发明名称 经改良之聚合型PTC组成物及其于电装置及电路之用途
摘要 包括PTC元件之电路保护装置及含有此种装置之电路。PTC元件包括一种具有PTC行为之结晶导电性聚合物组成物,此组成物包括一经修饰成带有羧酸或羧酸衍生物接枝体之聚烯烃和一导电性粒状填料,该填料包括一种下述之物质:镍粉、银粉、金粉、铜粉、镀银之铜粉、金属合金粉末、碳黑、碳粉及石墨,且导电性粒状填料对经修饰聚烯烃之体积比至少为0.3。
申请公布号 TW405125 申请公布日期 2000.09.11
申请号 TW085110334 申请日期 1996.08.24
申请人 李特尔佛斯公司 发明人 汤姆.霍尔
分类号 C09C1/56;H01B1/06 主分类号 C09C1/56
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种具有PTC行为之结晶导电性聚合物组成物,此 组成物包括一经修饰成带有羧酸或羧酸 衍生物接枝体之聚烯烃和一导电性粒状填料,该填 料包括一种下述之物质:镍粉、银粉、金 粉、铜粉、镀银之铜粉、金属合金粉末、碳黑、 碳粉及石墨,且导电性粒状填料对经修饰聚 烯烃之体积比至少为0.3。2.如申请专利范围第1项 之组成物,其中经修饰聚烯烃包括一择自由聚乙烯 ,聚乙烯共聚物 ,聚丙烯和乙烯/丙烯共聚物组成之群中的聚合物 。3.如申请专利范围第1项之组成物,其中经修饰聚 烯烃包括一羧酸或一羧酸衍生物。4.如申请专利 范围第3项之组成物,其中羧酸衍生物包括一择自 由醯氯化物,羧酸酐类,羧 酸酯类,醯胺类和硫醇酯类组成之群中的衍生物。 5.如申请专利范围第1项之组成物,其中经修饰聚烯 烃包括聚乙烯和马来酸酐。6.如申请专利范围第5 项之组成物,其中经修饰聚烯烃包括90-99wt%聚乙烯 和1-10wt%马来酸 酐。7.如申请专利范围第1项之组成物,其中导电性 粒状填料包括碳黑。8.如申请专利范围第1项之组 成物,其中导电性粒状填料与经修饰聚烯烃形成化 学键。9.如申请专利范围第1项之组成物,其中经修 饰聚烯烃包括接枝以马来酸酐之聚乙烯且导电 性粒状填料包括碳黑。10.如申请专利范围第1项之 组成物,其中组成物在25℃下有少于5欧姆公分之电 阻率。11.如申请专利范围第1项之组成物,其中组 成物在25℃下具有少于2欧姆公分之电阻率。12.一 种具有PTC行为之结晶导电性聚合物组成物,此组成 物包括一选自镍粉、银粉、金粉、 铜粉、镀银之铜粉、金属合金粉末、碳黑、碳粉 及石墨之导电性粒状填料及一具有下式之经 修饰聚烯烃: 其中X1择自由羧酸和羧酸衍生物组成之群中,且羧 酸衍生物系选自醯氯化物,羧酸酐类,羧 酸酯类,醯胺类和硫醇类,且其中x和y存在量使x/y之 重量比是至少9,导电性粒状填料对具 有下式之经修饰聚烯烃的体积比是至少0.3。13.如 申请专利范围第12项之组成物,其中X1是马来酸酐 。14.如申请专利范围第1或12项之组成物,其中此组 成物在大于25℃之温度下具有至少1,000 欧姆公分之尖峰电阻率。15.如申请专利范围第1或 12项之组成物,其中此组成物在大于25℃之温度下 具有至少10,000 欧姆公分之尖峰电阻率。16.如申请专利范围第1或 12项之组成物,其中此组成物在大于25℃之温度下 具有至少 100,000欧姆公分之尖峰电阻率。17.如申请专利范围 第12项之组成物,其中此组成物具有至少30%之结晶 度及在25℃下少于5 欧姆公分之电阻率。18.如申请专利范围第17项之 组成物,其中此组成物在25℃下具有少于2欧姆公分 之电阻率。19.一种导电性聚合物组成物,其具有在 25℃下少于5欧姆公分之电阻率及在大于25℃温度 下 至少1,000欧姆公分之尖峰电阻率,此组成物包括一 导电性填料组份接枝至一经修饰聚烯烃 组份。20.如申请专利范围第19项之组成物,其中经 修饰之聚烯烃组份包括: (a)一聚烯烃,其择自由聚乙烯,聚乙烯共聚物,聚丙 烯和乙烯/丙烯共聚物组成之群中; 且 (b)一羧酸或一羧酸衍生物。21.如申请专利范围第 20项之组成物,其中羧酸衍生物包括一择自由醯氯 化物,羧酸酐类, 羧酸酯类,醯胺类和硫醇类组成之群之衍生物。22. 如申请专利范围第19项之组成物,其中经修饰聚烯 烃组份包括聚乙烯和马来酸酐。23.如申请专利范 围第19项之组成物,其中经修饰聚烯烃组份包括90- 99wt%聚烯烃和1-10 wt%羧酸或羧酸衍生物。24.如申请专利范围第19项 之组成物,其中此组成物包括30-45vol%导电性填料组 份和 55-70vol%经修饰聚烯烃组份。25.一种电装置,其包括 : (a)一种PTC元件,其具有一接枝至导电性粒状填料组 份之经修饰聚烯烃组份;及 (b)二电极,每一电极可连接至一电源,且当如此连 接时,使电流流经PTC元件。26.如申请专利范围第25 项之电装置,其中PTC元件包括30-45vol%导电性粒状填 料组份和 55-70vol%经修饰聚烯烃组份。27.如申请专利范围第 25项之电装置,其中PTC元件包括90-99wt%聚乙烯和1-10 wt%马来酸酐 。28.如申请专利范围第25项之电装置,其中此装置 在25℃下具有少于1欧姆之电阻。29.如申请专利范 围第25项之电装置,其中此装置具有至少500伏特/毫 米之介电强度。30.一种电装置,其包括: (a)一种PTC元件,其具有一接枝至一导电性粒状填料 组份之经修饰聚烯烃组份,此经修饰聚 烯烃组份包括90-99wt%聚乙烯和1-10wt%羧酸或羧酸衍 生物,此PTC元件在25℃下具有少于5 欧姆公分之电阻率及在大于25℃温度下至少1,000欧 姆公分之电阻率;及 (b)二电极,每一电极可连接至一电源,且当如此连 接时,使电流流经此PTC元件,电装置在 25℃下具有少于1欧姆之电阻Rint。31.如申请专利范 围第30项之电装置,其中电装置在受到一循环测试( 由10个连续测试循环组 成,每一循环由应用40安培至装置历15秒,接着是一 不应用电流或电压至装置之休息期历 285秒所组成)后,在测试循环已完成后之装置的电 阻R10循环是少于Rint。32.如申请专利范围第30项之 电装置,其中电装置在受到一循环测试(由100个连 续测试循环 组成,每一循环由应用40安培至装置历15秒,接着是 一不应用电流或电压至装置之休息期历 285秒所组成)后,在测试循环已完成后之装置的电 阻R100循环是介于.75Rint及1.5Rint 间。33.如申请专利范围第30项之电装置,其中装置 在受到一解扣耐受测试(其由应用40安培电流 至此装置历15秒之最大期间以将装置解扣及藉着 应用15伏特经此装置而保持此装置在解扣态 历48小时所组成)后,装置之电阻R48小时在解扣测试 已完成后是少于Rint。34.如申请专利范围第30项之 电装置,其中装置在受到一解扣耐受测试(其由应 用40安培电流 至此装置历15秒之最大期间以将装置解扣及藉着 应用15伏特经此装置而保持此装置在解扣态 历168小时所组成)后,置之电阻R648小时在解扣测试 已完成后是少于Rint。35.一种电装置,其包括: (a)一种PTC元件,其具有一接枝至一导电性粒状填料 组份之经修饰聚烯烃;及 (b)具有一表面粗糙度Ra之二电极,电极未被化学或 机械处理以增强表面粗糙度Ra,每一电 极可连接至一电源,且当如此连接时,使电流流经 PTC元件。36.如申请专利范围第35项之电装置,其中 平均表面粗糙度Ra少于1微米。37.如申请专利范围 第35项之电装置,其中平均表面粗糙度Ra中介于0.3 至0.5微米间。38.一种电路,其包括: (a)一电源; (b)一电路保护装置,其包括一PTC元件和二电极,PTC 元件由一包括经修饰之聚烯烃和导电 性粒状填料之导电性聚合物组成物所组成;及 (c)与电路保护装置串联连接之其它电路元件,其具 有电阻RL欧姆。39.如申请专利范围第38项之电路, 其中经修饰聚烯烃包括一择自由聚乙烯,聚乙烯共 聚物 ,聚丙烯和乙烯/丙烯共聚物组成之群中的有机聚 合物材料。40.如申请专利范围第38项之电路,其中 经修饰聚烯烃包括一接枝以一羧酸或一羧酸衍生 物 之有机聚合材料。41.如申请专利范围第40项之电 路,其中羧酸衍生物包括一择自由醯氯化物,羧酸 酐类,羧 酸酯类,醯胺类和硫醇酯类组成之群中的衍生物。 42.如申请专利范围第38项之电路,其中经修饰聚烯 烃包括90-99wt%聚烯烃及1-10wt%马来酸 酐。43.如申请专利范围第38项之电路,其中导电性 粒状填料包括碳黑。44.如申请专利范围第38项之 电路,其中导电性粒状填料化学链结至经修饰之聚 烯烃。45.如申请专利范围第38项之电路,其中PTC元 件在25℃下具有少于5欧姆公分之电阻率及在 大于25℃温度下至少1000欧姆公分之尖峰电阻。46. 如申请专利范围第38项之电路,其中电路具有一正 常操作条件,其中电路保护装置具有 少于1欧姆之电阻Rdn。47.如申请专利范围第38项之 电路,其中电路保护装置在25℃下具有Rint之电阻且 此装置在 受到一循环测试(由10个连续测试循环组成,每一循 环由应用40安培至装置历15秒,接着是 一不应用电流或电压至装置之休息期间历285秒所 组成)后,在测试循环已完成后之装置的电 阻R10循环是少于Rint。48.如申请专利范围第38项之 电路,其中此电路保护装置在25℃下具有Rint之电阻 且此装置 在受到一循环测试(由100个连续测试循环组成,每 一循环由应用40安培至装置历15秒,接着 是一不应用电流或电压至装置之休息期历285秒所 组成)后,在测试循环已完成后之装置的电 阻R10循环是介于.75Rint及1.50Rint之间。49.如申请 专利范围第38项之电路,其中电路保护装置在25℃ 下具有Rint之电阻且装置在受 到一解扣耐受测试(其由应用40安培至此装置历15 秒之最大期间以将装置解扣且藉着应用15 伏特经此装置而保持装置在解扣态历48小时所组 成)后,在解扣耐受测试已完成后之装置之 电阻R48小时是少于Rint。50.如申请专利范围第38项 之电路,其中装置在25℃下具有Rint之电阻且装置在 受到一解扣 耐受测试(其由应用40安培至此装置历15秒之最大 期间以将装置解扣且藉着应用15伏特经此 装置而保持装置在解扣态历168小时所组成)后,在 解扣耐受测试已完成后之装置的电阻R168 是少于Rint。51.一种电路,其包括一电源,一包括PTC 元件和二电极之电路保护装置及串联地与电路保 护 装置连接之其它具有电阻RL欧姆之电路,且其在故 障条件发生下,具有正常操作条件及高温 安定操作条件,其中: (a)PTC元件包括一PTC导电性聚合物,此聚合物包括有 机聚合物材料和导电性碳黑,PTC导电 性聚合物在25℃下具有5欧姆公分以下之电阻率; (b)电路保护装置具有在25℃下1欧姆以下及0.5RL欧 姆以下之电阻; (c)在正常操作条件中之电路中之电力对在高温安 定条件中电力之比,亦即开关比是至少8; 改良点包括有机聚合物材料,其包括下式之经修饰 聚烯烃 其中X1择自包括羧酸和羧酸衍生物之群中,且其中x 和y存在量使x/y重量比是至少9。52.如申请专利范 围第51项之电路,其中在高温安定操作条件下,电路 保护装置具有至少500 伏特/毫米之介电强度。53.如申请专利范围第51项 之电路,其中电路保护装置在正常操作条件中具有 少于0.5欧姆之 电阻。54.如申请专利范围第51项之电路,其中经修 饰聚烯烃包括90-99wt%聚乙烯和1-10wt%马来酸 酐。55.如申请专利范围第51项之电路,其中经修饰 聚烯烃化学键结至碳黑上。56.如申请专利范围第 51项之电路,其中PTC导电性聚合物在大于25℃温度 下具有至少10,000 欧姆公分之尖峰电阻率。57.如申请专利范围第51 项之电路,其中电路保护装置在高温安定操作条件 下具有之电阻是 大于在正常操作条件下电路保护装置之电阻的至 少10倍。图式简单说明: 第一图说明作为温度函数之本发明第一实体的电 阻率; 第二图说明作为温度函数之本发明第二实体的电 阻率; 第三图说明本发明电装置之侧视图; 第四图说明用来测量依本发明之电路保护装置之 介电强度的测试电路;且 第五图说明在一典型电路中作为电路保护装置之 本发明的应用。
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