[發明專利]高β相PVDF薄膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010728574.6
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111958999B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 朱泉峣;孫華君;張超;魏偉;隋慧婷
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B29C69/02
• 分類號: B29C69/02;B29C48/08;B29C55/02;B29K27/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明闡述了一種高β相PVDF薄膜的制備方法，先對PVDF粒料進行干燥，干燥后的PVDF粒料進行擠出，經流延進行初步拉伸得到初步薄膜；再對初步薄膜進行二次拉伸，冷卻，收卷，即得到高β相PVDF薄膜。制備方法制備的高β相PVDF薄膜，β相含量不低于50％，折射率不低于1.6，于1kHZ頻率條件下的介電常數不低于10，于250kV/mm電壓條件下的最大放電能量密度不低于1J/cm³。本發明的制備方法簡單，可連續化生產，安全環保，具有較高的經濟價值。

技術領域

本發明屬于高分子材料、有機薄膜制備領域，具體涉及高β相PVDF薄膜的制備方法及應用。

背景技術

聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜具有良好的耐化學性、加工性及抗疲勞和蠕變性以及良好的電學性能，常態下為半結晶高聚物，結晶度約為50％，介電常數可到10以上，具有優異的熱電性、壓電性、鐵電性，應用越來越廣泛，主要可用于傳感器、能量收集、儲能、微驅動等領域。迄今報道有α、β、γ、δ及ε等5種晶型，它們在不同的條件下形成，在一定條件(熱、電場、機械及輻射能的作用)下又可以相互轉化。在這5種晶型中，β晶型最為重要，作為壓電及熱釋電應用的PVDF主要是含有β晶型。因此，提高β相的含量，成為制備高性能具有壓電、熱釋電、微形變薄膜的關鍵技術。

中國專利CN101463140B公開了一種高純度β相PVDF膜制備方法及其在壓電膜制備中的應用，該專利使用的是利用離子液體作為稀釋劑的熱致相分離法，加入溶劑雖然可以誘導其生成β晶型，但引入了外來物質會影響其相容性并且對人體及環境有害，對PVDF膜進行極化增加了加工的困難，這與實際的工業生產相差甚遠，不利于指導工業生產。

目前，制備高β相PVDF的方法有很多，主要包括機械拉伸、高壓極化、低溫成型、添加劑輔助制備等方法，在諸多方法中，通過機械拉伸的實現相轉變是一種簡單、有效同時可連續化制備的工藝，其主要工藝參數包含拉伸溫度、拉伸速率、拉伸倍數、退火溫度等。

中國專利CN 109762188A公開了一種采用熔融擠出-輥壓連續制備高β晶含量PVDF膜的方法，以普通的PVDF粒料作為原料，通過輥壓過程中施加機械力使PVDF分子的構型由α晶型向β晶型發生轉化，不添加其他試劑，保證了制備過程無毒無污染；但其使用雙螺桿擠出機后，通過開煉機進行輥壓，并未對薄膜進行拉伸處理，其必然對薄膜的延展性、致密性和壓電性能產生負面的影響。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種高β相PVDF薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、對PVDF粒料進行干燥；

S2、對干燥后的PVDF粒料進行擠出，再經流延進行初步拉伸，得到初步薄膜；

S3、對所述初步薄膜進行二次拉伸，冷卻，收卷，即得到所述高β相PVDF薄膜。

一種制備方法制備的高β相PVDF薄膜，β相含量不低于50％，折射率不低于1.6，于1kHZ頻率條件下的介電常數不低于10，于250kV/mm電壓條件下的最大放電能量密度不低于1J/cm³。

所述的制備方法在制備高β相PVDF薄膜中的應用。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明通過將物料通過干燥和熔融擠出，消除物料熱歷史，進入流延輥進行初步拉伸，能夠是物料變得致密，增強其機械強度，增強其延展性；再通過二次拉伸，獲得的PVDF薄膜具有高β相的同時，致密性也大幅提升，還具有優異的介電性能和儲能性能。

附圖說明