一种多孔复合驻极体制备方法技术

本发明专利技术涉及驻极体材料领域，尤其涉及一种多孔复合驻极体制备方法，包括以下步骤：（S.1）在传声器背极板上均匀涂覆氟碳树脂分散液，在传声器背极板表面形成未成膜的氟碳树脂涂层；（S.2）将表面含有氟碳树脂涂层的传声器背极板加热至玻璃化温度，进行热处理；（S.3）向经过热处理的氟碳树脂涂层表面覆盖一层驻极体薄膜，升温进行热烧结冷却得到所述多孔复合驻极体。通过本发明专利技术中的制备方法，能够得到内部均匀分布有多孔结构的复合驻极体，从而能够有效提升复合驻极体在高温条件下的电荷存储性能.本发明专利技术相较于现有的复合驻极，其生产工艺大大简化，可以实现工艺稳定性的提升，并且具有节能减排的效果。减排的效果。减排的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔复合驻极体制备方法


[0001]本专利技术涉及驻极体材料领域，尤其涉及一种多孔复合驻极体制备方法。

技术介绍

[0002]以氟碳聚合物为代表的高绝缘性氟聚合物，是当今最重要的商业化非极性有机驻极体材料之一。由于它突出的空间电荷储存稳定性、高机械强度、罕见的化学惰性以及良好的生物相容性等优点使得它在驻极体传感器和驱动器、驻极体马达、驻极体辐射计量仪以及宽温区的驻极体空气过滤器等方面得到了广泛的应用。
[0003]驻极体测量传声器相较于传统外极化型的测量传声器对后端的电路要求低很多，可以实现便携测试的应用。随着使用驻极体技术的测量传声器应用范围越来越广泛，其在某些特定的环境下也暴露出了一些缺点。例如，在高温下驻极体的电荷保存能力会出现严重的下降（高温引起驻极体表面电荷脱陷），此缺陷即导致驻极体测量传声器在高温环境下无法长期工作的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中的驻极体材料在高温环境下电荷保存能力下降的缺陷，提供了一种多孔复合驻极体制备方法以克服上述缺陷。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种多孔复合驻极体制备方法，包括以下步骤：（S.1）在传声器背极板上均匀涂覆氟碳树脂分散液，烘干氟碳树脂分散液中的溶剂，从而在传声器背极板表面形成未成膜的氟碳树脂涂层；（S.2）将表面含有氟碳树脂涂层的传声器背极板加热至温度T1，进行热处理；所述温度T1位于氟碳树脂涂层的玻璃化温度与熔点温度之间；（S.3）向经过热处理的氟碳树脂涂层表面覆盖一层驻极体薄膜，升温至温度T2进行热烧结，使得氟碳树脂涂层熔融成膜并与驻极体薄膜粘结成为一体，冷却得到所述多孔复合驻极体。
[0006]如
技术介绍
中所述，现有技术中的驻极体材料在高温环境下其电荷保存能力会出现严重的下降。为了克服这一缺陷，研发人员常常会在对驻极体材料进行一定的改性处理，例如向驻极体材料中掺杂一定的无机驻极体材料或者在驻极体材料中引入多孔结构，从而提高驻极体在高温环境下的电荷存储的稳定性。
[0007]现有技术中为了向驻极体材料中引入多孔结构，通常会直接使用市售的多孔薄膜材料（相关专利详见公开号为CN 113497179A、CN 114043793A或者CN 114919247A），但是市售的多孔薄膜材料由于其结构以及组分已经固定，无法进一步改性。为了克服这一缺陷，公开号为TWI434576B的专利公开了使用悬浮四氟乙烯树脂与至少一种无机添加物混合均匀后，通过拉伸成型的方式，从而形成微孔聚四氟乙烯为组成材料的薄膜，然而由于在拉伸成型过程中，薄膜的各部分所受到的拉力并不均匀，导致薄膜表面的微孔结构的尺寸以及位
置无法有效控制，导致其对于高温条件下的电荷存储性能无法进一步提升。
[0008]基于以上背景，本专利技术中采用了一种创新性的方式，以致力于得到一种包含有均匀的多孔结构的复合驻极体，从而有效提升复合驻极体在高温条件下的电荷存储性能。
[0009]本专利技术中复合驻极体包含双层结构，其包括包覆在传声器背极表面的氟碳树脂膜以及位于氟碳树脂层外部的驻极体薄膜。其中氟碳树脂膜在制备过程中采用氟碳树脂分散液作为原料，在氟碳树脂分散液中氟碳树脂通常以乳液或者颗粒形式分散在溶液中，当将氟碳树脂分散液涂覆在传声器背极板上并烘干后，由于溶剂的蒸发，这些氟碳树脂颗粒之间必然会形成一定的孔隙率。现有技术中为了形成氟碳树脂层，通常会选择将传声器背极板升温至氟碳树脂颗粒的熔点以上温度，从而氟碳树脂颗粒熔融并与周边的氟碳树脂颗粒汇聚，最终烧结形成一整张完整的膜。然而这种直接烧结的方式所形成的氟碳树脂膜由于经过熔融步骤，导致其原本氟碳树脂颗粒之间存在的空隙因为氟碳树脂熔体的流动而消失，使得所得到的氟碳树脂膜为致密实心的氟碳树脂膜，导致其在高温条件下电荷存储性能无法提升。
[0010]因此，本专利技术在传声器背极表面形成未成膜的氟碳树脂涂层后，并没有直接选择熔融成膜，而是在后续的步骤（S.3）中才将其加热成膜，并与步骤（S.3）中的驻极体薄膜复合。其原因在于氟碳树脂涂层在熔点以下温度时，其不具备流动性，因此在氟碳树脂涂层的熔点以下温度时，氟碳树脂颗粒之间的孔隙仍然能够得到保留。然后在其上方覆盖一层驻极体薄膜后，由于氟碳树脂层中的孔隙内部的空气受到驻极体薄膜的阻隔从而无法排出，因此在加热至温度T2后即使氟碳树脂涂层熔融成膜，氟碳树脂膜中的孔隙也依旧能够保持，从而得到了内部具有多孔结构的多孔复合驻极体，进而提升了电荷的存储稳定性能。
[0011]上述论述已经表明，通过本专利技术中的方法能够有效在复合驻极体内部有效形成多孔结构，然而本申请专利技术人发现，采用上述步骤（即将步骤（1）与步骤（3）直接联用）则会存在以下问题：（1）在经过步骤（S.1）处理后，氟碳树脂颗粒由于溶剂的蒸发，导致其内部残留有一定的内应力以及取向无法释放，导致在后续处理中其孔隙结构会发生一定的变化，不利于孔隙结构的保留；（2）在溶剂烘干后，还存在氟碳树脂颗粒之间的孔隙分布不均匀的问题，这不利于对于电荷的存储。
[0012]因此，本专利技术在步骤（1）与步骤（3）之间还增加了步骤（2）中的热处理步骤。需要说明的是步骤（2）中的玻璃化温度（Tg）是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度，即分子链段能运动的最低温度。本专利技术中将氟碳树脂涂层在玻璃化温度与熔点温度之间进行热处理的过程中，由于每个氟碳树脂颗粒中的链段能够自由运动，因此能够使得残留在氟碳树脂颗粒中的残余内应力以及取向能够得到有效释放，从而在后续的步骤（S.3）中防止其孔隙结构发生变化。同时由于伴随着链段的运动，使得氟碳树脂颗粒表现出高弹态，因而在热处理过程中氟碳树脂颗粒产生一定的形变，从而使得原本拥挤在一起的氟碳树脂颗粒之间能够自发分散，最终使得氟碳树脂颗粒之间的孔隙分布的均匀性大大提升。因此综上两点，本专利技术通过了步骤（2）中的热处理能够在保持氟碳树脂颗粒之间孔隙结构的前提下，还能够使得孔隙分布的均匀性大幅提升，这对于最终的电荷存储的稳定性有着明显的帮助。
[0013]最后，本专利技术中采用市售驻极体薄膜作为第二层膜，可以大大简化生产工艺，不用考虑第二层膜稀释、涂覆以及预热等工艺，更可以实现工艺稳定性的提升，并且具有节能减排的效果。
[0014]作为优选，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂包括聚全氟乙丙烯、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯中的一种或多种的组合。
[0015]作为优选，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂涂层的厚度为10~20um。
[0016]作为优选，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂分散液内部还分散有无机纳米颗粒。
[0017]本专利技术中为了提升复合驻极体的存储稳定性能，在一些优选方案中还在氟碳树脂分散液中分散有无机纳米颗粒，从而能够向氟碳树脂涂层中引入无机纳米颗粒，经过测试发现，在将无机纳米颗粒引入到本专利技术中的多孔复合驻极体后，其在高温下驻极体的电荷保存能力大幅提升。
[0018]同时经过测试，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔复合驻极体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（S.1）在传声器背极板上均匀涂覆氟碳树脂分散液，烘干氟碳树脂分散液中的溶剂，从而在传声器背极板表面形成未成膜的氟碳树脂涂层；（S.2）将表面含有氟碳树脂涂层的传声器背极板加热至温度T1，进行热处理；所述温度T1位于氟碳树脂涂层的玻璃化温度与熔点温度之间；（S.3）向经过热处理的氟碳树脂涂层表面覆盖一层驻极体薄膜，升温至温度T2进行热烧结，使得氟碳树脂涂层熔融成膜并与驻极体薄膜粘结成为一体，冷却得到所述多孔复合驻极体。2.根据权利要求1所述的一种多孔复合驻极体制备方法，其特征在于，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂包括聚全氟乙丙烯、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种多孔复合驻极体制备方法，其特征在于，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂涂层的厚度为10~20um。4.根据权利要求1~3中任意一项所述的一种多孔复合驻极体制备方法，其特征在于，所述步骤（S.1）中的氟碳树脂分散液内部还分散有无机纳米颗粒。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祖杨，曹睿颖，黄铖栋，王宇，于斌，周航，范小东，
申请(专利权)人：杭州兆华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：