硅胶在ptc陶瓷加热器上的应用

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1、液体硅胶在PTC陶瓷加热器上的应用成都拓利化工实业有限公司陶云峰张先银徐燕芬摘要作为一种安全可靠的加热方式，PTC陶瓷加热器已经在暖风机、空调、干衣机等家用电器上得到了广泛的应用。尤其是在空调辅助加热领域的大量应用，给PTC陶瓷加热器的发展带来了前所未有的商机，PTC元件制造业、加热器组装业及各材料配套业获得了巨大的发展。在这种背景下，有必要对PTC陶瓷加热器的材料、制作工艺、老化及失效模式作详细的研究。加热器性能取决于完善的结构设计、优质的材料及精良的制作工艺。其中，材料的选取是至关重要的。在所有材料中，PTC元件和硅胶的品质决定了加热器的耐压（击穿）及

2、老化（功率衰减）性能。在加热器的抗老化（功率衰减）作用方面，硅胶及PTC元件担负了非常大的“责任”。但是很多加热器组装企业只从成本的角度选择相关的材料，这样势必会造成产品性能的低劣，拖累PTC产业的健康发展，因此，在材料的选择上，除了PTC元件的材料选择外，兼具有良好的耐高温性和良好的导热性的硅橡胶也是PTC加热器具有高性能和高可靠性的保证条件之一。在本实验中，我们对日本东芝的XE14-A0425和XE13-A8341硅胶及成都拓利化工实业有限公司的NS-083和NH-100G-2硅胶做了详细的对比试验。结果显示，成都拓利化工实业有限公司生产的液体硅胶具有

3、更优异的抗老化性能。加热器的老化涉及多方面的因素，在本文中，我们仅仅讨论液体硅胶对PTC加热器的老化性能的影响。关键词：硅胶，PTC，老化，功率衰减，热胀冷缩，电蚀第一章：实验过程一、实验方法1.老化试验设备：空调机组40台、控制器（ON/OFF）、大功率调压器、高低温环境试验箱2.试验方法：略3.测试设备：PF140A功率计、DM3051万用表（风机转速测试）、风机转速频率仪器、HPA-1120(2KVA)变频稳压电源（风机电源）、GEW-210(10KVA)变频稳压电源（加热器电源），数显温度表、ZRQF-D30JP风速仪，UT58A万用表（加热器电阻

4、测试）4、测试样品：采用日本东芝的XE14-A0425和XE13-A8341硅胶组装的PTC加热器采用成都拓利化工实业有限公司的NS-083和NH-100G-2组装的PTC加热器第二章：试验测试数据一、HALT高低温循环试验(-50℃~170℃/Cycletime18min)我们将加热器放置于高低温试验箱，从-50℃至170℃，再从170℃冷却至-50℃，一次循环时间是18min，经过1867次循环，加热器电阻随时间的变化率如下:表一：使用不同硅胶的加热器电阻随时间的变化率硅胶型号02675338001067133316001867电阻变化率IN:XE14

5、-A0425OUT:XE13-A8341155.3169.4161.3162.8167.5170.3177.1176.213.5%IN:NH-100G-2OUT:NH-100G-2107.2113.2108.4110.7114.5113.4117.0116.89.0%采用XE14-A0425和XE13-A8341硅胶的加热器的电阻老化率是13.5%，而采用NH-100G-2硅胶的加热器的电阻老化率是9%，NH-100G-2的抗高低温老化性能明显优于东芝胶。二、ON/OFF老化试验将加热器装在空调机组内，设定老化电压为工作电压的1.15倍，风速设定为1m/s

6、，进行ON/OFF通电通风老化试验（通电时间90S，断电时间70S），每隔一定时间取下加热器，在25℃的环境温度下，在标准功率测试机上测试功率，经过10万次的通断老化后，结果如下：表二、使用不同硅胶的加热器功率随通电开关频次的老化率变化表注：A1、A2是采用XE14-A0425和XE13-A8341硅胶的加热器老化曲线，A3、A4是采用NS-083和NH-100G-2硅胶的加热器老化曲线。从表中看出，NH-100G的加热器老化要小约2个百分点。第三章：试验结果分析与讨论在讨论加热器的老化前，有必要说明一下PTC加热器的导电机理。在加热器结构中，PTC和电极

7、片由硅胶粘结，然后用聚酰亚胺薄膜包裹并被铝管压紧。一般认为，由于硅胶是绝缘材料，所以PTC和电极片之间不能实现导电。但是因为电极片表面在微观下是凹凸不平的，PTC表面的铝电极也是呈现颗粒状的，所以PTC和电极片间的接触，并不整个面的接触，而是散布在接触面上一些点的接触。其凹坑处由硅胶填充，起到粘结作用，凸点接触起导电作用。电阻则和凸点接触的数量有关，还和凸点之间的压力有关。在加热器老化过程中，由于冷热循环的作用，材料都会发生膨胀和收缩。材料在热胀冷缩时，伸缩量S与长度L、热胀系数a和温差(T1-T0)间存在如下关系:S=L×a×(T-T0)铝的热胀系数是2

8、.36×10-5，不锈钢电极的热胀系数是1.2×10-5，陶瓷PT