本发明专利技术公开了一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，属于压电薄膜拉伸技术领域，通过本申请薄膜拉伸工艺的应用，在相同电场强度作用下，随多层薄膜叠加，压电薄膜的电导电流增大，电老化阈值向低电场方向移动，耐电晕寿命明显增大，压电薄膜在相同厚度下，与未拉伸的三层压电薄膜相比，拉伸的三层压电PVDF薄膜的电导电流增大、电老化阈值略有降低，耐电晕寿命明显增加，拉伸使界面结构发生变化，改变了纳米粒子间的导电通道结构，强化了空间电荷反电场，更有效的阻碍了载流子的输运及其对薄膜表面的腐蚀，同时更快的疏散热量，使薄膜不易受温度、电流及电压的影响造成薄膜击穿现象，具有良好的市场应用前景。具有良好的市场应用前景。具有良好的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺
[0001]本专利技术属于压电薄膜拉伸
，具体为一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺。
技术介绍
[0002]压电薄膜是一类通过蒸发、溅射、化学沉积、气相外延、流延、辊轧等成膜技术制成的具有压电性能的薄膜材料，其主要包括无机压电薄膜(如ZnO、AlN和CdS等)、有机压电薄膜(如聚氟乙烯PVF、聚偏氟乙烯PVDF等)和有机无机复合物压电薄膜(如PVF2
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PZT、PVF2
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BaTiO3等)三大类，多晶结构的无机压电薄膜，尤其是ZnO和AlN薄膜的机电耦合系数接近于其单晶值，它们的c轴择优取向的多晶薄膜具有与其单晶相近的压电性。
[0003]目前，在薄膜拉伸加工的制备过程中，极化电压低则压电薄膜的压电应变常数低、灵敏度不够，极化电压高则压电薄膜被击穿，进一步的在拉伸制备的过程中，薄膜的耐击穿性不佳，以聚酰胺酸为主链结构所制成的压电薄膜具有一定的刚性，在拉伸比不大时，整个大分子链不可能完全取向，只有部分链段发生取向，对薄膜的压电性会造成影响，在薄膜使用时易受温度、电流及电压的影响造成薄膜击穿现象，因此，对薄膜拉伸后的压电性能检测是十分有必要的。
技术实现思路
[0004](一)解决的技术问题
[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，解决了薄膜拉伸加工的制备过程中，极化电压低则压电薄膜的压电应变常数低、灵敏度不够，极化电压高则压电薄膜被击穿，进一步的在拉伸制备的过程中，薄膜的耐击穿性不佳，压电薄膜具有一定的刚性，在拉伸比不大时，整个大分子链不可能完全取向，只有部分链段发生取向，对薄膜的压电性会造成影响，在薄膜使用时易受温度、电流及电压的影响造成薄膜击穿现象的问题。
[0006]本专利技术的目的为：
[0007]通过本申请薄膜拉伸工艺的应用，在相同电场强度作用下，随多层薄膜叠加，压电薄膜的电导电流增大，电老化阈值向低电场方向移动，耐电晕寿命明显增大，压电薄膜在相同厚度下，与未拉伸的三层压电薄膜相比，拉伸的三层压电PVDF薄膜的电导电流增大、电老化阈值略有降低，耐电晕寿命明显增加，拉伸使界面结构发生变化，改变了纳米粒子间的导电通道结构，强化了空间电荷反电场，更有效的阻碍了载流子的输运及其对薄膜表面的腐蚀，同时更快的疏散热量，使薄膜不易受温度、电流及电压的影响造成薄膜击穿现象，具有良好的市场应用前景。
[0008]对压电薄膜进行连续极化中，通过压辊牵引的方式对压电薄膜进行输送，能够在压电薄膜宽度方向上产生均匀的极化电场，实现对压电薄膜的均匀极化，即使对压电薄膜造成单点击穿现象，由于薄膜持续传送且电晕电极不间断，实现持续对压电薄膜进行极化
处理，有利于压电薄膜的高效极化作业。
[0009](二)技术方案
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，包括以下步骤：
[0011]S1、首先称取PVDF原料粒子，并且将称取的原料粒子加入双螺旋杆挤出机进行熔融挤出，并且进行PVDF压电薄膜的制备。
[0012]S2、其次将压制好的PVDF卷材进行裁剪，且裁剪后的PVDF卷材两端装载夹具，PVDF压电薄膜放置于拉伸设备机组上，对PVDF卷材进行多倍纵向拉伸处理。
[0013]S3、将拉伸后得到的三层压电薄膜进行连续极化处理，再对三层压电薄膜进行压电性测试。
[0014]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中，挤出机的温度控制在180
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250℃，挤出机的转速控制在150
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280r/s。
[0015]通过将PVDF原料粒子加入螺杆挤出机，精准控制挤出机各区温度和挤出机螺杆转速，实现高效高质量熔融塑化效果，并且进行PVDF卷材的制备。
[0016]作为本专利技术的进一步方案：所述S2中对PVDF卷材进行拉伸过程中，且间距控制在30
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95mm。
[0017]作为本专利技术的进一步方案：所述S3中进行压电性测试包括电导电流测试和耐电晕测试。
[0018]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中PVDF压电薄膜卷材的具体制备步骤如下：
[0019]S101、选用PVDF聚偏氟乙烯颗粒作为原料，进行干燥处理后,真空自动均匀上料到挤出滚洞中。
[0020]S102、将PVDF聚偏氟乙烯颗粒推入双螺旋杆挤出机中进行输送挤出，挤出机的温度控制在180
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250℃，挤出机的转速控制在150
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280r/s，挤出PVDF压电薄膜初级卷材。
[0021]采用收卷机构连接PVDF压电薄膜初级卷材并且进行收卷，完成PVDF压电薄膜卷材的制备。
[0022]作为本专利技术的进一步方案：所述S2中PVDF卷材的拉伸步骤如下：
[0023]S201、首先将裁剪后的PVDF卷材两端装载夹具，并且通过以空气为加热介质对PVDF薄膜进行预热处理，且预热温度控制在25
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50℃，拉伸机组采用纵向逐级拉伸的方式对PVDF卷材进行纵向拉伸，且拉伸速率为45mm/min，拉伸比固定为5％。
[0024]S202、其次将拉伸机组放置于可调节温度的箱体内,温度可调70
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120℃，制备总厚度分别为29μm、30μm、31μm的拉伸三层压电薄膜，并且用D35表示。
[0025]且在相同工艺调解下处理，制备总厚度分别为29μm、30μm、31μm未经拉伸的三层压电薄膜，并且用D30表示。
[0026]作为本专利技术的进一步方案：所述S3中连续极化的实施步骤如下：
[0027]S301、将制备的压电薄膜置入带有牵引装置的极化机构内，使压电薄膜贴在零电极辊的上表面，处于紧密贴合状态，调整电晕电极位置，使其轴心与压电薄膜上表面的垂直距离为10mm
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20mm。
[0028]S302、在环境为25
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30℃的环境下将压电薄膜温度加热至90
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95℃，通过高压极化电源，根据被极化的压电薄膜厚度，对电晕电极施加230V/μm
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320V/μm的直流电压。
[0029]S303、启动极化机构上的牵引装置，带动压电薄膜以400
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600mm/min的速度连续通过电晕电极，对其进行连续不间断的高压极化。
[0030](三)有益效果
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]1、本专利技术中，通过本申请薄膜拉伸工艺的应用，在相同电场强度作用下，随多层薄膜叠加，压电薄膜的电导电流增大，电老化阈值向低电场方向移动，耐电晕寿命明显增大，压电薄膜在相同厚度下，与未拉伸的三层压电薄膜相比，拉伸的三层压电PVDF薄膜的电导电流增大、电老化阈值略有降低，耐电晕寿命明显增加，拉伸使界面结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、首先称取PVDF原料粒子，并且将称取的原料粒子加入双螺旋杆挤出机进行熔融挤出，并且进行PVDF压电薄膜卷材的制备；S2、其次将制备好的PVDF卷材进行裁剪，且裁剪后的PVDF卷材两端装载夹具，PVDF卷材放置于拉伸设备机组上，对PVDF卷材进行多倍纵向拉伸处理；S3、将拉伸后得到的三层压电薄膜进行连续极化处理，再对三层压电薄膜进行压电性测试。2.根据权利要求1所述的一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，其特征在于：所述S1中，挤出机的温度控制在180
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250℃，挤出机的转速控制在150
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280r/s。3.根据权利要求1所述的一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，其特征在于：所述S2中对PVDF卷材进行拉伸过程中，且间距控制在30
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75mm。4.根据权利要求1所述的一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，其特征在于：所述S3中进行压电性测试包括电导电流测试和耐电晕测试。5.根据权利要求1所述的一种能够提升PVDF压电薄膜耐击穿电压的拉伸工艺，其特征在于：所述S1中PVDF压电薄膜卷材的具体制备步骤如下：S101、选用PVDF聚偏氟乙烯颗粒作为原料，进行干燥处理后,真空自动均匀上料到挤出滚洞中；S102、将PVDF聚偏氟乙烯颗粒推入双螺旋杆挤出机中进行输送挤出，挤出机的温度控制在180
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250℃，挤出机的转速控制在150
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280r/s，挤出PVDF压电薄膜初级卷材；采用收卷机构连接PVDF压电薄膜初级卷材并且进行收卷，完成PVDF压电薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：管建国，管涛，张成鹏，
申请(专利权)人：三三智能科技日照有限公司，
类型：发明
国别省市：
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