[發明專利]聚偏氟乙烯薄膜的極化工藝

無效

• 申請號: 201310406937.4
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN104425704A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 龔伶
• 申請（專利權）人: 龔伶
• 主分類號: H01L41/45
• 分類號: H01L41/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及薄膜的制造技術領域，具體是聚偏氟乙烯薄膜的極化工藝。

背景技術

PVDF（聚偏氟乙烯）是由偏氟乙烯單體均聚或共聚而成的含氟多功能材料，為線形結晶性聚合物，其結晶度一般在50~70%之間。由于氟碳鏈的結合能高，具有良好的耐熱、耐腐蝕性能，適用的溫度范圍為-40~150℃，能耐氧化劑、酸、堿、鹽類以及鹵素、芳烴、脂肪族烴類及氯代溶劑的腐蝕和溶脹，具有優異的抗紫外線和耐老化性能，并具有非極性、抗污染等特點，特別是這種材料能溶于極性溶劑中配制成聚合物溶液。與目前常用的無機物壓電材料相比（如石英、壓電陶瓷類）相比，聚偏氟乙烯還有聲阻抗小、頻率響應寬、介電常數小、耐沖擊性強、便于加工成任意形狀等優點。

PVDF從溶液中或者熔融狀態下結晶不具有壓電、鐵電、熱釋電等特性。極化是PVDF材料處理中的一個重要環節，主要目的是讓鐵電體中雜亂取向的分子偶極電矩沿著特定方向（極化電場方向）一致取向，改善和提高PVDF薄膜的壓電性、鐵電性與熱釋電特性。現今在聚偏氟乙烯薄膜的極化過程中，工藝復雜，費時費力，這增加了聚偏氟乙烯薄膜的制造成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種操作簡便，省時省力，并能提高極化效率的聚偏氟乙烯薄膜的極化工藝。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：

聚偏氟乙烯薄膜的極化工藝，包括以下步驟：

步驟一、在聚偏氟乙烯薄膜的一個面上蒸鍍厚度為90～100nm的銀作為金屬電極；

步驟二、將鍍有金屬電極的聚偏氟乙烯薄膜置于加熱器內，聚偏氟乙烯薄膜鍍有金屬電極的一面向下并接地，在聚偏氟乙烯薄膜上方設置網格電極，再在網格電極上方設置銅電極針，其中，銅電極針下端和網格電極均位于加熱器內；

步驟三、將加熱器內溫度調至50～60℃，并向網格電極通5KV電壓，向銅電極針通15KV電壓，持續3～5min；

步驟四、停止加熱和通電，并將極化后的聚偏氟乙烯薄膜取出放入干燥器內。本發明將制造得到的聚偏氟乙烯薄膜放入干燥器內，能減少空氣離子引起的電荷衰減。本發明在銅電極針上加有高壓，針端附近的空氣將產生電暈電離，使銅電極針與網格電極之間的空氣產生脈沖式局部擊穿，載流子在電場作用下到達聚偏氟乙烯薄膜表面，依據銅電極針針尖電極的極性，或正或負的離子可以沉積于電介質表面，網格電極的作用使聚偏氟乙烯薄膜內捕獲電荷均勻分布，同時能有效地控制聚偏氟乙烯薄膜的電荷密度。

進一步的，所述聚偏氟乙烯薄膜上銀電極的厚度為95nm。

進一步的，所述網格電極與聚偏氟乙烯薄膜的間距為1.5cm，所述銅電極針與網格電極的間距為3.5cm。

為屏蔽外場干擾和操作安全起見，所述加熱器和銅電極針均設于屏蔽金屬絲罩內。

進一步的，所述加熱器內溫度為55℃，持續時間為4min。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明在高溫強電場下，聚偏氟乙烯薄膜中偶極電荷沿電場方向取向，并在降溫后保持取向而產生的極化，改善聚偏氟乙烯薄膜的壓電、鐵電性能?，本發明整體工藝簡單，便于實現，通過施加高壓能使電荷快速移位，進而能提高極化效率，節省制造成本。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

聚合物PVDF薄膜中的電荷可以分為空間電荷和偶極電荷兩類。空間電荷是被捕獲在PVDF電介質表面（表面電荷）或體內（體電荷）的帶電粒子，也稱為捕獲電荷。捕獲電荷有三個來源：一是電荷從介質外經極化電場的作用，沉積到介質表面或注入到介質表層一定深度，被那里的陷阱所捕獲；第二個來源是介質內部雜質離子在極化電場的作用下做宏觀位移，移至異號電極近旁的介質層內，被那里的陷阱所捕獲；第三，PVDF高聚物電介質，它們的內部結構是不均勻的，由結晶區和非結晶區交錯在一起，結晶區通常是一些微小的晶粒，當電流通過介質時，在晶粒兩個斷面將積聚相反的電荷，積聚的電荷為界面上的陷阱所捕獲，形成與取向極化類似的極化。