钛酸钡纤维及包含其的树脂组合物和高分子复合压电体，以及钛酸钡纤维的制造方法技术

本发明专利技术提供一种作为高分子复合压电体用的填料有用的钛酸钡纤维、及具有高的压电特性的高分子复合压电体以及利用高分子复合压电体的压电元件。一种钛酸钡纤维及高分子复合压电体以及压电元件，所述钛酸钡纤维的特征在于钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)为1.01～1.04的范围，所述高分子复合压电体包含含有所述钛酸钡纤维与高分子的树脂组合物，所述压电元件在所述高分子复合压电体的单面或两面包括导电层。括导电层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钛酸钡纤维及包含其的树脂组合物和高分子复合压电体，以及钛酸钡纤维的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种钛酸钡纤维及包含其的树脂组合物、清漆、高分子复合压电体及压电元件。另外，本专利技术也涉及一种它们的制造方法。

技术介绍

[0002]钛酸钡或锆钛酸铅等压电陶瓷由于具有优异的压电特性或介电特性，因此被应用于传感器、发电元件、致动器、音响机器、电容器等。压电陶瓷虽然具有优异的压电/介电特性或高的耐热性，但是由于硬且脆，因此缺乏柔软性，存在难以实现大面积化或加工性困难的问题。为了解决此种问题，使用在高分子中以填料的形式填充压电陶瓷粉末而得的高分子复合压电体。此种高分子复合压电体作为兼具高分子的优异的柔软性或加工性与压电陶瓷的优异的压电/介电特性的材料而受到关注，通过改变高分子的种类、压电陶瓷的组成、形状、调配比等而能够进行与目的相应的材料设计。
[0003]在专利文献1中记载了一种高介电性膜，其是包含偏二氟乙烯系聚合物、钛酸钡系氧化物粒子和/或锆钛酸铅系氧化物粒子、亲和性提高剂而成。然而，对于压电性未进行任何研究。
[0004]另一方面，迄今为止，作为提高钛酸钡的特性的方法，着眼于Ba/Ti摩尔比而进行了研究。在专利文献2中记载了一种Ba/Ti摩尔比为1.01～1.18且在950℃～1100℃的温度下烧结的钛酸钡烧结体用原料粉末。然而，所述文献中所公开的是烧结体用粉末，未设想填充于高分子中，也未对压电性进行研究。另外，在专利文献3中记载了一种高介电性弹性体组合物，其是在弹性体基体中以合计重量为基准调配5重量％～80重量％的如下复合纤维而成，所述复合纤维是以非晶质氧化钛包入有通式MO
·
TiO2所表示的钛酸金属盐纤维状物和/或所述钛酸金属盐的形态复合一体化而成，且所述复合纤维中金属M与Ti的摩尔比处于1：1.005～1.5的范围。然而，至今仍期望开发一种除了可发挥高分子带来的优异的柔软性或加工性以外，还可发挥钛酸金属盐带来的优异的压电/介电特性的复合压电体。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2007/088924号
[0008]专利文献2：日本专利特开2004
‑
26641号公报
[0009]专利文献3：日本专利特开平9
‑
31244号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的问题
[0011]本专利技术的目的为提供一种特别是作为高分子复合压电体用的填料有用的钛酸钡纤维，及提供一种具有高的压电特性的高分子复合压电体以及利用其的压电元件。
[0012]解决问题的技术手段
[0013]本专利技术人为了解决所述课题而重复进行了努力研究。其结果发现，通过将钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)为1.01～1.04的范围的钛酸钡纤维用作填料，而可获得具有高的压电常数的高分子复合压电体，从而完成了本专利技术。
[0014]本专利技术具有以下结构。
[0015][1]一种钛酸钡纤维，其中，钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)为1.01～1.04的范围。
[0016][2]根据[1]所述的钛酸钡纤维，是平均纤维长为0.5μm～1000μm的短纤维。
[0017][3]根据[1]或[2]所述的钛酸钡纤维，其中，所述钛酸钡纤维的平均纤维径为0.1μm～20μm的范围，纵横比为2以上。
[0018][4]一种树脂组合物，包含根据[1]至[3]中任一项所述的钛酸钡纤维及高分子。
[0019][5]根据[4]所述的树脂组合物，其中，所述钛酸钡纤维相对于所述钛酸钡纤维与所述高分子的合计量的比例为10体积％～90体积％。
[0020][6]根据[4]或[5]所述的树脂组合物，还包含相对于所述钛酸钡纤维而为0.1重量％～10重量％的分散剂和/或0.1重量％～10重量％的流平剂。
[0021][7]根据[4]至[6]中任一项所述的树脂组合物，还包含溶媒。
[0022][8]根据[4]至[7]中任一项所述的树脂组合物，用以制造高分子复合压电体。
[0023][9]一种高分子复合压电体，包含根据[4]至[6]中任一项所述的树脂组合物。
[0024][10]根据[9]所述的高分子复合压电体，其电压输出常数g
33
为150mVm/N以上。
[0025][11]一种压电元件，在根据[9]或[10]所述的高分子复合压电体的单面或两面包括导电层。
[0026][12]一种钛酸钡纤维的制造方法，包括：制备纺丝溶液的工序；对所述纺丝溶液进行静电纺丝来制作钛酸钡纤维前体的工序；以及对所述前体进行煅烧的工序，所述钛酸钡纤维的制造方法的特征在于，在制备所述纺丝溶液的工序中，以钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)成为1.01～1.04的范围的方式进行制备。
[0027][13]根据[12]所述的钛酸钡纤维的制造方法，还包括对钛酸钡纤维进行粉碎的工序。
[0028][14]一种高分子复合压电体的制造方法，包括：通过根据[12]或[13]的制造方法来获得钛酸钡纤维的工序；制备包含所述钛酸钡纤维、高分子及溶媒的树脂组合物的工序；以及通过网版印刷法而将所述树脂组合物涂布于支撑体的工序。
[0029]专利技术的效果
[0030]通过将本专利技术的钛酸钡纤维用作高分子复合压电体用的填料，而能够获得具有高的压电常数的高分子复合压电体。
具体实施方式
[0031]＜钛酸钡纤维＞
[0032]本专利技术的钛酸钡纤维的特征在于，钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)为1.01～1.04的范围。换言之，本专利技术的钛酸钡纤维包含相对于Ti原子而言稍微过剩的Ba原子(Ti：Ba＝1.00摩尔：1.01摩尔～1.04摩尔)。通过将此种钛酸钡纤维用作高分子复合压电体用的填料，而能够获得具有高的压电常数的高分子复合压电体。认为若钛酸钡纤维的Ba/Ti比为
1.01以上，则可防止构成纤维的一次粒子的粗大化，可提高高分子复合压电体的压电常数。另一方面，若Ba/Ti比为1.04以下，则可减低钛酸钡以外的成分。就此种观点而言，Ba/Ti比更优选为1.01～1.03的范围，进而优选为1.01～1.02的范围。钛酸钡纤维的Ba/Ti比能够根据电感耦合等离子体发光分光(电感耦合等离子体
‑
原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma
‑
Atomic Emission Spectrometry，ICP
‑
AES))法、电感耦合等离子体质量分析(Inductively Coupled Plasma
‑
Mass Spectrometry，ICP
‑
MS)法、荧光X射线分析法等的测定结果来算出。若考虑到值的正确性，则优选为根据电感耦合等离子体发光分光(ICP
‑
AES)法来算出。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钛酸钡纤维，其中，钡原子与钛原子的摩尔比(Ba/Ti比)为1.01～1.04的范围。2.根据权利要求1所述的钛酸钡纤维，是平均纤维长为0.5～1000μm的短纤维。3.根据权利要求1或2所述的钛酸钡纤维，其中，所述钛酸钡纤维的平均纤维径为0.1～20μm的范围，纵横比为2以上。4.一种树脂组合物，包含如权利要求1～3中任一项所述的钛酸钡纤维及高分子。5.根据权利要求4所述的树脂组合物，其中，所述钛酸钡纤维相对于所述钛酸钡纤维与所述高分子的合计量的比例为10～90体积％。6.根据权利要求4或5所述的树脂组合物，还包含相对于所述钛酸钡纤维而为0.1～10重量％的分散剂和/或0.1～10重量％的流平剂。7.根据权利要求4～6中任一项所述的树脂组合物，还包含溶媒。8.根据权利要求4～7中任一项所述的树脂组合物，用以制造高分子复合压电体。9.一种高分子复合压电体，包含如权利要求4～6中任一项所述的树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅林阳，西村三和子，
申请(专利权)人：捷恩智株式会社，
类型：发明
国别省市：