电气设备

本发明涉及电气设备，诸如例如用于供电系统、电子系统和配电工业中的电开关设备和开关。本发明具体地涉及包含含有银的导电元件或导电层的电开关设备和薄膜开关。

虽然高传导性和相对较低的成本是银导体的有利性质，但是与银导体内在相关的问题是“银迁移”的问题。银迁移是两个相邻迹线之间的银的离子运动。就是说，当银导体在偏压(例如5V)下暴露于湿气时，将生长从被暴露的银导体迹线到相邻迹线的枝晶。银迁移不可避免地导致临时的电短路，由此导致电路故障。

银迁移是在多种产品和工业中见到的现象。其出现于微电子、部件、PCB组件和薄膜开关中。银是非常活泼的金属，并且非常易于发生银迁移或枝晶生长。然而，其还是具有非常高的成本效率的电子工业用金属。随着电子器件中铅的减少或消除，银因为其可焊接性和传导性成为非常有吸引力的选择。

例如从EP-0313106-A2，US-2006/0096846-A1，EP-0385380-A2和US-2006/0148339-A1可知电开关设备。例如从US4,458,969和US-4,243，852可知薄膜开关。

EP-0313106-A2的电开关设备具体用于配电工业。

US-2006/0096846-A1描述了低电压开关设备，以及被设计来固定到其中的可移动触头上的触垫，其被设计承受200-600安/平方毫米焊盘的峰值短路电流。

EP-0385380-A2描述了真空断续器。这些真空断续器被应用于诸如电动机、变压器或电抗器的感应电路中。

US-2006/0148339-A1描述了用于在正常电压下工作的电子DC配线系统中的插入式连接器和开关设备的插入式电触头，尤其是意在用于其中在该系统中可能出现电弧的机动车中的插入式触头。

电开关设备通常包含两个触头元件，通常一个固定而另一个可移动，除此之外还包含若干其它元件，诸如输入触头、弹簧垫片、枢轴销、枢转元件和用于驱动开关的驱动装置、附件以及壳体。电开关设备还可以如EP-0313106-A2那样包含多个开关触头。在EP-0313106-A2中，触头元件也被称为导电连接物。壳体将触头元件和其它元件包封起来。壳体可以由两半(也被称为模块)形成，并且可以由适当的绝缘树脂浇铸或模制。壳体或各个模块可以包含内部分隔，当被安装在一起时，所述分隔将壳体内部分成不同的腔室。壳体和腔室在此充当用于触头元件和其它元件的隔离器和分离器。触头元件是开关触头的一部分。壳体可以包含其它绝缘元件，诸如连接到开关触头的连接臂和处于开关触头之间以及处于复式开关(如EP-0313106-A2)中的相邻相的开关触头之间的绝缘挡板。

触头元件或至少其端部(该端部也被称为触垫)通常由高导电材料制成，该高导电材料通常为高导电金属(如Cu，Ag和Bi)与防电弧成分(诸如Ti，V，Cr，Zr，Mo和W)的金属合金，加上可选的石墨和/或粉碎碳纤维，用于获得抗熔接性能和可接受的耐腐蚀性。在EP-0313106-A2中，钨-铜合金被用于导电连接物。并且，腔室中的一个或多个的壁或各个模块的壁结构的外表面可以由涂敷到其上的导电涂层屏蔽。如在EP-0313106-A2中，涂层可以被喷涂到壁表面上，并且可以例如是金属或者填充有导电粒子(诸如锌、铝、镍、银或碳)的塑料涂层。

在US-2006/0096846-A1中，包含难熔粒子级分(诸如碳化钨、氮化钛或钨)以及碳纤维级分的银基或铜基导电材料被用于触垫。在EP-0385380-A2中，使用了具有优化组成和结构的Ag-Cu-WC(WC＝碳化钨)触头材料。在US-2006/0148339-A1中，触头元件的主体是由铜或铜基合金制成的。为了保证即使在腐蚀气氛中的稳定的形成电接触的性能，通过电沉积涂敷了硬质金、银或锡层。

开关设备(诸如电开关设备断路器)内的电故障的存在导致其电触头高速打开。这样的高速打开通常伴随着电弧，电弧在所述触头的层面(更具体地在其接触表面或区域的层面)产生大的应力。

可能产生的问题如下：响应于故障电流而跳闸(EP-0313106-A2)；银基触头材料表现出不期望的腐蚀和熔接的趋势；以及导致接触表面之间粘附和/或导致触头元件之间的材料迁移的趋势；具体地，具有迷你尺寸的电路断路器被金属沉积物污染(US-2006/0096846-A1)；对于Cu-Bi合金，铋(Bi)迁移并团聚，并且电流斩断值变得不均匀，而对于真空断续器，极其重要的是将该值保持为非常低(EP-0385380-A2)；Ag-WC合金往往导致热缺陷以及电流斩断值的分散(EP-0385380-A2)，由于主体的成分到表面层中的迁移或腐蚀使得触头的接触表面改变，从而增大接触传输阻抗，结果导致触头元件的加热，并且在一些情况下甚至导致插入触头的熔接，使得插入触头不能再分离(US-2006/0148339-A1)。具体地，银因为其高导电性和良好的耐腐蚀性而成为广泛用于接头元件或触垫或涂敷到其上的表面层的材料，但是其需要与其它材料组合，尤其是为了补偿主要与银迁移现象相关的其它问题。

在用于洗碗机、微波炉和洗衣机/干衣机的低电压薄膜接触式开关的制造中，可丝网印刷的银基PTF(聚合物厚膜)导体已经被使用了20年以上。

US4,458,969描述了具有银导体的薄膜开关。薄膜开关通常由底层和顶层构成，所述顶层与底层分开，但是可选择性地移动来与所述底层接触。银导体被涂到、印刷或丝网印刷到底层上，并且在顶层的面对表面上使用银，因为其高导电性。至少一个银导电引线终止于用于连接到电连接器的端点。为了减少银迁移，非迁移性导电材料的条带被涂敷到所述导电引线上、至少与所述端点相邻的并且延伸出所述导电引线的端点一定距离的区域中，用于接入所述电连接器，所述电连接器在其延伸部分附接到非迁移性导电材料并与之电接触。

由US-4,243,852已知的薄膜开关具有形成在柔性薄膜上的第一银导体和形成在基材上第二银导体，所述基材也可以是柔性薄膜。间隔器以如下方式布置在基材和薄膜之间并粘接固定到其上：在间隔物中具有与第一和第二导体对齐的开口。施加到薄膜上的压力使其朝向基材移动通过间隔器中的开口，导致第一和第二导体之间的电接触。用于阻止第一和第二导体之间的银迁移的手段基本由如下构成：使得导体定向，以在其部分之间提供最长的可能路径。

为了减少或防止薄膜开关中银迁移的发生，还应用了其它方案(单独或组合)，每一种方案具有其限制：用钯或铜改性银组合物，但是牺牲了成本和导电性；经改性的银糊体系的银迁移易感性减小，但是固化温度和机械性能可能出现问题；在银迹线上覆盖或覆印电介质绝缘体或惰性涂层，但是由于工艺和材料的特性，可能出现针孔，这为银迁移提供了传播通道；增大具有电势的迹线之间的导体间距或减小电压；封闭和密封以防止湿气渗透。

虽然上面提高的工艺步骤缓解了银迁移问题，但是存在其中银迁移仍然带来风险的情形，诸如严酷的环境或设计限制问题。如在电子学的所有方面中，减小空间和成本、同时增加功能性的工业驱动力一直促使电气设备的设计者和制造者提高其技术能力。

鉴于进一步小型化并且提高所应用的电压(例如，诸如在轿车配线系统中提高到42V)的趋势并且为了防止间隔很近的电荷载体之间的漏电和短路，需要如下的塑料材料来允许其用于电气设备(诸如用于电开关设备用壳体和薄膜开关中的导体的承载体)中：该塑料材料具有高的CTI(相对电痕指数)、良好的介电性能以及在严酷环境条件下(即，在高湿度和/或升高的温度下)的介电性能保持性。鉴于所述的小型化，还存在对如下的材料的需要：其允许更薄的壁截面，而不存在翘曲的倾向，同时仍然具有足够的机械性能和/或阻燃性。

CTI是材料在潮湿条件下对电弧(电痕)沿其表面传播的抗性的量度。为了增加电气设备和用于其中的电触头(诸如电开关设备和薄膜开关中)的寿命，需要在CTI以及金属迁移(尤其是银迁移)方面具有更好的性能的电气设备。

因此，本发明的第一目的是提供一种电气设备，特别是电开关设备和薄膜开关，其具有减小的银迁移。另一个目的是提供一种电气设备，其具有减小的翘曲趋势并且在高温下具有良好的机械性能，这能够允许更大的设计自由度，尤其是对于减小尺寸、特别是薄壁截面。另外一个目的是提供一种具有良好耐起泡性的电气设备，尤其是在银焊接期间经受的条件下具有良好耐起泡性。本发明的另外一个目的是提供一种电气设备，其包含具有高CTI的塑料部件，特别是塑料壳体。此外，本发明的目的是提供一种电气设备，其具有足够用于制造电气设备(诸如开关设备)的介电强度，机械性能和/或阻燃性。

这些目的(单独目的或其组合)已经通过使用如下的用于制造塑料部件的聚合物组合物来实现，其中，所述聚合物组合物包含半芳族聚酰胺，所述半芳族聚酰胺的组成包含含有由脂族二胺和二元羧酸衍生的单元的半芳族聚酰胺(X)，其中：

a)二元羧酸(A)由5-65摩尔％的脂族二元羧酸和可选的除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(A1)以及35-95摩尔％的对苯二甲酸(A2)的混合物组成；

b)脂族二胺(B)由10-70摩尔％的具有2-5个C原子的短链脂族二胺(B1)和30-90摩尔％的具有至少6个C原子的长链脂族二胺(B2)的混合物组成；

c)对苯二甲酸(A2)和所述长链脂族二胺(B2)的组合摩尔量相对于所述二元羧酸和二胺的总摩尔量为至少60摩尔％。

塑料部件被用于包括导电元件和作为用于该导电元件的基材的塑料部件的电气设备，其中，该导电元件的至少一部分由含银组合物制成。塑料部件中的包含所述半芳族聚酰胺X的聚合物组合物的效果是，包含由该塑料部件承载或与该塑料部件接触的含银导电元件的电气设备中的银迁移非常低。此外，组合物具有良好的耐起泡性、优异的高温下的刚度和各向同性型行为，这导致低的薄壁部件翘曲倾向。此外，塑料部件的CTI和介电强度非常高。

为了方便起见，术语开关设备或开关将被用于包括包含导电元件和作为用于该导电元件的基材的塑料部件的电气设备，其中，该导电元件的至少一部分由含银组合物制成。

通常被用作薄膜开关用基材的塑料材料是聚酯。不能预见具有由根据本发明的聚酰胺组合物制成的基材的薄膜开关可以具有这样低的银迁移发生率。

具有由诸如包含PA6，PA66，PA66/6T和PA46的聚酰胺组合物之类的聚酰胺组合物制成的壳体的电开关设备是已知的，但是它们的使用仅限为不重要和不那么重要的情形。与包含由这样的聚酰胺制成的壳体的开关设备相比，将根据本发明的聚酰胺组合物用于壳体获得减小的银迁移以及更大的制造不翘曲的薄壁构件的设计自由度。

在其中电气设备包括银基焊料的实施方式中，本发明的聚合物组合物较之其它可比聚酰胺组合物(诸如PA46，PA 6T/66和PA9T)，提供了提高的耐起泡性。

此外，本组合物较之例如PA66和PA46，以及PA66/6T的相应组合物具有更高的CTI，同时在升高的温度和高湿度的条件下，较之例如PA66/6T的相应组合物，介电强度被更好地保持。

为了测试银迁移，可以采用不同的测试方法。例如，UL 796规定了测试条件和方法。用于测试银迁移的工业标准是IPC F1996-01。ASTMF1996-01是专门测试薄膜开关中的银迁移的测试方法。CTI可以根据IEC112-1979(第3版)过程来测定。

根据本发明的塑料连接器壳体和经增强的阻燃聚酰胺组合物所包含的半芳族聚酰胺X包含由脂族二胺和二元羧酸衍生得到的单元。由二元羧酸衍生得到的单元可被称为A-A单元，由二胺衍生得到的单元可被称为B-B单元。据此，该聚酰胺可被称为AABB聚合物，这与例如Nylon Plastichandbook，M.I.Kohan编辑，Hanser Publishers，Munich，ISBN 1-56990-189-9(1995)，第5页中应用的分类相符。

短链脂族二胺(B1)为C2-C5脂族二胺或其混合物。换句话说，其具有2-5个碳(C)原子。短链脂族二胺可以例如为1，2-乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺和1，5-戊二胺及其混合物。优选地，短链脂族二胺选自由1，4-丁二胺、1，5-戊二胺及其混合物组成的组，更优选为1，4-丁二胺。

长链脂族二胺(B2)是具有至少6个碳(C)原子的脂族二胺。长链脂族二胺可以是线性的、支化的和/或脂环状的。长链脂族二胺可以例如为2-甲基-1，5-戊二胺(也被称为2-甲基五亚甲基二胺)、1，5-己二胺、1，6-己二胺、1，4-环己烷二胺、1，8-辛二胺、2-甲基-1，8-辛二胺、1，9-壬二胺、三甲基六亚甲基二胺、1，10-癸二胺、1，11-十一烷二胺、1，12-十二烷二胺、间苯二甲胺和对苯二甲胺及其组合。优选地，长链脂族二胺具有6-12个碳原子，适于为C8-或C10二胺。在优选的实施方式中，长链二胺的50-100摩尔％、更优选75-100摩尔％由具有6至9个碳原子的二胺构成。这导致材料具有甚至更佳的高温性质。更优选地，长链脂族二胺选自由1，6-己二胺、2-甲基-1，8-辛二胺、1，9-壬二胺及其混合物组成的组，更优选为1，6-己二胺。上述优选选择(具体更优选选择1，6-己二胺)的优点在于，共聚酰胺的高温下的性能保持性更佳。

脂族二元羧酸可以是直链的、支链的和/或脂环状的，其中的碳原子数没有具体限制。然而，脂族二元羧酸优选包括具有4至25个碳原子、更优选具有6-18个碳原子、还要更优选具有6-12个碳原子的直链或支链脂族二元羧酸或其混合物。适当的脂族二元羧酸例如为己二酸(C6)、1，4-环己烷二羧酸(C8)、辛二酸(C8)、癸二酸(C10)、十二烷二酸(C12)或其混合物。优选地，脂族二元羧酸是C6-C10脂族二元羧酸，包括己二酸、癸二酸或其混合物；更优选地，脂族二元羧酸是C6-C8脂族二元羧酸。最优选的，脂族二元羧酸是己二酸。

芳族二元羧酸可以包括除了对苯二甲酸以外的其他芳族二元羧酸，例如间苯二甲酸和/或萘二羧酸。

半芳族聚酰胺除对苯二甲酸以外可以适当地包含脂族二元羧酸或者可以适当地包含脂族二元羧酸和除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸。优选地，除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(如果存在)的量相对于脂族二元羧酸和除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(A1)的总摩尔量小于50摩尔％，更优选小于25摩尔％。

在根据本发明组合物中的半芳族聚酰胺中，短链脂族二胺(B1)占脂族二胺单元(B)的10-70摩尔％，长链脂族二胺(B2)占脂族二胺单元(B)的其余30-90摩尔％。

优选地，短链脂族二胺的摩尔量相对于短链二胺和长链二胺的摩尔量为至多60摩尔％，优选为至多50摩尔％、至多40摩尔％，或甚至为至多35摩尔％。具有上述较低短链二胺摩尔量的共聚酰胺的优点在于，对于具有特定Tm的共聚酰胺，银迁移被进一步减少。

还要优选地，短链脂族二胺在半芳族聚酰胺中的摩尔量相对于短链脂族二胺和长链脂族二胺的总摩尔量为至少15摩尔％，更优选为至少20摩尔％。

脂族二元羧酸和如果存在的除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(A1)占二元羧酸单元(A)的5-65摩尔％，对苯二甲酸(A2)占二元羧酸单元(A)的其余35-95摩尔％。

优选地，二元羧酸的至少40摩尔％、更优选至少45摩尔％、甚至至少50摩尔％由对苯二甲酸构成。对苯二甲酸的量增加的优点在于，进一步减少了银迁移。还优选地，脂族二元羧酸和可选的除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(A1)的量为二元羧酸的至少10摩尔％，更优选为二元羧酸的至少15摩尔％。这样的较高量具有如下优点：组合物具有更佳的加工性能。

在高度优选的实施方式中，二元羧酸(A)由相对于二元羧酸的摩尔量50-85摩尔％的对苯二甲酸(A2)和50-15摩尔％的脂族二元羧酸和除对苯二甲酸以外的可选芳族二元羧酸(A1)构成；脂族二胺(B)由相对于脂族二胺的总摩尔量40-80摩尔％的长链二胺(B2)和60-20摩尔％的短链二胺(B1)构成。更优选地，除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(如果存在)的用量相对于脂族二元羧酸和除对苯二甲酸以外的芳族二元羧酸(A1)二元羧酸的总摩尔量小于25摩尔％。该优选的组合物提供了银迁移和其它性能(包括介电击穿强度、加工性能和机械性能)的更好的整体平衡。

虽然长链脂族二胺的最小量相对于脂族二胺的总摩尔量为30摩尔％，并且对苯二甲酸的最小量相对于二元羧酸的摩尔量为35摩尔％，但是对苯二甲酸和长链脂族二胺的组合摩尔量相对于二元羧酸和二胺的总摩尔量为至少60摩尔％。其结果是：当长链脂族二胺的相对量为最小的30摩尔％时，对苯二甲酸的相对量为至少90摩尔％。类似地，当对苯二甲酸的相对量为最小的35摩尔％时，长链脂族二胺的相对量为至少85摩尔％。

在另一高度优选的实施方式中，对苯二甲酸(A2)和长链脂族二胺(B2)的摩尔量总和相对于二元羧酸和二胺的总摩尔量为至少65摩尔％，更优选为至少70摩尔％，还要更优选为至少75摩尔％。其中对苯二甲酸(A2)和长链脂族二胺(B2)的摩尔量总和较高的聚酰胺的优点在于，银迁移被进一步减少。适当地，上述总和相对于二元羧酸和二胺的总摩尔量在70-85摩尔％的范围内，或者甚至在75-80摩尔％的范围内。

除了由二元羧酸(AA)和二胺(BB)衍生得到的A-A-B-B单元以外，本发明的聚酰胺还可以包含由其他组分衍生得到的单元，所述组分诸如为脂族氨基羧酸(AB单元)和相应的环状内酰胺以及少量支化剂和/或链终止剂。

优选地，根据本发明的聚酰胺包含相对于聚酰胺的总量至多10质量％、更优选至多8质量％、还要更优选至多5质量％的由除二元羧酸和二胺以外的组分衍生得到的单元。最优选地，根据本发明的聚酰胺根本不包含上述其他组分，其仅由二元羧酸和二胺衍生得到的A-A-B-B单元构成。优点在于：在后勤方面简化工艺，并且结晶性质更好。

优选地，半芳族聚酰胺具有大于100℃、更优选至少110℃、或甚至至少120℃的玻璃化转变温度(Tg)。优选地，Tg为至多140℃，更优选为至多130℃。还优选地，半芳族聚酰胺具有至少290℃、优选至少约300℃、更优选至少310℃的熔融温度(Tm)。优选地，熔融温度至多340℃，更优选至多330℃。Tm越高以及Tg越高，银迁移的减小越多。Tg和Tm在上述范围内的另一个优点在于银迁移和加工性能之间具有更佳的平衡性。

术语熔点(熔融温度)被理解为根据ASTM D3417-97/D3418-97通过DSC以10℃/min的加热速率测定的温度，其落在熔融范围内并且具有最高的熔融速率。术语玻璃化转变点在本文中被理解为如下温度，其根据ASTM E 135691通过DSC以10℃/min的加热速率测定，并且被确定为对应于母热曲线(parent thermal curve)的拐点的在母热曲线的一阶导数(相对于时间)的波峰处的温度。

所述半芳族聚酰胺具有在宽范围内变化的粘度。令人惊讶地，已经观察到，所述半芳族聚酰胺的相对粘度可以低至1.6或甚至更低，同时甚至对于包含增强剂和阻燃剂两者的经增强的阻燃组合物而言，仍保持良好的机械性能。通常，具有这样低的分子量的聚酰胺(尤其是半芳族聚酰胺)具有非常脆的问题，当包括填料材料和阻燃剂时，该性能提高了。与包含根据所引用的现有技术的半芳族聚酰胺的相应组合物相比，根据本发明的经增强的阻燃组合物表现出提高的韧性。

优选地，相对粘度为至少1.7，更优选为1.8，或甚至为1.9。机械性能保持性对于上述模制部件非常重要，在上述低相对粘度下也是这种情况。还要优选的是，相对粘度小于4.0，更优选小于3.5，还要更优选小于3.0。具有较低相对粘度的优点在于，模制期间的流动性更高并且可以制成具有更薄元件的模制部件。注意，相对粘度的值是指根据ISO 307(第四版)的方法在96％的硫酸中测定的相对粘度。

所述半芳族聚酰胺还可以由具有较高相对粘度的半芳族聚酰胺和具有较低相对粘度的半芳族聚酰胺的共混物组成。适当地，共混物包含相对粘度为至少1.8、更优选为至少1.9的组分和相对粘度小于1.7、更优选小于1.6的组分。相对粘度为至少1.9的第一组分可以具有至少10000的分子量，而相对粘度小于1.6的第二组分可以具有小于7500、优选小于5000、还要更优选小于2500的分子量。第一组分和第二组分的重量比可以在宽范围内变化，优选在19∶1至1∶1的范围内变化，更优选在9∶1至3∶1的范围内变化。存在具有相对低粘度的第二组分的优点在于，聚酰胺组合物的模制性能被进一步改善，从而允许模制具有甚至更薄壁部分的部件。

聚合物组合物的尺寸稳定性对于制造不容易翘曲的薄壁部件是重要的。与适用于电器设备(诸如开关设备)的常规聚酰胺组合物相比，本发明的开关设备能够提供提高的耐翘曲性与提高的高温下的刚度的组合。各向同性(这表现为聚合物流的法向和平行方向之间的线性热膨胀系数相似)与提高的高温下的刚度的组合是令人惊讶的，因为机械性能(诸如刚度)的提高通常与各向异性材料相关，其中，提高的性能来自于材料的提高的取向度。

根据本发明的开关设备和开关所包含的塑料部件中的聚合物组合物可以包含的半芳族聚酰胺X的量可以在宽范围内变化。合适地，半芳族聚酰胺的用量相对于经增强的聚合物组合物的总重量在25-95wt.％的范围内，更优选地，组合物相对于经增强的聚合物组合物的总重量包含30-90wt.％或甚至35-85wt.％的半芳族聚酰胺X。在根据本发明的阻燃聚酰胺组合物中，半芳族聚酰胺的用量也可以在宽范围内变化。由于还包含阻燃剂，其相对含量将较低。合适地，其中的半芳族聚酰胺X的用量在25-80wt.％的范围内，更优选地，组合物包含25-60wt.％或甚至30-50wt.％的半芳族聚酰胺。

聚酰胺组合物合适地包含无机填料、纤维增强剂、阻燃剂或CTI改善剂或其任意组合。

当聚酰胺组合物包含纤维增强剂和/或纳米填料(诸如纳米粘土)时，容易大幅度提高聚酰胺组合物的机械性能。为了满足阻燃性的要求，如果适当的话，聚酰胺组合物合适地包含阻燃剂。即使当聚酰胺组合物包含纤维增强剂和阻燃剂时，仍然可以完成具有薄壁部分同时还具有足够的机械性能的壳体设计。

在本发明使用的组合物中通常还包含增强剂和填料。无机填料例如是玻璃片和矿物填料，诸如玻璃珠或微球、粘土、高岭土(如煅烧高岭土)、硅灰石和滑石以及其它矿物及其任意组合。无机材料的含量可以在宽范围内变化，但适当地，相对于组合物的总重量处于0-25wt.％的范围内。

可使用的纤维增强剂的典型实例包括纤维材料，如诸如低碱E-玻璃纤维的玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾纤维和晶须，其中玻璃纤维是优选的。如果需要的话，可以将偶联剂与这这样的增强剂或填料一起使用。可以用于制备本发明的组合物的合适玻璃纤维是商业可得的。合适地，增强剂的用量相对于组合物的总重量为5-50wt.％，优选15-45wt.％，更优选25-40wt.％。

合适地，阻燃剂体系的总用量相对于组合物的总重量为1-40wt.％，优选5-35wt.％。优选地，相对于组合物的总重量，阻燃剂的用量为5-30wt.％，更优选地10-25wt.％，并且协同剂的用量为0-15wt.％，更优选1-10wt.％，还更优选5-10wt.％。

用于改善CTI的合适添加剂例如包括：非极性聚合物，如诸如聚乙烯和/或乙烯共聚物的聚烯烃；以及惰性填料，如硫酸钡和金属硼酸盐，诸如硼酸锌和硼酸钙，锌和硼的混合氧化物，硫化锌和压碎滑石粉，及其任意组合，优选聚烯烃基聚合物和前述惰性填料中的任意一种或多种的混合物。CTI改善添加剂的合适的总用量在0-15wt.％的范围内，例如在0.1-10wt.％的范围内，优选0.2-5wt.％。对于惰性填料的优选用量为1-12wt.％，更优选为3-10wt.％，并且对于聚烯烃基聚合物，优选用量为1-10wt.％，更优选为3-8wt.％。在此，重量百分比相对于聚合物组合物的总重量。

本发明的组合物可以包含的其他添加剂包括无机填料和用于注塑复合物的辅助添加剂。辅助添加剂被理解为制造聚酰胺模制组合物的领域的技术人员已知的通常包含于所述聚酰胺组合物的那些添加剂。这样常规添加剂的用量通常为制造商所推荐的用于获得使用添加剂所要提高的特定性能提高的用量。合适的辅助添加剂为例如稳定剂(诸如抗氧化剂、UV稳定剂和热稳定剂)、着色剂(包括颜料和染料)、加工助剂(诸如成核剂、抗静电剂、脱模剂和润滑剂)、流动促进添加剂(诸如聚酰胺低聚物)、用于提高抗冲击的试剂(诸如冲击改进剂)。辅助添加剂的用量可以在大范围内变化，但是合适地相对于组合物的总重量在0-10wt.％、优选在0.1-5wt.％的范围内。

将被理解的是，在此对于指定组分给出的比例虽然是典型的，但是也是大概的，因为在任何给定的情形下在任何必要、合适或期望的时候，为了实现期望的阻燃性(例如，通过至少UL V-2等级或通过热灯丝测试)和CTI值(优选至少500V)，同时保持最终组合物的期望用途所需的其他物理性能，允许该比例偏离前述范围中的一个或多个。因此，为了实现阻燃性、CTI值和其他性能的最佳组合，对于将使用的材料进行少量初步试验通常是在任何给定情形下所进行的理想方法。

包含所述半芳族聚酰胺X的聚酰胺组合物的上述优点是高CTI(相对电痕指数)，同时具有高的介电常数。典型地，实现高于400V的CTI值。当用常规玻璃纤维作为增强剂和常规阻燃剂(包括基于三聚氰胺和/或磷酸酯衍生物的无卤阻燃剂，例如三聚氰胺磷酸酯，以及亚膦酸盐，以及基于含卤聚合物的含卤阻燃剂体系，如聚溴苯乙烯，以及阻燃剂协同剂如硼酸锌)进行配制，并且不用或限制减小CTI的填料，可以达到600V及以上的CTI值。制造符合通用CTI要求的注塑产品的领域的技术人员基于常识和常规实验，可以选择对于CTI中性或对于CTI具有正面影响的填料，并且避免或限制对于CTI具有负面影响的填料的用量。高CTI值与良好尺寸稳定性和部件完整性的组合可有利地用于工业高电压线圈架。优选地，在此使用的根据本发明的阻燃材料的CTI具有至少500V、更优选至少600V的CTI。高CTI值使得开关设备非常适于更高电压的应用。

组合物还可以包含聚合物组分，诸如聚合阻燃剂，以及除了高温半结晶半芳族聚酰胺和可选的聚合阻燃剂之外的其他聚合物或聚合组分。这些其他聚合物可以包括例如橡胶和热塑性聚合物。橡胶合适地包括冲击改性剂。热塑性聚合物可以是其他聚酰胺。优选地，其他聚酰胺是其熔融温度低于高温半结晶半芳族聚酰胺的熔融温度的半结晶聚酰胺。

优选地，其他聚合物的用量相对于组合物的总重量小于25wt.％，更优选地，1-20wt.％，还更优选2-15wt.％，最优选5-10wt.％。较低含量的其他聚合物并且尤其是不存在如聚酰胺-46和聚酰胺-6T/66的优点在于，银迁移被减少并且提高的CTI被更好地保持。

根据本发明的电气设备包含至少部分由包含半芳族聚酰胺(X)和可选的一种或多种其他组分的聚合物组合物制成的塑料部件和导电元件，至少所述导电元件由含银组合物制成，并且所述塑料部件与所述导电元件接触，这样的根据本发明的电气设备合适地是电开关设备、薄膜开关、PCB组件、真空断续器或微电子部件。

电开关设备一般包含至少两个导电元件作为接触元件，其中至少一个接触元件或其一部分由含银组合物制成，并且部分或整体由含有半芳族聚酰胺X的聚合物组合物制成的塑料部件是包封所述接触元件的壳体。

薄膜开关将至少包含形成在第一基材上的第一导体和形成在第二基材上的第二导体，其中至少所述第一导体是其至少一部分由含银组合物制成的导电元件，并且至少所述第一基材是部分或整体由含有半芳族聚酰胺X的聚合物组合物制成的塑料部件。

根据本发明的真空断续器包含至少两个导电元件作为接触元件，其中至少一个接触元件或其一部分由含银组合物制成，并且塑料部件是包封所述接触元件的壳体。

本发明还涉及所述电气设备在各种应用中的用途，尤其包括根据本发明的电开关设备在供电系统、电子系统、配电系统或机动车中的用途，以及涉及根据本发明的薄膜开关在家用电器(诸如洗碗机、微波炉和洗衣机/干衣机中的用途，而根据本发明的真空断续器可以用于感应电路，优选用于电动机、变压器或电抗器。

实验部分

用于制造电气设备的聚酰胺组合物通过如下制成：首先制备用于实施例1-5(E-1至E-5)和对比例(CE)A、B、C和F的聚酰胺聚合物。对比例D和E是商用的配制用于诸如开关设备的电气设备的阻燃、玻璃纤维增强的聚酰胺组合物。

聚合物制法

E-1聚合物：PA-6T/4T/46(摩尔比67.5/21.3/11.2)

将179.8g四亚甲基二胺、347.25g六亚甲基二胺、537g水、0.36g次磷酸钠一水合物、72.36g己二酸和653.38g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时进行加热和蒸馏除水。注意到，相对于计算的聚酰胺组合物的组成，使用略微过量约2-4wt％的四亚甲基二胺，以弥补聚酰胺制备期间四亚甲基二胺的损耗。约27分钟后，得到91wt％的水性盐溶液。在这个过程中，温度由169℃升高至223℃。聚合在由210℃至226℃的升温期间完成，耗时21分钟，这期间压力升高至1.3MPa，此后闪蒸高压釜的内容物，然后在氮气下进一步冷却固体产物。随后，将由此得到的预聚物在干燥炉中干燥，其中在真空中0.02MPa的氮气流下在125℃下加热若干小时。将干燥的预聚物在金属管反应器(d＝85mm)中固相后缩合，其中在氮气流(2400g/h)中200℃下加热若干小时，然后在氮气/水蒸汽(3/1重量比，2400g/h)中在225℃下加热2小时，在260℃下加热40小时。然后，将聚合物冷却至室温。

E-2聚合物：制备PA-6T/4T/46(摩尔比75/10/15)

以与E-1聚合物相同的方式，将127.09g四亚甲基二胺、350.05g六亚甲基二胺、487g水、0.66g次磷酸钠一水合物、91.59g己二酸和567.48g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时进行加热，结果22分钟后得到91wt％的水性盐溶液。在这个过程中，温度由176℃升高至212℃。聚合在由220℃至226℃的升温期间完成，耗时22分钟，这期间压力升高至1.4MPa。随后，将由此得到的预聚物在干燥炉中干燥，其中在真空中0.02MPa的氮气流下在125℃下和180℃下加热若干小时。将预聚物在金属管反应器(d＝85mm)中固相后缩合，其中在氮气流(2400g/h)中190℃和230℃下加热若干小时，然后在氮气/水蒸汽(3/1重量比，2400g/h)中在251℃下加热96小时。然后，将聚合物冷却至室温。

E-3聚合物：制备PA-6T/56(摩尔比85/15)，其相当于PA-6T/5T/66(摩尔 比70/15/15)

将55.3g五亚甲基二胺(98wt％)、529.7g水性六亚甲基二胺(59.6wt％)、360.4g水、0.5g次磷酸钠一水合物、67.2g己二酸和433.04g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时进行加热和蒸馏除水。35分钟后，得到90wt％的水性盐溶液，同时温度由170℃升高至212℃。然后关闭高压釜。聚合在由212℃至250℃的升温期间完成，耗时25分钟。将混合物在250℃下搅拌15分钟，这期间压力升高至2.9mPa，此后闪蒸高压釜的内容物，然后在氮气下进一步冷却固体产物。将预聚物在金属管反应器(d＝85mm)中固相后缩合，其中在氮气流(2400g/h)中在200℃下加热若干小时，然后在氮气/水蒸汽(3/1重量比，2400g/h)中在230℃下加热2小时，在260℃下加热24小时。然后，将聚合物冷却至室温。

E-4聚合物：制备PA-6T/5T/56(摩尔比75.5/15/9.5)

将78.4g五亚甲基二胺(98wt％)、473.3g水性六亚甲基二胺(59.6wt％)、382.56g水、0.5g次磷酸钠一水合物、42.6g己二酸和461.5g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时进行加热和蒸馏除水。35分钟后，得到90wt％的水性盐溶液，同时温度由170℃升高至212℃。然后关闭高压釜。聚合在由212℃至250℃的升温期间完成，耗时25分钟。将混合物在250℃下搅拌15分钟，这期间压力升高至2.8MPa，此后闪蒸高压釜的内容物，然后在氮气下进一步冷却固体产物。随后，以与E-1聚合物相同的方式，将预聚物进行干燥并进行固相后缩合。然后，将聚合物冷却至室温。

E-5聚合物：制备PA-6T/66/56(摩尔比76.5/12/11.5)

将36.9g五亚甲基二胺(98wt％)、553.0g水性六亚甲基二胺(59.6wt％)、351.2g水、0.5g次磷酸钠一水合物、105.8g己二酸和391.4g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时进行加热和蒸馏除水。35分钟后，得到90wt％的水性盐溶液，同时温度由170℃升高至212℃。然后关闭高压釜。聚合在由212℃至250℃的升温期间完成，耗时25分钟。将混合物在250℃下搅拌20分钟，这期间压力升高至2.8MPa，此后闪蒸高压釜的内容物，然后在氮气下进一步冷却固体产物。随后，以与E-1聚合物相同的方式，将预聚物进行干燥并进行固相后缩合。然后，将聚合物冷却至室温。

CE-A聚合物：PA6T/66(摩尔比60/40)

以与聚合物I相同的方式，将520g六亚甲基二胺、537g水、0.36g次磷酸钠一水合物、330g己二酸和420g对苯二甲酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时加热，结果27分钟后得到91wt％的水性盐溶液。在这个过程中，温度由169℃升高至223℃。聚合在由210℃至226℃的升温期间完成，耗时21分钟，这期间压力升高至1.3MPa。随后，以与E-1聚合物相同的方式，将预聚物进行干燥并进行固相后缩合。然后，将聚合物冷却至室温。

CE-B，C聚合物：PA 46

以与聚合物I相同的方式，将430.4g四亚甲基二胺、500g水、0.33g次膦酸钠一水合物和686.8g己二酸的混合物在2.5升高压釜中进行搅拌，同时加热，结果25分钟后得到90wt％的水性盐溶液。在这个过程中，温度由110℃升高至162℃。聚合在由162℃至204℃的升温期间完成，这期间压力升高至1.3MPa。随后，以与E-1聚合物相同的方式，将预聚物进行干燥并进行固相后缩合。然后，将聚合物冷却至室温。

对比例CE-F：制备PA-6T/5T (摩尔比56/44)

将201.4g五亚甲基二胺、300.8g六亚甲基二胺、521.1g水、0.65g次磷酸钠一水合物和722.18g对苯二甲酸在2.5升高压釜中搅拌，同时进行加热和蒸馏除水。27分钟后，得到90wt％的水性盐溶液，同时温度由170℃升高至211℃。然后关闭高压釜。聚合在由211℃至250℃的升温期间完成，耗时15分钟。将混合物在250℃下搅拌29分钟，这期间压力升高至2.9MPa，此后闪蒸高压釜的内容物，然后在氮气下进一步冷却固体产物。随后，以与E-3聚合物相同的方式，将预聚物进行干燥并进行固相后缩合。然后，将聚合物冷却至室温。

复合物的制备

E1至E-5、CE-A至C和CE-F还包含如下组分：

·聚酰胺级的标准玻璃纤维

·阻燃剂：溴化聚苯乙烯(HP3010，可得自Albermarle)；

·阻燃剂协同剂：硼酸锌(500，可得自Luzenac)；和

·附加添加剂，包含脱模剂和稳定剂的组合。

对比例D和E基于如下商品：CE-D是Zytel HTNFR52G30BL，得自DuPont的PA6T/66产品，CE-E是Genestar GN2332BK，得自Kururay的PA9T产品。使用常规分析技术来评估这些商品中溴化聚苯乙烯、协同剂和附加添加剂的比例。Genestar的PA9T产品的分析结果表明：聚酰胺组分由摩尔比为约20∶80的PA8T和PA9T组成。

复合物E-1至E-5，CE-A至C和CE-F在Werner&Pfleiderer KSK4042D挤出机上制备，其中挤出机被设为325℃的平坦温度。将所有组分加入挤出机的加料斗中，玻璃纤维除外，其通过侧部加料斗单独加入熔体中。在挤出机末端使聚合物熔体脱气形成样条，冷却并切成颗粒。混合和商购的组合物示于表1中。

注塑

在用于注塑前，通过应用如下条件对上述材料进行预干燥：将共聚酰胺在0.02MPa的真空下加热至80℃，并保持在该温度和该压力下24小时，同时通过氮气流。将预干燥的材料在具有22mm螺杆直径和CampusUL 0.8mm 2体注射模具的Arburg 5注塑机上进行注射模制。筒壁的温度被设定为345℃，模具的温度被设定为140℃。由此得到的Campus UL棒被用于进一步测试。

表1复合物的组成

  E-1   E-2   E-3    E-4   E-5   CE-  A   CE-  B   CE-  C   CE-  D   CE-  E   CE-  F   聚合物％   42   37   42   42   42   42   37   42   41   41   42   玻璃纤维   30   40   30   30   30   30   40   30   30   33   30   溴化聚苯乙烯   20   16   20   20   20   20   16   20   24   20   20   协同剂   7   6   7   7   7   7   6   7   4   5   7   附加添加剂   1   1   1   1   1   1   1   1   1   1   1

测试方法

银迁移利用基于UL 796的工业测试来测定。

相对粘度(RV)在1质量％的甲酸溶液中测定。

螺旋流速在比半芳族聚酰胺X的熔融温度高10℃的温度下在80MPa的有效注射压力下在尺寸为280×15×1mm的螺旋空腔上确定。

通过DSC测定的热特性：

根据ASTM D3417-97E793-85/794-85在差示扫描量热仪(DSC)(第二回，10℃/min)的协助下测定熔点(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)。

E-模量根据ISO 527在23℃和5mm/min下的拉伸测试中测定。

冲击测试(缺口-Charpy)根据ISO179/1在23℃下测定。

吸水/吸潮测试：

将预干燥的样品(0.8mm UL棒)在具有预定温度和湿度水平的潮湿箱中或者蒸馏水容器中进行调节，监测随时间的重量增量，直到达到饱和水平。饱和水平的重量增量被计算为表示预干燥样品起始重量的百分率。

回流焊接条件下的起泡性能。

对于在回流焊接条件下的起泡性能，以与上述吸水测试相同的方式，将大量预干燥的样品在具有预定温度和湿度水平的潮湿箱中进行调节。在不同的时间间隔，从箱中取出一组样品(10个为一批)，立即将其在环境条件下冷却至室温，置于回流烘箱中，然后经受回流焊接工艺所应用的温度条件。所应用的温度谱如下。首先，以平均1.5℃/秒升温将样品在80秒后预热至140℃的温度，此后，将样品更缓慢地加热以在从起始开始210秒后达到160℃。然后，将样品加热至260℃，其中开始以约6℃/秒升温在从开始220秒后达到220℃的温度，然后以更缓慢的2℃/秒的加热速率在从开始290秒后达到260℃的温度。此后，在20秒内将样品冷却至140℃。然后从烘箱中取出10个样品，将其冷却至室温，并检测气泡存在与否。对于潮湿箱中的每个放置时段，评估出现起泡的样品的百分率。记录具有气泡的样品百分率。

线性热膨胀系数根据ISO 11359-1/-2测定。

样品的介电常数(DAM)根据IEC 60250在23℃下以3Ghz的频率测定。

样品的介电强度(DAM)根据IEC 60243-1测定。

相对电痕指数根据IEC60112测定。

热变形温度根据ISO 75-1/-2测定，其中应用1.8MPa的负荷。

所有复合物符合对于0.8mm测试棒的UL-94-V0。

结果

实验结果列在表2中。

如表2所示，本发明的组合物通过提供具有减少的银迁移、在高温下具有改善耐起泡性、尺寸稳定性和机械性能的聚酰胺组合物克服了与采用常规聚酰胺组合物的焊接电气设备(诸如开关设备)相关的问题，同时至少保持了常规组合物必需的加工性能、电性能和阻燃性能。

与包含PA 46，PA 6T/66和PA9T的组合物相比，本发明的组合物表现出减小的银迁移。在给定Ag迁移已知随着聚酰胺组合物的吸水率的提高而提高的教导下，该结果是出人意料的。对比样品的测试结果与过去的观测总结一致，其中，PA9T(CE-E)具有最低的Ag迁移(但是仍然高于本发明的组合物中的Ag迁移)，而PA46组合物(CE-B、CE-C)具有最高的Ag迁移水平。

我们发现，本发明的组合物相对于适于电气设备应用的聚酰胺组合物具有改善的起泡性能。我们发现，在本发明范围内的组合物符合JEDEC2/2a起泡测试(IPC/JEDEC J-STD-020C，2004年7月)的要求。与此相反，没有一个对比例能够符合这个工业标准。

如果样品在85℃和85％相对湿度下调节168小时后在回流焊接条件下未观察到起泡，那么达到JEDEC 2级。

如果样品在30℃和60％相对湿度下调节696小时后在回流焊接条件下未观察到起泡，那么达到JEDEC 2a级。

在所有对比例中，包括聚酰胺9T基组合物的CE-E具有最佳的起泡性能，尽管其仍明显低于本发明范围内的组合物。由于CE-E的吸湿性较低，所以这是研究结果是可预料到的。事实上，对比例中的起泡结果表明了起泡性能和吸湿水平二者之间的相关性。

先前提及的美国专利6,140,459和WO2006/135841中也教导：为了获得改进的起泡性能，生产吸收较少湿气、疏水性更强的聚酰胺，上述专利公开了：含有由二元羧酸单体(包含对苯二甲酸)和具有10至20个碳原子的脂族二胺衍生的重复单元的聚合物组合物(例如PA10T)具有改善的起泡性能。因此，令人惊讶地，在本发明范围内的实例与常规聚酰胺相比具有出众的起泡性能，尽管它们具有相对高的吸水性。

为了比较，注意到，在所引用的US 6,140,459中，起泡在40℃、95％RH下调节96小时后测定，其中施加至多250℃的峰温。在那些测试中，PA 6T/66在240℃下已经失效，而PA 6T/D6甚至未通过210℃。

与对比例相反，本发明的组合物各向同性，这表现为聚合物流的法向和平行方向之间的线性热膨胀系数(CLTE)的差异较小。这种低差异导致构件不易弯曲。由于朝着构件壁厚下降的方向发展，所以这个性质变得越来越重要。在模制收缩性能上也观察到类似改进。

类似地，高温刚度(由负荷下变形的温度(Tdef)来测定)是一个越来越重要的参数，其使薄壁构件能够以机械方式抵抗在焊接工艺期间所遭受的高温环境。本发明的组合物具有改善的高温刚度，相对于PA 66/6T和PA 9T基组合物的Tm和Tdef之间的差异为约20℃，本发明的构件部件在距熔点11℃内仍能承受负载。