[發明專利]高分子壓電膜

在審

• 申請號: 201580053137.6
• 申請日: 2015-10-20
• 公開（公告）號: CN107078207A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 尾崎勝敏;谷本一洋;佐藤圭祐;天野正己
• 申請（專利權）人: 三井化學株式會社
• 主分類號: H01L41/193
• 分類號: H01L41/193;B29C55/12;C08J5/18;H01L41/09;H01L41/113;H01L41/333;H01L41/45
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及高分子壓電膜。

背景技術

作為壓電材料，以往多使用作為陶瓷材料的PZT(PbZrO₃-PbTiO₃系固溶體)。但是，PZT含有鉛，因此，目前作為壓電材料，正在越來越多地使用環境負擔小且富有柔軟性的高分子壓電材料(高分子壓電膜)。

目前已知的高分子壓電材料例如是以尼龍11、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚脲、聚偏氟乙烯(β型)(PVDF)、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))(75/25)等為代表的極化型高分子。

近年來，除了上述高分子壓電材料以外，多肽、聚乳酸等具有光學活性的高分子的使用也受到關注。已知聚乳酸系高分子僅通過機械性的拉伸操作即可呈現出壓電性。

具有光學活性的高分子中，聚乳酸這樣的高分子結晶的壓電性是由存在于螺旋軸方向的C＝O鍵的永久偶極子產生的。尤其是對于聚乳酸而言，側鏈相對于主鏈的體積分數小，單位體積的永久偶極子的比例大，在具有螺旋手性的高分子中也可以說是理想的高分子。僅通過拉伸處理即可呈現出壓電性的聚乳酸不需要進行極化處理，且已知其壓電系數在數年內不會減少。

如上所述，聚乳酸具有多種壓電特性，因此報道了各種使用聚乳酸的高分子壓電材料。例如，公開了主要沿單軸方向對由脂肪族系聚酯的組合物成型而成的片材進行拉伸而得到的高分子壓電材料(例如，參見文獻1)。另外，公開了沿雙軸方向對使用了聚乳酸的未拉伸膜進行拉伸而制成橫向拉伸膜(雙軸拉伸膜)的技術(例如，參見文獻2、3)。

文獻1日本特開2014-086703號公報

文獻2日本特開2011-243606號公報

文獻3日本特開2012-153023號公報

發明內容

發明所要解決的課題

然而，為了使高分子壓電膜呈現出壓電性，需要使分子鏈在一個方向上取向。例如，在文獻1中記載的縱向單軸拉伸膜的情況下，拉伸方向(分子鏈取向的方向)為MD(Machine Direction，縱向)方向，因此，容易在與MD方向平行的方向上發生撕裂，有在特定方向上的撕裂強度低這樣的問題。以下，將在特定方向上的撕裂強度亦稱為“縱向撕裂強度”。

另一方面，使用雙軸拉伸設備時，可沿MD方向及與MD方向正交的TD(Transverse Direction，橫向)方向這兩個方向對膜進行拉伸。例如，上述文獻2、3中記載了涉及在沿雙軸方向進行拉伸時主要沿TD方向進行拉伸的橫向拉伸膜的技術。橫向拉伸膜與縱向單軸拉伸膜相比，容易制造寬幅膜，因此，從膜生產能力的觀點考慮，橫向拉伸膜是更有利的。

然而，在橫向拉伸膜的情況下，TD方向的縱向撕裂強度低，容易在與TD方向平行的方向上發生撕裂。而且，在膜的連續生產工藝中，由于在MD方向上產生張力，因此，在生產工序中容易發生膜在TD方向上的斷裂，難以進行長時間的連續生產。這樣的因在TD方向上的斷裂而導致的生產停止在生產縱向單軸拉伸膜時不發生，而在生產橫向拉伸膜時則是大問題。

另外，為了得到縱向撕裂強度高的膜，通常提高縱向、橫向的倍率而進行制膜是優選的，在使縱橫的倍率接近同等程度的情況下，分子鏈的取向性降低，壓電性降低。

另一方面，本申請的發明人們進行了深入研究，結果發現，通過調整縱向、橫向的拉伸倍率，從而存在下述區域：在維持壓電性的同時，相對于拉伸方向(MD方向)成45°的方向上的彈性模量、屈服應力等進一步上升，并且在將高分子壓電膜用于壓電傳感器設備等時的實質的傳感器靈敏度提高的區域。

因此，本發明提供可將用于設備(device)時的傳感器靈敏度維持為高水平、并且縱向撕裂強度高、生產率優異的高分子壓電膜。

用于解決課題的手段

用于達成上述課題的具體手段如下所述。

<1>高分子壓電膜，其包含重均分子量為5萬～100萬的具有光學活性的螺旋手性高分子，對于所述高分子壓電膜而言，利用DSC法得到的結晶度為20％～80％，并且，利用微波透射型分子取向計測得的將基準厚度設定為50μm時的標準化分子取向MORc與上述結晶度的乘積為40～700，將膜面內的慢軸方向上的折射率設定為n_x、將膜面內的快軸方向上的折射率設定為n_y、將膜的厚度方向上的折射率設定為n_z、并設定Nz系數＝(n_x-n_z)/(n_x-n_y)時，Nz系數在1.108～1.140的范圍內。