可印刷的铁电性油墨制造技术

本发明专利技术涉及一种可印刷的铁电性油墨组合物，其包含：粘合剂、有机铁电性组分和溶剂，其中所述铁电性组分处于铁电相。本发明专利技术的铁电性油墨组合物可以用作能量收集器中的传感器、发射器或发生器。另外，本发明专利技术还包括一种包含在两个导电元件之间的本发明专利技术的铁电性油墨组合物的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可印刷的铁电性油墨
本专利技术涉及一种可印刷的铁电性油墨组合物。本专利技术的组合物具有粘合性，同时保持良好的铁电响应。
技术介绍
目前，其中需要铁电性材料的应用使用铁电性陶瓷或铁电性聚合物。后者表现出非常低的粘合性，而前者则完全没有粘合性。因此，如果必须将这些材料永久地固定在任何基材上，则必须使用粘合剂层粘合它们。例如，已将铁电性陶瓷与聚合物树脂混合，得到复合材料。这种方法被广泛使用且众所周知；然而，聚合物树脂并非由于其粘合性而是由于其粘接性(bindingproperty)被使用。通过这样做，改善了铁电体系的机械性能(太脆)和加工性能(通常难以加工)。例如，环氧树脂已被用作PZT/环氧压电涂料中的粘合剂。这些复合材料被加工成膜，然后将其以一侧粘接(attachedbyoneside)，以便在NDT应用(其中需要振动检测)中像压电传感器一样起作用。或者，已经开发了其中使用特定含氟聚合物作为组合物的一部分的聚合物涂料。然而，在这些组合物中，含氟聚合物并非由于其铁电性而是由于其耐化学性被使用。因此，在这些涂料组合物中，含氟聚合物不处于铁电相。众所周知，基于含氟聚合物的铁电性聚合物具有介电性，而且具有优异的阻隔性。那些性质来自它们的化学性质，使它们成为惰性极高的材料。然而，这种性质阻碍了对基材的粘合性；为了满足涂料要求，必须加入替代性树脂来改善粘合性。可印刷的非铁电性聚合物油墨已经被用于力敏电阻中。力敏电阻(FSR)是包含坚固的聚合物厚膜(PTF)的装置，其在施加到传感器表面上的力增大时表现出电阻降低。这种力敏感性被优化用于电子设备(例如汽车用电子设备、医疗系统、工业应用和机器人应用)的人触摸控制中。这种效果通过使用导电油墨与非导电油墨的组合来提供。当施加力时，产生一系列电阻值，所述电阻值可以被换算成测量的力。因此，需要一种可印刷的铁电性油墨组合物，其自身粘合到基材上而不使用单独的粘合剂来对其进行粘合，同时提供良好的铁电响应。
技术实现思路
本专利技术涉及一种铁电性油墨组合物，其包含：a)粘合剂、b)有机铁电性组分、c)溶剂，其中所述铁电性组分处于铁电相。此外，本专利技术涉及本专利技术的铁电性油墨组合物用作可印刷油墨的用途。本专利技术还涵盖本专利技术的铁电性油墨组合物用作能量收集器(energyharvester)中的传感器、发射器或发生器的用途。此外，本专利技术还涵盖一种包含在两个导电元件之间的本专利技术的铁电性粘合性油墨组合物的装置。具体实施方式在下面的段落中更详细地描述本专利技术。所描述的各方面可以与任何其它一个或多个方面组合，除非明确地相反指出。特别地，作为优选的或有利的而指出的任何特征可以与作为优选的或有利的而指出的任何其它一个或多个特征组合。在本专利技术的上下文中，所用术语应根据以下定义来解释，除非上下文另有说明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“所述”涵盖单数和复数指代对象，除非上下文另有明确说明。本文所用的术语“包含”与“包括”或“含有”同义，均是包含性的或开放式的，并不排除另外的未述及的成员、要素或方法步骤。数值端点的列举包括落入各个范围中的所有数字和小数，以及所列举的端点。当以范围、优选范围、或优选上限值和优选下限值的形式表示数量、浓度或者其它值或参数时，应理解为具体公开了通过组合任何上限或优选值与任何下限或优选值而获得的任何范围，而不考虑在上下文中是否明确地提及所获得的范围。本说明书中引用的所有参考文献的全部内容在此均通过援引加入的方式纳入本文。除非另外定义，在公开本专利技术过程中所用的全部术语(包括技术和科学术语)均具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义。通过进一步指引，纳入术语定义以更好地理解本专利技术的教导。本专利技术提供了具有铁电性的可印刷油墨。将铁电性-粘合性体系在单一材料(油墨)中简化，因此使界面和缺陷最小化。具有铁电性的油墨将简化体系并且将改善其品质，因为将避免界面(其为机械方面较弱的区域和缺陷源)。与包含导电油墨与非导电油墨的混合物的当前油墨相比，本专利技术的可印刷油墨可以用作检测力的替代方案。本专利技术的可印刷油墨适合用于力敏电阻中，而不需要单独的电源。本专利技术涉及一种铁电性油墨组合物，其包含：a)粘合剂、b)有机铁电性组分、c)溶剂，其中所述铁电性组分处于铁电相。以下详细描述本专利技术的铁电性油墨组合物的各个必要组分。粘合剂本专利技术的铁电性油墨组合物包含粘合剂。用于铁电性油墨组合物中的粘合剂可以选自目前在工业(可印刷油墨)中使用的任何粘合剂。通常，粘合剂选自热塑性聚氨酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、卤代乙烯基或亚乙烯基聚合物、聚酰胺共聚物、苯氧基树脂、聚醚、聚酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚氰基丙烯酸酯及其混合物，优选地所述粘合剂选自热塑性聚氨酯、苯氧基树脂及其混合物。热塑性聚氨酯是优选的粘合剂，因为其提供良好的粘合性和柔韧性，并且其不破坏膜的机械完整性。苯氧基树脂也是优选的粘合剂，因为其Tg范围高且更硬和更坚固，因此提供理想的机械性能。可用于本专利技术中的合适的粘合剂可以是均聚物或共聚物。可构成粘合剂的合适的单体包括：乙烯基芳族单体，例如α-甲基苯乙烯和苯乙烯；丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸苯氧基乙酯；氰基丙烯酸酯，例如2-氰基丙烯酸乙酯、氰基丙烯酸正丁酯、氰基丙烯酸2-辛酯、2-氰基丙烯酸甲酯、氰基丙烯酸β-甲氧基乙酯；多官能丙烯酸酯，例如丙烯酸己二醇二甲酯(hexanedioldimethylacrylate)、丙烯酸乙二醇二甲酯、甲基丙烯酸或丙烯酸的二乙烯基苯和酯；或这些酯的混合物。合适的酯的实例包括：烷基酯，其中烷基可以含有1～20个碳原子；烷氧基烷基酯，例如丙烯酸丁氧基乙酯和甲基丙烯酸丁氧基烷基酯；和羟基烷基酯。其它合适的单体是：酸单体(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、对苯二甲酸二甲酯、富马酸、巴豆酸、衣康酸、乌头酸)及其半酯(semi-ester)和马来酸酐等；含氟的单体，如偏二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯；多元醇，如乙二醇和丙二醇；以及多异氰酸酯，如2,4-甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。可用于本专利技术中的合适的市售可得粘合剂材料是例如来自Lubrizol的Estane5715以及来自Inchem的PKHB、PKHJ和PKHC。本专利技术的铁电性油墨组合物包含占组合物总重量的1重量％～20重量％、优选为1.2重量％～15重量％、更优选为1.5重量％～13.5重量％的粘合剂。本专利技术组合物中的粘合剂数量是理想的，因为更高的数量将对铁电性产生负面干扰，导致组合物具有非常差的铁电响应或完全没有铁电响应。此外，较低含量水平(小于组合物总重量的1.0重量％)将降低铁电性油墨组合物的粘合性。有机铁电性组分本专利技术的铁电性油墨组合物包含处于铁电相的有机铁电性组分。术语“铁电相”在这里是指在包含一定量的结晶相的材料中，所述材料具有特定对称性并且负责提供铁电响应。本领域技术人员知晓如何通过使用X射线衍射或差示扫描量热法(DSC)或傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行标准测量来确定组分是否处于铁电相。或者，铁电相可以通过测量该材料的铁电响应确定。也就是，如果组合物不处于铁电相，则也不会存在铁电响应。可用于本专利技术中的合适的有机铁电性组分表现出110℃～170℃、优选110℃～140℃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
铁电性油墨组合物，其包含：a)粘合剂，b)有机铁电性组分，和c)溶剂，其中所述铁电性组分处于铁电相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 US 62/093,114;2015.07.24 US 62/196,3831.铁电性油墨组合物，其包含：a)粘合剂，b)有机铁电性组分，和c)溶剂，其中所述铁电性组分处于铁电相。2.如权利要求1所述的铁电性油墨组合物，其中所述粘合剂选自热塑性聚氨酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、卤代乙烯基或亚乙烯基聚合物、聚酰胺共聚物、苯氧基树脂、聚醚、聚酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚氰基丙烯酸酯及其混合物。3.如权利要求1或2所述的铁电性油墨组合物，其中所述组合物包含占组合物总重量的1重量％～20重量％、优选1.2重量％～15重量％、更优选1.5重量％～13.5重量％的粘合剂。4.如权利要求1～3中任一项所述的铁电性油墨组合物，其中所述有机铁电性组分选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯氟乙烯)(P(VDF-TrFE-CFE))、2-甲基苯并咪唑、二异丙基氯化铵、二异丙基溴化铵、克酮酸、TTF-PMDI盐及其混合物，优选地所述铁电性组分为聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))。5.如权利要求1～4中任一项所述的铁电性油墨组合物，其中所述组合物包含占组合物总重量的10重量％～50重量％、优选12重量％～45重量％、更优选12.5重量％～40重量％的有机铁电性组分。6.如权利要求1～5中任一项所述的铁电性油墨组合物，其中所述溶剂选...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·加西亚米拉莱斯，F·萨尔希，J·罗德里奎兹，J·利马，B·皮纳罗梅罗，P·卡雷拉斯塞吉，J·马克特，R·M·塞瓦斯蒂安，J·门迪萨瓦尔萨莱金，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，汉高知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE