具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线及制作方法和用途

说 明 书 摘 要
本发明公开一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线及制作方法和用途，包线的包覆层为电压诱变阻材料直接封闭包覆到导电芯线的表面。

包覆层包括高分子基体材料和在高分子基体材料中均匀分散的纳米导电填料，其中高分子基体材料重量100份，纳米复合导电填料为8～13份。

该电压诱变阻膜包线的表面与其它导电体表面在电接触情况下，其内芯线与外导体间的导电状况可由一个特定电压值来控制，使其在介电体与导电体之间转换。

这个电压特定值由电压诱变阻膜包线上所附着层的厚度和添加于高分子聚合物基体材料中的纳米导电填料的量来决定。

本发明的包线可制作各类具有抗静电功能的部件，可任意折拐、弯曲，解决了原同功能产品不能拐弯的技术难题。

摘要附图
权利要 求 书
１．一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，包括引导芯线及其表面的包覆层，其特征在于：包覆层为电压诱变阻材料直接封闭包覆到电脉冲释放引导芯线的表面。

２．根据权利要求１所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：包覆层包括高分子基体材料和在高分子基体材料中均匀分散的纳米导电填料，其中高分子基体材料重量100份，纳米复合导电填料为8～13份。

3．根据权利要求１或2所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：高分子基体材料选50%～70%茂金属线性聚乙烯与30%～50%的低密度聚乙烯共混而获得热塑型高分子基体材料。

4．根据权利要求１或2所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：高分子基体材料选聚醚多元醇，进行真空加温脱水后，缓慢滴注加入甲苯二异氰酸酯中，充分搅拌使其完全反应，获得热固化型高分子基体材料。

5．根据权利要求3所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：高分子基体材料选茂金属线性聚乙烯占55%～65%，其余为低密度聚乙烯。

6．根据权利要求１或2所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：纳米导电填料是将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯与重量比为99%～95%的石墨烯混合搅拌获得。

7．根据权利要求6所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：选重量97%的石墨烯，其余为带反应基团的环氧树酯；选粒径为1.2nm石墨烯粉末或粒径为0.5～20 um、厚度为5～20nm 的石墨烯纳米片。

8．根据权利要求１或2所述的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线，其特征在于：包覆层厚度为50um～200um。

9．一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线的制作方法，1）将重量比50%～70%的茂金属线性聚乙烯与30%～50%的低密度聚乙烯共混，取得热塑型高分子基体材料；
2）将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯加入高速搅拌机中，
然后再加入重量比为99%～95%的石墨烯，搅拌10min,使石墨烯表面形成100 nm的环氧树酯薄膜，获得纳米导电填料；
3）将导线进行表面洁净处理；
4）将步骤1）获得的高分子基体材料与步骤2）获得的纳米复合导电填料熔融共混，得到热塑型高分子纳米复合电压变阻材料；
5）将步骤4）得到的高分子纳米复合电压变阻材料加入到挤塑机中，温度调节到160℃，使其在挤塑模具的控制下均匀的热塑在导线表面，而获得电压诱变阻膜包线。

10．一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线的制作方法，1）将重量80份的聚醚多元醇进行真空加温脱水后，缓慢滴注加入到重量20份的甲苯二异氰酸酯中，充分搅拌使其完全反应，获得热固化型高分子基体材料；
2）将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯加入高速搅拌机中，然后再加入重量比为99%～95%的石墨烯，搅拌10min,使石墨烯表面形成100 nm的环氧树酯薄膜，获得纳米导电填料；
3）将步骤2）获得的纳米导电填料加入到步骤1）获得的热固化型高分子基体材料中进行充分搅拌，获得热固化型高分子复合纳米电压诱变阻材料；
4）将步骤3）获得的热固化型高分子复合纳米电压诱变阻材料加入到涂覆模具中，使材料在涂覆模具的控制下均匀的涂覆到已做表面处理的铜芯线的表面，在150℃的密封环境中固化120分钟，获得电压诱变阻膜包线。

11. 一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的插线座引脚框架及集成电路插座引脚框架，包括固定筋、插座引脚，其特征在于：电压诱变阻膜包线（103）置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的的引脚（102）与电压诱变阻膜包线（103）的交叉处，由导电胶将电压诱变阻膜包线（103）的外包膜与引脚电连接，形成电连接点（104）；对接地脚的交叉点（105）将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。

12.一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的集成电路引脚
框架，包括固定筋（201）、引脚（202）、基岛及引线（207），其特征在于：电压诱变阻膜包线（203）置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的引脚（202）与电压诱变阻膜包线（203）的交叉处，由导电银胶将电压诱变阻膜包线（203）的外包膜与引脚电连接，形成电连接点（204）；对与接地脚的交叉点（205）将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。

13.一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的分立元件引脚框架，包括引脚固定筋（301）、引脚A、B、C，其特征在于：电压诱变阻膜包线(302)置于引脚A、B、C之上，与各引脚成交叉布置，在与引脚B、C的交叉点（302B和302C）由导电银胶将电压诱变阻膜包线（302）的外包膜与引脚B、C电连接，形成电连接点；在与引脚A的交叉点（302A）将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚A电连接。

14.一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的印刷电路板，包括基板（401），基板（401）上的元器件安装孔（405），连接在各安装孔（405）之间的印刷铜线，其特征在于：在印刷铜线上设置电压诱变阻膜包线（404），电压诱变阻膜包线（404）与印刷铜线成交叉布置，对需要抗静电保护的印刷铜线（402）与电压诱变阻膜包线（404）的交叉点用导电胶进行包覆粘贴使电压诱变阻膜包线的包膜层与印刷铜线（402）形成电连接点（402A）；对电压诱变阻膜包线（404）与电路板的接地附铜线（403）的交叉点用焊锡将电压诱变阻膜包线的芯线与接地附铜线连接，形成电连接点（403A）。

说 明 书
具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线及制作方法和用途
技术领域
本发明涉及一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线及制作方法，属于电子设备和元器件保护技术领域，特别是提供一种性能更稳定、实现更简单、使用更方便的采用新材料制作的包线。

背景技术
本发明是在已申请公布的中国专利“高分子复合纳米电压变阻软薄膜”的基础上实现的工艺革新。

虽然高分子复合纳米电压变阻软薄膜在目前的技术背景下有很大的优势，但在电子产品及元器件中的一般抗静电运用方面还存在如下局限：
1、高分子复合纳米电压变阻软薄膜使用时需要剪裁成条状，剪裁中易变形，很难获得绝对一致的要求指标。

2、高分子复合纳米电压变阻软薄膜剪裁后需要镀一层金属导电膜，这涉及较复杂的工艺，有较大实现难度。

3、高分子复合纳米电压变阻软薄膜因为是扁平形状，在帖覆到电路板上时不能拐弯使用。

4、帖覆的工艺和精度难以把握，在进行高电压（8000V）检验冲击时，边缝处易发生跳火现象。

发明内容
本发明的目的是研制一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线及制作方法，将电压诱变阻材料在挤塑机或涂覆模具的控制下均匀的挤塑（或涂覆）到铜芯线的表面，形成电压诱变阻膜包线：
1、为电子电路保护领域提供一种使用更方便，更实用的具有吸收瞬间电脉冲能量的包线；本产品可任意折拐、弯曲，且无需确认和调整帖覆方向，解决了原同功能产品不能拐弯的技术难题。

2、为电子产品的抗瞬变电涌冲击提供一种最简单化的施工材料，操作及生产工艺基本无技术阻碍，通常由普通工人即可单独完成产品施工。

本发明的技术方案：本发明的一种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线包括引导芯线及其表面的包覆层，其包覆层为电压诱变阻
材料直接封闭包覆到电脉冲释放引导芯线的表面。

所述的包覆层包括高分子基体材料和在高分子基体材料中均匀分散的纳米导电填料，其中高分子基体材料重量100份，纳米复合导电填料为8～13份。

所述的高分子基体材料可选50%～70%茂金属线性聚乙烯与30%～50%的低密度聚乙烯共混而获得热塑型高分子基体材料。

所述的高分子基体材料也可以选聚醚多元醇，进行真空加温脱水后，缓慢滴注加入甲苯二异氰酸酯中，充分搅拌使其完全反应，获得热固化型高分子基体材料。

所述的高分子基体材料选茂金属线性聚乙烯占55%～65%，其余为低密度聚乙烯。

所述的纳米导电填料是将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯与重量比为99%～95%的石墨烯混合搅拌获得。

优选地，选重量97%的石墨烯，其余为带反应基团的环氧树酯；选粒径为1.2nm石墨烯粉末或粒径为0.5～20 um、厚度为5～20nm的石墨烯纳米片。

所述的包覆层厚度为50um～200um。

本发明的具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线的制作方法：
1）将重量比50%～70%的茂金属线性聚乙烯与30%～50%的低密度聚乙烯共混，取得热塑型高分子基体材料；
2）将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯加入高速搅拌机中，然后再加入重量比为99%～95%的石墨烯，搅拌10min,使石墨烯表面形成100 nm的环氧树酯薄膜，获得纳米导电填料；
3）将导线进行表面洁净处理；
4）将步骤1）获得的高分子基体材料与步骤2）获得的纳米复合导电填料熔融共混，得到热塑型高分子纳米复合电压变阻材料；
5）将步骤4）得到的高分子纳米复合电压变阻材料加入到挤塑机中，温度调节到160℃，使其在挤塑模具的控制下均匀的热塑在导线表面，而获得电压诱变阻膜包线。

本发明的第二种具有吸收瞬间电脉冲能量的电压诱变阻膜包线的制
作方法：
1）将重量80份的聚醚多元醇进行真空加温脱水后，缓慢滴注加入到重量20份的甲苯二异氰酸酯中，充分搅拌使其完全反应，获得热固化型高分子基体材料；
2）将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯加入高速搅拌机中，然后再加入重量比为99%～95%的石墨烯，搅拌10min,使石墨烯表面形成100 nm的环氧树酯薄膜，获得纳米导电填料；
3）将步骤2）获得的纳米导电填料加入到步骤1）获得的热固化型高分子基体材料中进行充分搅拌，获得热固化型高分子复合纳米电压诱变阻材料；
4）将步骤3）获得的热固化型高分子复合纳米电压诱变阻材料加入到涂覆模具中，使材料在涂覆模具的控制下均匀的涂覆到已做表面处理的导线的表面，在150℃的密封环境中固化120分钟，获得电压诱变阻膜包线。

一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的插线座引脚框架及集成电路插座引脚框架，包括固定筋、插座引脚，电压诱变阻膜包线置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的的引脚与电压诱变阻膜包线的交叉处，由导电胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚电连接，形成电连接点；对接地脚的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。

一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的集成电路引脚框架，包括固定筋、引脚、基岛及引线，电压诱变阻膜包线置于框架引脚之上，与各引脚成交叉布置，在需要保护的引脚与电压诱变阻膜包线的交叉处，由导电银胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚电连接，形成电连接点；对与接地脚的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚电连接。

一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的分立元件引脚框架，包括引脚固定筋、引脚A、B、C，电压诱变阻膜包线(302)置于引脚A、B、C之上，与各引脚成交叉布置，在与引脚B、C的交叉点和由
导电银胶将电压诱变阻膜包线的外包膜与引脚B、C电连接，形成电连接点；在与引脚A的交叉点将电压诱变阻膜包线的芯线与引脚A电连接。

一种用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静功能的印刷电路板，包括基板，基板上的元器件安装孔，连接在各安装孔之间的印刷铜线，在印刷铜线上设置电压诱变阻膜包线，电压诱变阻膜包线与印刷铜线成交叉布置，对需要抗静电保护的印刷铜线与电压诱变阻膜包线的交叉点用导电胶进行包覆粘贴使电压诱变阻膜包线的包膜层与印刷铜线形成电连接点；对电压诱变阻膜包线与电路板的接地附铜线的交叉点用焊锡将电压诱变阻膜包线的芯线与接地附铜线连接，形成电连接点。

本发明的优点：
1．本发明为电子电路保护领域提供一种使用更方便，更实用的具有吸收瞬间电脉冲能量的包线；本产品可任意折拐、弯曲，且无需确认和调整帖覆方向，解决了原同功能产品不能拐弯的技术难题。

2．本发明为电子产品的抗瞬变电涌冲击提供一种最简单化的施工材料，操作及生产工艺基本无技术阻碍，通常由普通工人即可单独完成产品施工。

3．本发明的优点是将电压诱变阻材料直接封闭包覆到电脉冲释放引导芯线的表面，从而使电压诱变阻材料与能量释放电极组成一个整体，彻底解决了两者之间需要预装配而形成电性能参数不一致的问题。

4．本发明第一优选方案是采用热塑方式，用茂金属线性聚乙烯（mPE）与低密度聚乙烯（LDP）的复合高分子聚合物，其好处在于：1）茂金属线性聚乙烯（mPE）[埃克森美孚（埃能宝）mPE35—05]机械强度高，耐腐蚀，抗氧化，高韧性和高挺度、抗冲击、抗撕裂，纵横向拉伸力均衡。

2）低密度聚乙烯(LDP)性质较柔软，具有良好的延展性、绝缘性和化学稳定性。

3）将茂金属线性聚乙烯（mPE）和低密度聚乙烯按本发明的比例生产，既能保证产品的精密可塑性，采用适合的加工方式，又能保证附着膜的机械强度。

第一方案由茂金属线性聚乙烯（mPE）、低密度聚乙烯（LDP）和石墨烯纳米材料的优良性能的组合，所制备的产品与目前使
用的各类方案所获得的电压诱变阻材料具有明显的优势：
（1）.由于它的柔韧性和高机械强度，将它均匀附着于铜芯线或其它导电性较好的金属导线表面具有极好附着力，又有良好的抗冲击性，且较容易获得电性能一致性的产品。

（2）由于导电填料充分分散均匀，颗粒相邻界面仅为纳米级的间距，使产品具有更低的电压开启阀值，更高的响应灵敏度，更快的电流泄放速度。

（3）因为它的耐腐蚀抗氧化，使产品更具稳定性和可靠性，重复使用不易衰变。

5．本发明的第二优选方案是采用热固化方式，选用聚乙多元醇加入到二异氰酸酯中获得热固化型高分子基体材料。

第二优选方案除附着、固化方式不同外，其材料性能与第一方案非常近似。

本方案有与第一优选方案相同的好处。

而且热固化型电压诱变阻材料固化后在380℃温度进行焊接时可自动崩解，这非常有利于高温直接焊接，不必做焊接前表面处理。

6．本发明选用的热固化型高分子基体材料与石墨烯纳米材料结合，导电填料采用纳米级石墨烯，本材料耐氧化，导电性能好，能保证同体积中较少的加入量，使产品在保证电性能的前提下获得较好的柔韧性和机械强度。

石墨烯：①在目前所知材料中导电性能最优秀，电子传导速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在其它导体中的运动速度。

②石墨烯的体积电阻率为10-6Ω.cm，低于所有已知导体的电阻率。

③石墨烯特殊的分子结构使其具有非常好的柔韧性。

④石墨烯粉末粒径只有0.8—12nm（为一般金属粉末的万分之一）。

⑤石墨烯更容易与聚合物材料均匀复合并形成良好的复合界面。

⑥石墨烯制备的导电材料渗滤阀值远远低于普通导电填料。

这就意味着导电填料的加入量可大大的减少，使最终获得的材料的机械强度得到保障。

本发明提供的用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的部件是利用高分子复合纳米电压诱变阻膜包线的电压诱变阻特性,将电压诱变阻膜包线紧密附着在插件或元件和电路板的引脚或印刷线路上,使其与
这些插件、元件的引脚或电路板中的印刷附铜线成交叉覆盖，交叉点形成电连接，当电路中任何部位遭到静电攻击时，电压诱变阻膜包线将由高阻抗迅速转变为低阻抗，将这些静电引向接地端泄放掉，从而使线路上的电子元器件免受静电伤害。

使器件自身具备很强的抗静电功能，使电子电路设计及电路板设计不再涉及静电保护电路。

从而可使电路设计大为简化，而且使防护器件的使用量大幅减少，电路板利用率大为提高，为电子设备的小型化、节约成本、提高生产效益创造了条件。

附图说明
图1是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的插线座引脚框架示意图。

图2是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的集成电路引脚框架示意图。

图3是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的分立元件引脚框架示意图。

图4是用电压诱变阻膜包线制作的具有抗静电功能的印刷电路板示意图。

图5是电压诱变阻膜包线包覆层与引脚用导电银胶粘贴剖面图。

具体实施方式
第一种实施方案：
1．将重量比其中茂金属线性聚乙烯占高分子聚合物基体材料重量的50%～70%。

的茂金属线性聚乙烯(埃能宝mPE35—05)与30%～50%的低密度聚乙烯（LDPE）共混，取得热塑型高分子基体材料。

优选为茂金属线性聚乙烯占55%～65%。

2．将重量比1～5%的带反应基团的环氧树酯加入高速搅拌机中，然后再加入重量比为99%～95%（优选石墨烯97%）的石墨烯粉末，粒径1.2nm（或粒径为0.5～20 um、厚度为5～20nm的石墨烯纳米片），搅拌10min,使石墨烯表面形成100 nm的环氧树酯薄膜，获得纳米导电填料。

该纳米导电填料的导电粒子能在高分子基体材料中形成均匀有效分散，防止聚集或堆聚造成绝缘电阻下降。

保障导电粒子在尽可能少的添
加量下实现场致发射（电子隧穿）的条件。

3．将线径为0.3mm铜质导线或其他导电性能较好的导线，进行表面洁净处理。

(实际使用中按功率要求选取不同的线径。

)
4．将以上获得的热塑型高分子基体材料和纳米复合导电填料熔融共混，得到高分子纳米复合电压变阻材料，而后将材料加入到挤塑机中，温度调节到160℃，使其在挤塑模具的控制下均匀的热塑在铜芯线表面，而获得电压诱变阻膜包线。

第二种实施方案：
1．将重量比为80份聚醚多元醇（GP330，产地江苏海安石化）进行真空加温脱水后，缓慢滴注加入到重量比为20份甲苯二异氰酸酯中，充分搅拌使其完全反应，获得热固化型高分子基体材料。

2．将第一种实施方案中获得的纳米导电填料加入到热固化型高分子基体材料中进行充分搅拌获得热固化型高分子复合纳米电压诱变阻材料，然后将该材料加入到涂覆模具中，使材料在涂覆模具的控制下均匀的涂覆到已做表面处理的铜芯线的表面，在150℃的密封环境中固化120分钟。

获得电压诱变阻膜包线。

电压诱变阻膜包线的功能：
将电压诱变阻膜包线表面的任何部位用导电胶粘贴到需要抗瞬间高压电脉冲保护的电路上，与电路形成电连接。

将电压诱变阻膜包线的芯线与电路中的接地点连接，当电路正常工作时，该电压诱变阻膜包线与地之间是介电的。

当电路中出现一个瞬间高压电脉冲时，该膜包线迅速从介电状态变为导电状态（反响时间＜1ns），将这一电脉冲释放到地，从而使线路中的元器件免受该瞬间电脉冲的伤害。

当该电脉冲过后，电压诱变阻膜包线又回到介电状态。

电压诱变阻膜包线适于各种线径，但是，在电子及元器件保护技术领域中，导线线径为0.1～0.8mm的铜质导线最为实用。

包覆层厚度为50um～200um。

铜芯线的线径及线上的电压诱变阻膜的厚度可根据线路上实际需要释放电能的功率以及转折、箝位电压的高低来选取，生产出不同规格和不同放电功率的电压诱变阻膜包线。

具体的制作方法按下列步骤操作：
实施例1：将高分子基体材料100份，纳米导电填料8份加入到哈
克牌转矩流变仪中，在160℃加工温度和64rpm的转子转速下密炼10min，获得高分子复合纳米电压诱变阻材料，而后将该材料加入到挤塑机中，温度控制在160℃，挤塑厚度调为80um，使其在挤塑模的控制下均匀的附着在已做表面处理的铜芯线的表面获得电压诱变阻膜包线。

然后对该电压诱变阻膜包线进行电性能检测，结果得到该膜包线的电性能指标见附表1中实施例1的情况。

实施例2：将高分子基体材料100份，纳米导电填料9份加入到哈克牌转矩流变仪中，在160℃加工温度和64rpm的转子转速下密炼10min，获得高分子复合纳米电压诱变阻材料，而后将该材料加入到挤塑机中温度控制在160℃，挤塑厚度调为80um，使其在挤塑模的控制下均匀的附着在已做表面处理的铜芯线的表面获得电压诱变阻膜包线。

然后对该电压诱变阻膜包线进行电性能检测，结果得到该膜包线的电性能指标为附表1中实施例2的情况。

按各种不同的配方比例，复制实施例1的操作步骤，可得到实施例3、实施例4和实施例5不同的实验结果，见附表1中的实施例1—5。

附表1（电压诱变阻膜厚度为80um，静电抢8000V点击检测）实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 高分子基体材料
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 (重量份)
纳米导电填料
8 9 11 13 14 8 9 11 13 14
(重量份)
阀值电压（V） 800600400300220 800 600400 300 220箝位电压（V） 80 50 25 18 10 80 50 25 18 10 漏电流
0.3nA 1.1nA 1.1nA＜1uA＜1uA0.3nA 1.1nA 1.1nA ＜1uA ＜1uA （25V直流）
实施例6.将热固化型高分子基体材料100份，纳米导电填料8份加入到高速搅拌机中搅拌10min，获得高分子纳米电压诱变阻材料，然后将该材料加入到涂覆厚度为80um的涂覆模中进行铜芯线的包覆涂附。

涂附好的膜包线在150℃的温度下进行密封固化120min获得电压诱变阻膜包线。