳含量低于0.06％，费氏粒度在1.0-4.0um之间。

3.如权利要求2所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，其特征在于，所述接枝改性剂为马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚丙烯蜡，马来酸酐接枝聚烯烃中的至少一种。

4.如权利要求1所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，其特征在于，所述粗化电极膜为厚度在35～70um的电解铜膜。

5.如权利要求1-4任一项所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，按质量百分数计，所述接枝改性剂的用量为0.289％～3.75％，缺碳型碳化钨的用量为96.25％～99.711％。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，接枝改性的过程包括，将接枝改性剂与缺碳型碳化钨在120-160℃环境下混合15分钟以上，再升温至160-190℃熔融混合，至所述接枝改性剂完全熔融后再混合5分钟以上出料。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，辐照的参数80kgy～160kgy。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，辐照的参数5kgy～40kgy。

10.一种超低阻高分子ptc器件，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片，或者包括由权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的超低阻高耐压高分子ptc器件芯片。

技术总结
本发明公开了一种超低阻高耐压高分子PTC器件芯片制备方法及相应PTC器件，涉及热敏电阻器件技术领域。本发明提供的超低阻高耐压高分子PTC器件芯片，包括高分子PTC芯材和粘接在所述高分子PTC芯材两面的粗化电极膜；所述高分子PTC芯材由聚乙烯和改性接枝碳化钨复合得到。本发明通过对碳化钨粉表面进行接枝改性，提高了碳化钨粉与聚乙烯基体之间的相容性，经接枝改性的碳化钨粉由于表面改性经过交联减少了粉体在熔融加工过程中的团聚和改性结构破裂分解，采用该芯片做成的PTC器件在高压或开关循环时接枝碳化钨表面的交联结构不容易产生包覆层的破裂和碳化钨颗粒的爬弧击穿，有效提高了低阻高分子PTC器件的耐压值。本发明提供的超低阻高耐压高分子PTC器件芯片其耐压等最高可以达到24V耐压。

技术研发人员：宋昌清,谭得军,梁凤梅
受保护的技术使用者：深圳市金瑞电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5