肖坚

摘要：近年来，伴随科技的全面发展，PTC材料得到越来越广泛的应用。目前高分子化合物正系数温度电阻（PTC、PPTC）材料主要应用于温度控制及线路过热过流保护等领域。因为温度控制及线路过热过流保护的使用目的存在差异，所以对正系数温度材料的性能要求也不尽相同。因为高分子化合物正系数温度电阻材料良好的开关性能及高性价比，其是未来主要研发的一个项目。未来高分子化合物正系数温度电阻开关器件材料的发展会倾向于：微型化、低阻化、耐高电压、适应温度区间增加及能够在大功率电环境下工作。

关键词：高温；高分子；PTC；开关器件材料；研究

目前高分子化合物正系数温度电阻由于其初始动作响应迅速、加工便捷及优异的力学性而被广泛应用。文章将以高温级高分子PTC开关器件材料的研究作为切入点，在此基础上予以深入的探究，相关内容如下所述。

1、灯墨预处理对高分子聚合物正系数温度电阻材料特性的作用

众所周知，高分子材料和无机填料在热力学上并无内质联系，在使用的时候，二者的变化趋势即为：灯墨粒子的团聚环节加剧，在基体内的区间呈非制衡性，造成材料宏观导电性减少，高分子化合物正系数温度电阻强度的降低，会直接导致材料无法正常运作。辐照可以使材料的使用周期有所增加，不过仅依附于辐照无法完全规避电阻参数漂移及高分子化合物正系数温度电阻降低的问题。减少复合体系的界面，可以深化热力学的稳定性，同样以为增加高分子化合物正系数温度电阻材料使用周期的主要手段。我们经一系列方式对灯墨予以外层预处理，进而调节填料的外层属性。研究人员通过灯墨接枝至高分子化合物上取得了显著的效果，不过接枝率不高，在工业化生产中缺乏应用应用广度。同时一些学者表明，对灯墨予以硝酸氧化处理调节灯墨和树脂的制衡性，不过氧化后明显弱化了灯墨的导电性，同时还提升了投资成本，缺乏实用性。而通过钦酸醋偶联剂处理灯墨是现阶段十分理想的一种举措。其分子能够分成6个功能模块，其在偶联系统内分别起到相应的作用，见下图。

功能区1（RO）一是被处理的无机物和钦产生偶联作用的区间，钦酸醋偶联剂经填料及颜料的外层所吸附的微量梭基，产生化学偶联。依附于基团的不差异分成：单氧烷基H4P2O7、型单烷氧基型及配位型。功能区2具有醋基调节与交联作用，能够和带梭基的高分子化合物产生醋交换反应，同时和环氧树脂内的梭基予以醋化反应，强迫钦酸醋与高分子化合物发生交联。功能区3OX即为串联钦中心的基团，依附于X的差异，对的作用有相应的影响。功能区4R即为和热塑性高分子化合物的长链纠缠基团，增加和高分子化合物体系的制衡性。功能区5即为热固性高分子化合物反应的基团。

2.电子束辐照对聚偏氟乙烯/断路器导电复合体系性能的作用

在温升提高至高分子聚合物正系数温度电阻材料的转变温度后，电阻率会呈正比例递减，即为热敏电阻效应，见图1。

若无法限制热敏电阻现象，那么会直接造成材料在通电时功率呈几何形递增，温度快速增加会导致材料受损，更有甚者会发生火灾。

交联即为控制高分子聚合物正系数温度电阻材料热敏电阻现象的主要举措，亦为高分子聚合物正系数温度电阻材料实现工业应用的基本途径。高分子化合物的交联涵盖下述几个方法：（1）过氧化物法（2）辐射法（3）硅烷法。

PVDF因为主链上包括两个F原子，其辐照产额不会超过降解产额，通过理论研究我们发现，其隶属辐照降解型树脂。分析PVDF辐照，找出相匹配的辐照形式，进而控制其热敏电阻现象，是使其推广的前提。

3.对聚偏氟乙烯/醋酸乙烯酯共聚物/热敏电阻两相材料電性能的研究

针对灯墨填充单个高分子化合物的逾渗行为已被相关专家所研究。差异化导电填料在高分子化合物基体内的逾渗行为与减少导电填料逾渗闽参数的形式也是当今研究的热门，由于体系逾渗闽参数的提高提示可达到所需的导电性能要添加更多的导电填料，这在一定程度上提高了材料加工的繁琐性，同时力学性会受到干扰。而且，通过高饱和度的导电粒子填充做成的高分子聚合物正系数温度电阻材料会存在负温度系数现象，这在很大程度上影响了工业应用。择取有效的方式调节灯墨在基体内的分散，因此影响复合材料的导电性是我们要侧重研究的一项内容。

双逾渗行为即为通过灯墨在一个连续相中的逾渗环节和此连续相在另一高分子化合物内的逾渗过程所构成的。灯墨填充的两相高分子化合物内体系内，灯墨粒子大多分布于连续相中及相界面区间，能够减少逾渗闽参数。灯墨粒子在两相每的失衡分布导致了灯墨粒子的局部密度骤增，利于灯墨逾渗网络的构建。不过双逾渗行为基体即为两种差异化材料所构成，所以其电阻在温度曲线上体现出两个峰值，作为开关器材料这在一定程度上提高了它在使用环节燃烧受损的比率。

导电填料的偶联处理虽然可以减少复合材料的界面能，调节填料的分散区间，不过灯墨在树脂内无法有效分散，举例说明，在工业色母粒的生产过程，很多时候都会由于灯墨的分散异常而降低产品质量。工业中择取醋酸乙烯酯共聚物蜡对灯墨的分散有促进作用。醋酸乙烯酯共聚物经对灯墨的润湿、渗透去降低灯墨聚集体外层的空气密度，使得团聚体与凝聚体分散为细微、均匀的颗粒，在此基础上予以加工不会产生凝聚现象。

4、高温级高分子PTC开关器件材料的工业应用

高分子化合物正系数温度电阻材料因为其对温度的敏感性，大多被应用在温度控制及线路过热过流保护等方面。常规的控温与线路过流保护基本择取了双金属片、一次性保险丝材料，和这些材料相比，高分子化合物正系数温度电阻材料具有非常大的优势。

针对控温领域的高分子化合物正系数温度电阻材料，需要其发热稳定同时具备优异的力学柔韧性，对室温电阻率没有固定的要求。而应用在线路保护方面，其在工作过程中仅作串连电阻使用，因此追求低室温电阻率，放置消耗大量的功率，不过在线路发生故障及电流线路温度超标状态下，可以第一时间发生正系数温度转变，断路电阻尽量高，同时防止发生负温度系数现象。现阶段市场上依附于差异化的需求发展出的线路保护器件包括：（1）贴片型（2）插件型（3）高压片（4）电池片。插件按照具体线路的差异又分成相应的耐压等级，其主要应用于汽车发动机、车窗、座椅以及电机等线路的保护。贴片大多应用于电脑主板以及集成电路等电路集成化程度高的领域。电池片大多应用在手机电池领域。高压片基本用于配线架等高压领域。

总的来说，高分子化合物正系数温度电阻材料具备十分开阔的应用前景，不过现阶段，国内生产的线路保护器件工作的最高温度为八十五摄氏度，若用于汽车空调及马达保护等高环境温度下，那么就无法正常使用。因此如何使线路保护器件在更高的温度环境下正常使用，是我们未来亟待解决的一个问题。

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