[發明專利]一種聚偏氟乙烯壓電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310120612.X
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN104098859B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 楊桂生;李裊
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/38;C08K5/57;C08K5/098;C08J5/18
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發明涉及一種聚偏氟乙烯薄膜的改性及其制備方式，具體涉及一種聚偏氟乙烯壓電薄膜及其制備方法。

背景技術

聚偏氟乙烯壓電膜是本世紀70年代問世的一種新型高分子壓電材料，具有獨特的介電、壓電和熱電效應，較傳統的壓電材料相比具有靈敏度高和阻尼易匹配等特點，廣泛應用于軍事、交通和信息工程等領域。

電氣石粉是三方晶系的一族環狀結構硅酸鹽礦物，具有獨特的壓電性，常溫下即可釋放出4~14微米的遠紅外線。在受到壓力、震動以及撞擊時會產生電荷，施放出大量負離子。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較高的壓電常數及力學強度，能夠適用于對壓電要求較高的諸如軍事、交通和信息工程等尖端技術領域，同時生產成本較低，適于大規模工業生產及應用的聚偏氟乙烯壓電薄膜。

本發明的聚偏氟乙烯壓電薄膜，由以下重量份的組分制成：

聚偏氟乙烯樹脂100份

電氣石粉10~30份

熱穩定劑0~3份

所述的聚偏氟乙烯樹脂分子量優選為20~100萬。

所述的電氣石粉為無色或黑色粉末狀，粒度為3000~7000目，莫氏硬度7~7.5。

所述的熱穩定劑優選為有機錫類和/或金屬皂類；其中，有機錫類熱穩定劑優選為二月桂酸二丁基錫、二月桂酸正辛基錫或馬來酸二正辛基錫，所述的金屬皂類熱穩定劑優選為硬脂酸鋁、硬脂酸鋅或硬脂酸鋰。

本發明還提供了該聚偏氟乙烯壓電薄膜的制備方法，其包括以下步驟：

（1）將聚偏氟乙烯配制為質量分數10%~30%的溶液，加入電氣石粉或者，電氣石粉與熱穩定劑；

（2）將上述溶液超聲分散0.5~2h后，在50~80℃條件下攪拌2~6h；

（3）在光潔的玻璃板上用0.5~1.5mm刮刀涂布，將涂布置于5~15℃水浴中處理10~40min以除去溶劑；

（4）將上述涂布置于30~60℃烘箱中處理24h，即制得一種聚偏氟乙烯壓電薄膜。

所述的聚偏氟乙烯溶液采用的溶劑為丙酮、四氫呋喃或N,N-二甲基甲酰胺。

本發明創新性的采用微米尺度的電氣石粉改性聚偏氟乙烯薄膜，較改性前相比具有較高的壓電常數和力學強度，其中壓電常數最大為60pC/N，較改性前提高140%，拉伸強度最大為80MPa，較改性前提高60%。同時成本降低約66%，成膜后無需復雜后處理，制備工藝簡單且可控性強，適于大規模工業生產及應用。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明內容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發明實質精神的簡單限定，任何基于本發明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發明所要求保護的范圍之內。如無特別說明，實施例中所述份數均為重量份。

制備的樣品在23℃、50%濕度下調節24小時后，分別采用GB/T 3389和ASTM D638檢測壓電常數和拉伸強度。

本發明的具體實施例如下：

對比實例

（1）將100份聚偏氟乙烯樹脂配制為質量分數10%的丙酮溶液；

（2）將上述溶液在50℃條件下攪拌2h；

（3）在光潔的玻璃板上用0.5mm刮刀涂布，將涂布置于5℃水浴中處理10min以除去溶劑；

（4）將上述涂布置于30℃烘箱中處理24h，即制得一種聚偏氟乙烯壓電薄膜。

所制得的普通聚偏氟乙烯薄膜性能見表一。

實例1

（1）將100份聚偏氟乙烯配制為質量分數10%的丙酮溶液，加入30份電氣石粉、1份二月桂酸二丁基錫和1份硬脂酸鋁；

（2）將上述溶液超聲分散0.5h后，在80℃條件下攪拌2h；

（3）在光潔的玻璃板上用1.5mm刮刀涂布，將涂布置于5℃水浴中處理40min以除去溶劑；

（4）將上述涂布置于30℃烘箱中處理24h，即制得一種聚偏氟乙烯壓電薄膜。

所制得的聚偏氟乙烯改性壓電薄膜性能見表一。

實例2

（1）將100份聚偏氟乙烯配制為質量分數10%的丙酮溶液，加入28份電氣石粉、2份二月桂酸正辛基錫和1份硬脂酸鋅；

（2）將上述溶液超聲分散0.5h后，在75℃條件下攪拌3.5h；

（3）在光潔的玻璃板上用1.2mm刮刀涂布，將涂布置于5℃水浴中處理35min以除去溶劑；

（4）將上述涂布置于30℃烘箱中處理24h，即制得一種聚偏氟乙烯壓電薄膜。