硅膠在ptc陶瓷加熱器上的應(yīng)用

1、液體硅膠在液體硅膠在PTCPTC陶瓷加熱器上的應(yīng)用陶瓷加熱器上的應(yīng)用成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司陶云峰陶云峰張先銀張先銀徐燕芬徐燕芬摘要作為一種安全可靠的加熱方式，PTC陶瓷加熱器已經(jīng)在暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)、干衣機(jī)等家用電器上得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在空調(diào)輔助加熱領(lǐng)域的大量應(yīng)用，給PTC陶瓷加熱器的發(fā)展帶來了前所未有的商機(jī)，PTC元件制造業(yè)、加熱器組裝業(yè)及各材料配套業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。在這種背景下，有必要對(duì)PTC陶瓷加熱器的

2、材料、制作工藝、老化及失效模式作詳細(xì)的研究。加熱器性能取決于完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)質(zhì)的材料及精良的制作工藝。其中，材料的選取是至關(guān)重要的。在所有材料中，PTC元件和硅膠的品質(zhì)決定了加熱器的耐壓（擊穿）及老化（功率衰減）性能。在加熱器的抗老化（功率衰減）作用方面，硅膠及PTC元件擔(dān)負(fù)了非常大的“責(zé)任”。但是很多加熱器組裝企業(yè)只從成本的角度選擇相關(guān)的材料，這樣勢(shì)必會(huì)造成產(chǎn)品性能的低劣，拖累PTC產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，因此，在材料的選擇上，除了PTC元

3、件的材料選擇外，兼具有良好的耐高溫性和良好的導(dǎo)熱性的硅橡膠也是PTC加熱器具有高性能和高可靠性的保證條件之一。在本實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)日本東芝的XE14A0425和XE13A8341硅膠及成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司的NS083和NH100G2硅膠做了詳細(xì)的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果顯示，成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的液體硅膠具有更優(yōu)異的抗老化性能。加熱器的老化涉及多方面的因素，在本文中，我們僅僅討論液體硅膠對(duì)PTC加熱器的老化性能的影響。關(guān)鍵詞：硅膠，PT

4、C，老化，功率衰減，熱脹冷縮，電蝕第一章：實(shí)驗(yàn)過程一、實(shí)驗(yàn)方法1.老化試驗(yàn)設(shè)備：空調(diào)機(jī)組40臺(tái)、控制器（ONOFF）、大功率調(diào)壓器、高低溫環(huán)境試驗(yàn)箱2.試驗(yàn)方法：略3.測(cè)試設(shè)備：PF140A功率計(jì)、DM3051萬用表（風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)試）、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速頻率儀器、HPA1120(2KVA)變頻穩(wěn)壓電源（風(fēng)機(jī)電源）、GEW210(10KVA)變頻穩(wěn)壓電源（加熱器電源），數(shù)顯溫度表、ZRQFD30JP風(fēng)速儀，UT58A萬用表（加熱器電阻測(cè)試）4、測(cè)試樣

5、品：采用日本東芝的XE14A0425和XE13A8341硅膠組裝的PTC加熱器采用成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司的NS083和NH100G2組裝的PTC加熱器第三章：試驗(yàn)結(jié)果分析與討論在討論加熱器的老化前，有必要說明一下PTC加熱器的導(dǎo)電機(jī)理。在加熱器結(jié)構(gòu)中，PTC和電極片由硅膠粘結(jié)，然后用聚酰亞胺薄膜包裹并被鋁管壓緊。一般認(rèn)為，由于硅膠是絕緣材料，所以PTC和電極片之間不能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。但是因?yàn)殡姌O片表面在微觀下是凹凸不平的，PTC表面的鋁電極

6、也是呈現(xiàn)顆粒狀的，所以PTC和電極片間的接觸，并不整個(gè)面的接觸，而是散布在接觸面上一些點(diǎn)的接觸。其凹坑處由硅膠填充，起到粘結(jié)作用，凸點(diǎn)接觸起導(dǎo)電作用。電阻則和凸點(diǎn)接觸的數(shù)量有關(guān)，還和凸點(diǎn)之間的壓力有關(guān)。在加熱器老化過程中，由于冷熱循環(huán)的作用，材料都會(huì)發(fā)生膨脹和收縮。材料在熱脹冷縮時(shí)，伸縮量S與長(zhǎng)度L、熱脹系數(shù)a和溫差(T1T0)間存在如下關(guān)系:S=La(TT0)鋁的熱脹系數(shù)是2.36105，不銹鋼電極的熱脹系數(shù)是1.2105，陶瓷PTC

7、的熱脹系數(shù)約是0.7105在50℃~170℃冷熱循環(huán)下，各材料的伸縮量為：鋁的伸縮量S=La(TT0)=6002.36105（17050）=3.12mm不銹鋼的伸縮量S=La(TT0)=6001.2105（17050）=1.58mmPTC陶瓷的伸縮量S=La(TT0)=6000.7105（17050）=0.92mm可以看出，由于各金屬和陶瓷的膨脹系數(shù)的不匹配，在熱作用下，電極片和PTC之間會(huì)發(fā)生摩擦錯(cuò)位，長(zhǎng)期摩擦?xí)餚TC和電極片間粘

8、結(jié)強(qiáng)度的降低，嚴(yán)重的情況下還會(huì)造成局部脫膠，從而使本來接觸的凸點(diǎn)變成不再接觸了，而且凸點(diǎn)之間的壓力也變小了，從而引起加熱器電阻的增大。這就是加熱器在熱循環(huán)作用下電阻變化的一個(gè)主要原因，其中加熱器的性能穩(wěn)定與否與所使用的硅膠的性能有重大關(guān)系。為了解釋東芝膠和成都拓利化工實(shí)業(yè)有限公司的硅膠產(chǎn)品具有那些不同的電阻老化率，我們對(duì)不同的液體硅膠的剪切強(qiáng)度也做了相應(yīng)的高溫老化對(duì)比。以下是各硅膠膠樣的剪切強(qiáng)度老化對(duì)比結(jié)果：表三、不同硅膠的剪切強(qiáng)度老化

9、對(duì)比情況老化條件250℃36h250℃48h250℃72h拓利NH100G23.15MPa3.08MPa2.89MPa東芝XE13A83411.74MPa1.92MPa1.63MPa東芝XE14A04252.32MPa2.20MPa2.20MPa從表中可以發(fā)現(xiàn)，在任何老化時(shí)間下，NH100G2硅膠比東芝硅膠的剪切強(qiáng)度大，明顯高于東芝膠。因此在高低溫試驗(yàn)中，NH100G2膠的加熱器電阻老化比較小，顯示了優(yōu)異的抗老化性能。可見，硅膠的剪切強(qiáng)