2020年高分子PTC過流保護(hù)元器件項目可行性報告VIP

1、高分子 PTC過流保護(hù)元器件項目可行性報告項目可行性報告及項目可行性研究報告，是一種格式比較固定的、用于向國家項目審核部門（如發(fā)展改革委員會）進(jìn)行項目立項申報的商務(wù)文書。下面是高分子PTC過流保護(hù)元器件項目可行性報告，請參考！一、項目實施的背景和意義1.1項目背景傳統(tǒng)的電路保護(hù)中裝置主要是采用采用金屬熔斷器或電子保護(hù)電路來實現(xiàn)電路的安全保護(hù)， 這些方法對電路的保護(hù)作用的缺點是可恢復(fù)性差、電路設(shè)計復(fù)雜， 以及成本較高，因此目前很多電子產(chǎn)品制造商為了追求利潤， 往往就舍去電路保護(hù)裝置、 或采用熔斷器式的保護(hù)裝置來實現(xiàn)電路保護(hù)功能， 這樣給產(chǎn)品的維護(hù)使用帶來了相應(yīng)的麻煩，特別是對于一些民用產(chǎn)品，設(shè)計

2、生產(chǎn)廠家為了保證其安全性，不得不采用比較復(fù)雜的電子電路來保護(hù)其產(chǎn)品的安全， 這樣不僅使其成本提高，而且給電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的服務(wù)帶來諸多不便。聚合物基正溫度系數(shù)材料是利用導(dǎo)電粒子與結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物復(fù)合制得的一種新型功能材料， 其最主要的功能為電流及溫度的過載保護(hù)，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，包括電腦與周邊設(shè)備、電池、汽車、通訊、玩具及家電等領(lǐng)域均會使用到 PPTC，起對于電流及溫度之高度敏感，充分運用在各類電子產(chǎn)品上，不論是半導(dǎo)體、 IC 元件、印刷電路板、電源器材、連接器及線路系統(tǒng)之保護(hù)極為有用，特別在高密度電路整合系統(tǒng)中， PPTC之電路保護(hù)功能，是傳統(tǒng)保險絲無法取代的。 PPTC屬智能型材料科技

3、產(chǎn)品具可重復(fù)性，體積輕薄，而成為主要保護(hù)元件之重要發(fā)展趨勢。隨著人們生活水平不斷提高，家用電子產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用我們的日常生活當(dāng)中。不僅如此，工業(yè)、軍事各個領(lǐng)域電子產(chǎn)品比比皆是。如手機、計算機、汽車電器、傳真機、 DVD、VCD、Modem、無繩電話、電視機、電冰箱等等家用電器已經(jīng)普遍應(yīng)用與每一個家庭。 而所有這些家用電器都與電源及電路有關(guān)， 因而電源及電路保護(hù)是其安全使用的保證。便攜消費電子發(fā)展的趨勢越來越小型化， 設(shè)計工程人員十分渴求其所用的元器件尺寸小、阻值低，因此 PPTC產(chǎn)品的低阻小型化是重要發(fā)展方向。 然而目前這類尖端產(chǎn)品的技術(shù)， 主要掌握在美國和日本的少數(shù)國際大公司手中， 如日本藤昌

4、電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和服務(wù)商美國泰科電子 (TYCO)。1.2預(yù)期實現(xiàn)的經(jīng)濟和社會效益適合 PPTC產(chǎn)品應(yīng)用的電路保護(hù)市場非常廣闊， 產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也非常多，其中電池的保護(hù)是最大也是最前沿的市場， 新型高性能鋰離子電池和聚合物電池對保護(hù)元器件提出更高了要求， 這兩類高能電池在受熱高溫以及短路情況下容易發(fā)生爆炸事故， 對其提供短路過流的保護(hù)十分必要，是本項目產(chǎn)品針對的主要市場。據(jù)報道，隨著全球電信的發(fā)展， xx 年全球手機用戶數(shù)達(dá)到40 億，其中中國用戶超6 億的使用量猛增至世界的第一位，據(jù)工信部統(tǒng)計xx 年上半年僅手機產(chǎn)量就達(dá)到了 2.95 部，再加上使用鋰離子和聚合物電池

5、做電源的MP3、MP4、數(shù)碼相機、導(dǎo)航儀、手提電腦等便攜設(shè)備的用量，移動便攜設(shè)備電池及其充電器的用量是相當(dāng)可觀的，據(jù)統(tǒng)計xx 年我國鋰電和鎳氫電池產(chǎn)量已經(jīng)突破 25 億只左右，那么不包括電池電路和電池充電器上 PPTC的用量，那么僅封裝在電池組內(nèi)部用的電池保護(hù)片的用量就在 20 億左右。深圳是全國甚至是全球手機、 MP3等移動便攜產(chǎn)品的生產(chǎn)基地及貿(mào)易集散地； 這里有完善的電子產(chǎn)業(yè)鏈， 有為移動設(shè)備生產(chǎn)提供能源的眾多電池生產(chǎn)企業(yè)， 其中就有全國最大鋰離子電池生產(chǎn)商比亞迪、比克電池、德賽電池和聚合物鋰電池廠家 TCL。因此高性能 PPTC電池保護(hù)片具有廣闊的市場前景，項目很好的融合到了深圳的電子企

6、業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中，具有顯著的企業(yè)協(xié)同效益和社會效益。然而由于高導(dǎo)電、 高 PTC強度，高耐壓性能的高分子 PTC復(fù)合材料新技術(shù)為美國和日本的少數(shù)幾家大企業(yè)壟斷， 生產(chǎn)成本為 0.1 元左右的產(chǎn)品售價達(dá)到了 1.0-1.5 元，比一般產(chǎn)品高出 3-5 倍，國內(nèi)企業(yè)的采購成本十分高昂。項目研發(fā)成功按 0.5-0.8 元/pcs 價格銷售，能很好的打破國外公司的技術(shù)壟斷，降低國內(nèi)電子企業(yè)采購 PPTC產(chǎn)品成本，增強我國電子企業(yè)的國際上競爭力，此外產(chǎn)品售價高利潤高，產(chǎn)品量產(chǎn)后，按初期年產(chǎn) 2000 萬只，預(yù)計銷售收入 1000-1500 萬，利潤 800-1200 萬，經(jīng)濟效益十分顯著。二、技術(shù)發(fā)展趨勢及國

7、內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2.1技術(shù)發(fā)展趨勢PTC材料是指某種具有很大的正電阻溫度系數(shù)(Positivetemperaturecoefficient,PTC)的材料。由于這種材料能在很窄的溫度范圍內(nèi)使其電阻發(fā)生幾個數(shù)量級的變化， 故具有熱敏開關(guān)的特性，可廣泛用于制作自控溫加熱電纜、 過電流保護(hù)元件及熱敏傳感器等。目前，國內(nèi)外使用的 PTC材料大體上可分為兩大類 : 一類是以陶瓷類 PTC材料，另一類是由有機高分子聚合物與導(dǎo)電材料組成的新型有機復(fù)合 PTC材料。由于陶瓷熱敏材料性脆，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，室溫電阻很難做得很低，加工和成型都較困難，制造成本高，故價格較貴。而聚合物基 PTC復(fù)合熱敏材料，由于具有質(zhì)軟、

8、可撓曲、易加工成型、制造成本較低、 可以在較低的溫度下使用等優(yōu)點正日益受到重視。它是利用導(dǎo)電粒子與結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物復(fù)合制得的一種新型功能材料。 PPTC材料不僅原料易得、價格便宜、加工成型工藝簡單，還具有高分子材料的許多優(yōu)異性能。隨著移動科技的發(fā)展和人們生活水平不斷提高，移動便攜產(chǎn)品普及到人們的生活中。小型、多功能，高集成是便攜消費電子發(fā)展的主要趨勢，因此工程人員在設(shè)計產(chǎn)品時十分注重元器件的尺寸，而對于 PPTC電路保護(hù)產(chǎn)品來說，低阻小型化是順應(yīng)市場需求的重要技術(shù)發(fā)展方向。然而絕大多數(shù)的聚合物 PTC材料的室溫電阻都比較高，PPTC材料存在低室溫體積電阻率和高PTC強度之間的矛盾，以及降低

9、產(chǎn)品電阻同保持耐壓性能之間的矛盾。因此開發(fā)低室溫體積電阻、PTC強度的 PPTC復(fù)合材料體系是PTC材料研發(fā)的重要發(fā)展，具有尺寸小、內(nèi)阻低等特點過流保護(hù)元件， 是高分子 PTC元器件發(fā)展的趨勢。目前這類尖端產(chǎn)品的技術(shù)， 主要掌握在美國和日本的少數(shù)國際大公司手中，如日本藤昌電線公司和世界最大的電氣、電子元件制造商和服務(wù)商美國泰科電子 (TYCO)。2.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀PPTC 材料以美國的研究開發(fā)水平居國際領(lǐng)先地位，上世紀(jì) 80 年代美國首先開發(fā)成實用型 PPTC材料，以美國泰科電子為代表的一些企業(yè)，制得的聚合物基 PTC過電流保護(hù)元件在醫(yī)療、計算機、程控電話交換機、 手機電池、汽車配件、家電產(chǎn)

10、品、工業(yè)儀表、運載火箭、火災(zāi)報警等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 由于高分子基 PTC材料技術(shù)含量高 , 應(yīng)用廣泛 , 利潤豐厚 , 故各國都投入大量的資金進(jìn)行研究開發(fā)。國內(nèi)外近十年來，聚合物 PTC復(fù)合材料研究和開發(fā)的進(jìn)度明顯加快，體現(xiàn)在相關(guān)的期刊文獻(xiàn)報道迅速增多， 相關(guān)專利數(shù)目急劇膨脹。國外出現(xiàn)了如 Bourns、Littlefuse 等聚合物 PTC過流保護(hù)元件的新公司。國內(nèi)在這方面起步較晚 , 對 PTC材料的研究起始于八十年代后期，中國科技大學(xué)在八十年代末開始了自限溫加熱帶的研發(fā)， 而聚合物 PTC材料做為電路過流保護(hù)元件使用時要求 PTC材料具有低的室溫體積電阻率、高的 PTC強度以及一定

11、的循環(huán)穩(wěn)定性， 由于技術(shù)難度較高，直到九十年代初才有較多的研究報道。 近幾年國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)生產(chǎn)聚合物基 PTC過電流保護(hù)元件的企業(yè)主要集中在上海、 深圳，但多是一些小企業(yè)。國內(nèi)真正有實力能自主開發(fā)并生產(chǎn)聚合物基 PTC過電流保護(hù)元件的企業(yè)不多， 主要有深圳金瑞電子材料有限公司、 上海維安電熱材料有限公司、上?？铺仉娮硬牧嫌邢薰尽?無論是在企業(yè)規(guī)模，市場占有率，研發(fā)實力，同國際電路保護(hù)巨頭泰科、 TDK等都有較大的差距。但這個差距正的縮小， 雖然國際企業(yè)在新產(chǎn)品的開發(fā)和推出上仍處于領(lǐng)先地位， 但國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能以較短的時間緊跟趨勢推出產(chǎn)品；隨著用戶對 PPTC產(chǎn)品使用的增多，特性的熟悉，它們越來越

12、傾向于選擇性價比高的國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品， 國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)市場占有率也在穩(wěn)步提升。三、項目主要研究內(nèi)容項目開發(fā)的 PPTC復(fù)合材料不僅體積電阻率低， 而且 PTC強度也高，以其為芯材生產(chǎn)的產(chǎn)品外形尺寸是普通產(chǎn)品的 1/4 ，內(nèi)阻是普通產(chǎn)品的 1/5 ，具有尺寸小、內(nèi)阻低、采用綠油封裝的特點。特別適用于高性能鋰離子和聚合物電池的保護(hù)， 有很好的市場前景， 是高分子PTC元器件發(fā)展的趨勢。3.1項目擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題該項目目前面臨的挑戰(zhàn)是：絕大多數(shù)的聚合物PTC材料的室溫電阻都比較高， PPTC材料存在低室溫體積電阻率和高PTC強度之間的矛盾，以及降低產(chǎn)品電阻同保持耐壓性能之間的矛盾。本項目擬解決的關(guān)鍵

13、技術(shù)問題是：（ 1）PTC復(fù)合材料的組分選擇是該項目研發(fā)的重點和難點目前 PTC產(chǎn)品應(yīng)用比較成熟的是 HDPE/CB的配方體系，該體系經(jīng)過 20 多年的開發(fā)應(yīng)用，使用十分廣泛。但現(xiàn)在隨便攜消費電子發(fā)展的趨勢越來越小型化， 要求元件的尺寸和電阻的要求越來越小，當(dāng)前的 HDPE/CB的配方體系無論是阻值還是電性能已經(jīng)不能滿足新需求，限制了產(chǎn)品更加廣泛的應(yīng)用。因此，本項目將在前期研究的基礎(chǔ)上開拓新的思路， 需開發(fā)新的高分子 PTC材料配方體系， 降低電阻提高電性能，并通過設(shè)計和實驗相結(jié)合的方法開發(fā)出尺寸小至 3×4mm，電阻在 4-12m產(chǎn)品。（2）探索出一套適合新配方體系的工業(yè)化生產(chǎn)復(fù)合

14、工藝， 是保證產(chǎn)品性能一致性的關(guān)鍵。 對于高分子材料的復(fù)合， 我們已經(jīng)在實驗階段研究過多種方法可以解決導(dǎo)電粒子和微量添加劑在基體材料中的均勻分布問題， 但在大批生產(chǎn)中的效果確不夠理想。 此外不同的聚合物和導(dǎo)電粒子自己的相容性差異較大， 同樣的加工工藝復(fù)合得到效果不一樣。我們必須探索出有效率的工藝結(jié)合適合的設(shè)備， 改善材料性能的一致性。（ 3）電極膜的處理，改善產(chǎn)品長期穩(wěn)定性能，優(yōu)化性能。高分子 PTC熱敏電阻器其結(jié)構(gòu)是由高分子聚合物基體和分散在其中的導(dǎo)電填料、 阻燃填料等構(gòu)成的芯材與金屬電極， 通過高溫?zé)釅簭?fù)合的方法粘合在一起的。 金屬電極是由經(jīng)粗化的銅箔構(gòu)成， 由于金屬和非金屬界面膨脹系數(shù)差

15、異較大，如果金屬電極與芯材粘接不牢、剝離強度差、界面空隙大，接觸電阻就高， PTC熱敏電阻器電性能就變差，易打火、燒片，表面易起泡變形。銅箔與芯材的直接接觸，在電場和高溫下由銅引起的高分子聚合物催化分解， 影響產(chǎn)品的長期穩(wěn)定性。因此，需要對銅箔進(jìn)行相應(yīng)處理，擬采取的方法是：銅箔一面鍍一層 23um的 Ni C復(fù)合鍍層，另一面鍍一層普通鎳，通過合適的工藝控制來提高復(fù)合鍍層中固體微粒碳黑與鎳離子的共沉積，提高鍍層的含碳量，提高電極膜同芯材的粘接強度。3.2課題的技術(shù)原理、技術(shù)方法、技術(shù)路線以及工藝流程（ 1）首先以 HDPE為高分子基體，選用不同形狀尺寸的高導(dǎo)電金屬、非金屬粒子，通過調(diào)節(jié)配方組成、

16、優(yōu)化混煉復(fù)合工藝進(jìn)行芯材料的制備，（ 2）對銅膜進(jìn)行鍍碳處理，與芯材熱壓復(fù)合，以獲得電極芯材結(jié)合牢固，轉(zhuǎn)變溫度在 125，室溫電在 7m左右，芯片尺寸 3×4mm，耐壓 6V，具有良好電阻溫度系數(shù)的樣品。（ 3）研究 PPTC元件在不同服役狀態(tài)下的性能穩(wěn)定性等綜合性能，如耐壓、耐電流沖擊、抗老化等；調(diào)整和優(yōu)化配方工藝，獲得綜合性能良好的 PTC高分子電流保護(hù)元件。（ 4）在課題開展的過程中，對不同研究階段進(jìn)行小結(jié)和總結(jié)，完成產(chǎn)品 TUV、UL等安全認(rèn)證， 利用研究結(jié)果申請國家發(fā)明專利和撰寫學(xué)術(shù)論文。（ 5）研究成果的中試，和批量生產(chǎn)銷售實現(xiàn)效益。本項目所述的 PPTC元件制造工藝流程

17、如下：A 、將復(fù)合材料各組分（高分子聚合物、導(dǎo)電填料和其它填料及加工助劑）在 190溫度下于密煉機中混煉均勻，然后用模壓或擠出的方法制成芯材。B 、將芯材夾在兩層經(jīng)過鍍炭處理過的銅箔之間，放于壓模中，在 25t 平板硫化機壓片，壓制成型條件 : 預(yù)熱 5min，熱壓 3min，熱壓壓力 15MPa，熱壓溫度 160，片材厚度 2mm。C 、將壓好的片材，沖成需要的半成品尺寸形狀、同過回流焊在覆有銅膜的兩面分別焊上引出鎳電極， 而后在烘箱中熱處理， 將焊好的樣品用 射線（ Co）輻照交聯(lián)。D 、最后在 PPTC元件表面涂上絕緣綠油，并進(jìn)行紫外線或熱固化。3.3項目特色和創(chuàng)新點（ 1）開發(fā)低體積電

18、阻率高 PTC強度的高分子復(fù)合材料， 是當(dāng)前高分子熱敏元件發(fā)展的必然趨勢和要求。一般而言導(dǎo)電填料的填充量越多，復(fù)合材料的導(dǎo)電性能越好，但耐壓性能卻越差。 另外高填充量影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能，增加生產(chǎn)成本，限制了材料的應(yīng)用范圍。絕大多數(shù)的聚合物PTC材料的室溫電阻都比較高，一般要達(dá)到12V 耐壓要求的產(chǎn)品電阻值都在 30 毫歐左右，而信息技術(shù)和微電子工業(yè)的發(fā)展迫切要求有低室溫電阻高 PTC強度的聚合物 PTC材料，因此低阻值產(chǎn)品的開發(fā)勢在必行。項目開發(fā)的產(chǎn)品外形尺寸是普通產(chǎn)品的1/4 ，內(nèi)阻是普通產(chǎn)品的 1/5 ，具有尺寸小、內(nèi)阻低的特點。（ 2）選擇適合工業(yè)化生產(chǎn)的復(fù)合工藝， 對保證產(chǎn)品性能一致性有重要意義。研究表明，要降低材料體系電阻可能選擇多種形狀的填料 ( 纖維、片狀，