[發明專利]聚偏氟乙烯介電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910793071.4
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110511410B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李義濤;程宗盛;張凌飛;吳慧娟;肖文武;黃連紅;滿金芝;張魁
• 申請（專利權）人: 東莞東陽光科研發有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L27/16;C08L51/04;C08L55/02;H01G4/18;H01G4/33;B01D57/02
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本發明一種低介電損耗聚偏氟乙烯介電薄膜及其制備方法。所述制備方法包括：先制備PVDF膠體溶液，然后進行電泳處理，得到鑄膜液，涂布，干燥，將PVDF薄膜剝離，得到PVDF介電薄膜。本發明通過對PVDF膠體溶液進行電泳處理，除去包裹在PVDF樹脂中的金屬離子等雜質，從而獲得低介電損耗的PVDF介電薄膜，所述PVDF介電薄膜特別適合作為薄膜電容器的電介質使用。

技術領域

本發明涉及介電材料技術領域，更具體而言，涉及一種低介電損耗聚偏氟乙烯介電薄膜及其制備方法。

背景技術

在電子工業中，薄膜電容器通常采用聚合物柔性薄膜作為介質材料，常見的是聚丙烯 (polypropylene，PP)和對苯二甲酸乙二醇酯(Polythylene terephthalate，PET)等。雖然該類材料介電常數較低，例如PP為2.2左右，PET為3.2左右，但介電損耗非常低，PP和PET在頻率為1000Hz時介電損耗為0.02％。所以，PP和PET薄膜仍然是市場上的主流介電薄膜產品。

從儲能因數(E²ε)知道，儲能密度分別與材料的相對介電常數和耐壓強度的平方成正比。因此，制備同時具有高介電常數和高耐壓強度的材料成為該領域的研究熱點。由于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的介電常數達到10左右，是PP薄膜的四倍左右，PET薄膜的三倍左右，從而成為了近些年的研究熱點。

CN108070096A公開了一種聚偏氟乙烯介電薄膜的制備方法，其制備工藝選用表面處理過的鋁箔、聚酯薄膜等柔性耐高溫材料作為涂布基材，采用集熔融淬火、拉伸退火于一體的流程化處理方法。得到的聚偏氟乙烯薄膜β相含量高，厚度薄且均一，具有介電常數高、擊穿強度大等優異性能，有望應用于高儲能電子器件的制作。但是該方法制備的純PVDF薄膜在1000MHz時介電損耗都達到4％以上，遠遠高于PP介電薄膜在1000MHz時的0.02％，將無法應用于常規的電容器。

CN104877278B公開了一種聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA)/聚偏氟乙烯基復合介電薄膜，該膜以含氟聚合物和有機PBMA混合流延成膜。這種復合介電薄膜是具有較高介電常數的新型介電材料，可以通過控制填料添加比例來制備所需介電常數的復合介電薄膜。該復合薄膜制備工藝簡單、復合溫度低且對環境友好，具有廣泛的應用前景。但是，該方法制備的復合介電薄膜，在1000Hz時，各個實施例的介電損耗都在0.2％以上，是PP介電薄膜的十倍以上，介電損耗非常高。

CN102617958B公開了一種用于超級電容器的聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)/鎳摻雜二氧化鈦(Ni-TiO₂)復合薄膜。以PVDF-TrFE為基體，以Ni-TiO₂為填充物，通過流延方法制備成復合薄膜。該方法制備得到的復合介電薄膜具有較高的介電常數，良好的柔韌性，是一種新型無機有機復合介電材料。但是該產品在1000Hz時，各個實施例的介電損耗都在0.12％以上，是PP和PET介電薄膜的六倍左右。

綜上，目前無論是純PVDF薄膜還是填充高介電常數陶瓷顆粒的PVDF復合薄膜，與市售的PP或PET薄膜相比，都存在介電損耗過高的問題。而高介電損耗薄膜，將導致薄膜電容器在交變電場中發熱，嚴重影響產品的綜合性能和安全性能，從而導致無法實現其在薄膜電容器領域的商業化應用。

因此，需要開發一種低介電損耗的PVDF介電薄膜。

發明內容