一种双层膜及其制备方法技术

本发明专利技术聚合物膜领域，具体涉及一种双层膜，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。本发明专利技术还公开了一种双层膜的制备方法以及由该方法制得的双层膜。本发明专利技术能够获得保持碳材料的自身导电性能的、由碳材料层和含氟聚合物层构成的双层膜。

Double layer film and preparation method thereof

The present invention relates to the field of polymer film, a double-layer film, the double-layer film structure, composed of carbon material layer and a fluoropolymer layer wherein the resistivity of the carbon material layer is lower than that of the fluorinated polymer layer. The invention also discloses a preparation method of double layer film and a double layer film prepared by the method. The invention can obtain a double-layer film composed of a carbon material layer and a fluoropolymer layer to maintain the self conductivity of the carbon material.

【技术实现步骤摘要】
一种双层膜及其制备方法
本专利技术涉及聚合物膜领域，具体涉及一种双层膜及其制备方法。
技术介绍
含氟聚合物是指全部或部分的C－H键为C－F键取代的高分子聚合物。含氟聚合物具有热稳定性和化学惰性高、折射率和低介电常数低、摩擦系数和表面能低、良好的抗氧化性和耐侯性等性能优点，且容易成膜，在航空、化学和汽车行业、光学、微电子工程等方面具有广泛的应用。但是纯的含氟聚合物导电、导热性能差，这些不足限制了含氟聚合物在某些领域的应用。为提高纯含氟聚合物的导电导热性能，以往的技术主要是在含氟聚合物中填充其它导电导热材料制备复合复合材料，如填充具有导电导热性能的金属材料、碳材料等，这样的方式可以在一定程度上提高含氟聚合物的导电导热性能，但远远达不到导热导电填料自身的导电导热性能。而导电导热填料自身并不容易单独制备成膜，必须辅助其他粘结剂、成膜剂等助剂才能成膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的含氟聚合物膜不导电而添加了导电碳材料的含氟聚合物复合膜难以较好地保持碳材料自身的导电性能的缺陷，提供了一种含氟聚合物的双层膜及其制备方法，该双层膜既能够较好地保持碳材料自身的导电性能，又具有较好的疏水性、耐腐蚀性及使用温度相对宽泛等优点。为了实现上述目的，本专利技术提供一种双层膜，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。本专利技术还提供了一种双层膜的制备方法，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，该方法包括：(1)将含碳材料的分散液涂覆于基材上，并干燥，从而在基材表面形成碳材料层；(2)将含有含氟聚合物的液体涂覆于步骤(1)所得的碳材料层上，并在干燥后进行烧结，从而在碳材料层上形成含氟聚合物层；其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。本专利技术还提供了上述方法制得的双层膜。本专利技术获得的双层膜，使得该双层膜的两侧具有不同的导电性能，其中，碳材料层的一侧提供更高的电导率，而含氟聚合物层一侧则提供相对低的电导率或者甚至是绝缘的。从而获得能够较好地保持碳材料的自身导电性能的、由碳材料层和含氟聚合物层构成的双层膜。此外，所述双层膜还能在保留含氟聚合物的疏水性、耐腐蚀性及使用温度相对宽泛等优点的基础上，可以通过添加功能性材料来为其提供其他功能。本专利技术所制得的双层膜在太阳能电池、液晶显示器、触摸屏等领域具有潜在的应用价值。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1中制备的双层膜的断面扫描电子显微镜(SEM)放大到1.5万倍的照片，图中左侧为CNT层，右侧为FEP层。图2是实施例3中制备的双层膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，图为PFA层放大1万倍。图3是实施例3中制备的双层膜的扫描电子显微镜(SEM)照片，图为CNT层放大10万倍。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种双层膜，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。根据本专利技术，所述双层膜是由碳材料层和含氟聚合物层构成的具有双层结构的膜，其中，碳材料层和含氟聚合物层都各有一面相互接触，另一面则各自形成了本专利技术所述的双层膜的外表面，从而使得所述双层膜的一侧为碳材料面，另一侧则是含氟聚合物面。其中，所述碳材料层和含氟聚合物层相互接触的面紧密粘合。根据本专利技术，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。优选地，所述碳材料层的电阻率为0.9Ω·cm以下(优选为0.1Ω·cm以下，更进一步优选为0.02Ω·cm以下)，所述含氟聚合物层的电阻率为1Ω·cm以上。根据本专利技术，所述碳材料层由具有一定导电性能的碳材料形成，优选地，所述碳材料层由选自炭黑、石墨和碳纳米材料中的一种或多种碳材料形成。其中，炭黑和石墨例如可以是片状的、颗粒状的(粒度为100-1000nm)、粉末状的(粒度为0.01-1μm)、层状的等。其中，碳纳米材料例如可以是碳纳米颗粒(颗粒大小为1-100nm)、碳纳米管(单壁的、多壁的)(直径为5-50nm)、碳纳米线(直径为5-50nm)等。根据本专利技术，对所述碳材料层的厚度并无特别的限定，可以根据所需双层膜的导电性能进行适当的调整，优选地，所述碳材料层的厚度为0.5-5μm。根据本专利技术，所述含氟聚合物层中含有含氟聚合物，可以认为所述含氟聚合物层以所述含氟聚合物为聚合物基材，或者还可以认为所述含氟聚合物是整个双层膜的聚合物基材。本专利技术对所述含氟聚合物并无特别的限定，可以为本领域常规的各种含氟聚合物，优选地，所述含氟聚合物层中含有的含氟聚合物选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、三氟乙烯(VF3)-四氟乙烯(TFE)的共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)-三氟氯乙烯共聚物(CTFE)和全氟甲基乙烯基醚-六氟丙烯(HFP)共聚物中的一种或多种。这些含氟聚合物可以是市售品，也可以是本领域常规方法制得的聚合物产品，对此本专利技术不再赘述。根据本专利技术，为了能够给所述含氟聚合物层赋予一定的功能，例如导电功能，优选地，所述含氟聚合物层中还可以有具有导电、介电、导热、阻燃和磁性中的一种或多种功能的功能性材料，所述功能性材料例如可以选自炭黑(如上文所描述的)、石墨(如上文所描述的)、碳纳米材料(如上文所描述的)、石英、云母、重晶石、碳化氮、氮化硼、金属和金属氧化物中的一种或多种。其中，所述金属的具体实例例如可以包括：以粉末或者纤维形式存在的银、金、镍、铜和不锈钢中的一种或多种。其中，所述金属氧化物的具体实例例如可以包括：钛白粉、氧化锌、氧化锡、三氧化二铝和铁氧化物中的一种或多种。尽管本专利技术的含氟聚合物层还可以包括一定的功能性材料，也包括导电材料，但是其添加量要使得所得的含氟聚合物层满足所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率的前提。为此，优选情况下，相对于100重量份的所述含氟聚合物，所述功能性材料的含量为1-900重量份，优选为1-100重量份，更优选为1-50重量份，例如为2重量份、3重量份、5重量份等。根据本专利技术，对所述含氟聚合物层的厚度并无特别的限定，可以根据所需双层膜的性能进行适当的调整，优选地，所述含氟聚合物层的厚度为2-15μm。在本专利技术的一种优选的实施方式，所述碳材料层中含有的碳材料和所述含氟聚合物层中含有的含氟聚合物的重量比为1：4-50，优选为1：6-20，更优选为1：7-15。根据本专利技术，构成本专利技术的双层膜的碳材料层和含氟聚合物层并不排除还含有其他的一些添加剂，例如分散剂等，只要它们不会影响碳材料层和含氟聚合物层的性质，从而也不会影响双层膜的性能即可。例如，当含有分散剂的情况下，在所述碳材料层中，相对于100重量份的所述碳材料，所述分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层膜，其特征在于，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。

【技术特征摘要】
1.一种双层膜，其特征在于，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。2.根据权利要求1所述的双层膜，其中，所述碳材料层的电阻率为0.9Ω·cm以下，所述含氟聚合物层的电阻率为1Ω·cm以上。3.根据权利要求1或2所述的双层膜，其中，所述碳材料层由选自炭黑、石墨和碳纳米材料中的一种或多种碳材料形成。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的双层膜，其中，所述含氟聚合物层中含有的含氟聚合物选自聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、三氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、全氟甲基乙烯基醚-三氟氯乙烯共聚物和全氟甲基乙烯基醚-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的双层膜，其中，所述含氟聚合物层中还含有具有导电、介电、导热、阻燃和磁性中的一种或多种功能的功能性材料，优选地，所述功能性材料选自炭黑、石墨、碳纳米材料、石英、云母、重晶石、碳化氮、氮化硼、金属和金属氧化物中的一种或多种；优选地，相对于100重量份的所述含氟聚合物，所述功能性材料的含量为1-900重量份。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的双层膜，其中，所述碳材料层的厚度为0.5-5μm，所述含氟聚合物层的厚度为2-15μm。7.一种双层膜的制备方法，其特征在于，该双层膜由碳材料层和含氟聚合物层构成，其中，该方法包括：(1)将含碳材料的分散液涂覆于基材上，并干燥，从而在基材表面形成碳材料层；(2)将含有含氟聚合物的液体涂覆于步骤(1)所得的碳材料层上，并在干燥后进行烧结，从而在碳材料层上形成含氟聚合物层；其中，所述碳材料层的电阻率低于所述含氟聚合物层的电阻率。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述含碳材料的分散液中含有的碳材料选...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟兴，曹建苹，黄美艳，
申请(专利权)人：新材料与产业技术北京研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11