一种复合驻极体的制备方法及其获得的复合驻极体技术

本发明专利技术属于驻极体技术领域，具体说是一种复合驻极体的制备方法及其获得的复合驻极体，该制备方法在电极板上形成两层高分子聚合层，第一层采用分散液高温成膜的形式形，并在分散液中添加无机纳米颗粒，第二层采用薄膜直接覆盖于第一层之上而形成。这种方式，降低驻极体高分子聚合物的分解，配合在第一高分子聚合物分散液中添加无机纳米颗粒，极大提升了驻极体的电荷性能，还可以大大简化生产工艺，实现工艺稳定性以及节能减排。艺稳定性以及节能减排。艺稳定性以及节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种复合驻极体的制备方法及其获得的复合驻极体


[0001]本专利技术属于驻极体
，具体说是一种复合驻极体的制备方法及其获得的复合驻极体，该复合驻极体具有优异的电荷热稳定性。

技术介绍

[0002]驻极体是指具有长期储存电极化和空间电荷能力的功能电介质材料。由于所具有的静电、压电、热释电和光学非线性等物理效应，使其在电子工程、环境净化、能源、生物医药工程等领域尤其在传感器工程方面得到了越来越多的应用。
[0003]目前，驻极体材料大多数是使用合成聚合物，例如含氟聚合物、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
[0004]现有技术中，关于驻极体材料的研究有很多。
[0005]CN1249744C公开一种具有超高充电稳定性的多层驻极体及其制造方法，第一步，将FEP膜叠置在金属片上；第二步，在高温下加热其上叠置有FEP膜的金属片并在其上施加高压，由此FEP膜和金属片彼此熔融粘接；第三步，在粘接到金属片上的FEP膜上叠置PTFE膜；第四步，加热该叠层结构并对其施加高压，由此PTFE膜熔融粘接到FEP膜上。该结构下，FEP膜与金属片之间的粘结强度也有限，粘结不牢会使得FEP膜连带PTFE膜从金属片脱落。第四步的加热温度达到400℃～500℃会有比较好的粘结效果，但是这个温度远高于PTFE及FEP的熔融温度，出现加热过度，出现分解的情况，这种情况下可能会造成第一层膜的驻极体储电能力性能下降。
[0006]CN103474241A公开一种驻极体材料和静电型声音变换器，该技术使用两种不同的高分子材料分散液进行蒸馏水稀释后在电极板上涂覆后高温加热成膜。第一层膜是采用FEP（或PFA）分散液掺入一定比例的碳糊（导电性碳的水分散液），涂覆在电极板上，干燥后，放置在具有不低于氟树脂的熔点的温度（例如，360℃）的环境中持续给定时间段（例如，10分钟），高温加热成膜。第二层膜采用PTFE分散液进行蒸馏水稀释后涂覆于第一层膜上，干燥后，放置在具有不低于PTFE的熔点的温度（例如，360℃）的环境中持续给定时间段（例如，10分钟），高温加热成膜。此专利技术通过控制第一层膜的碳含量控制其导电率，从而优选出一种理想比例，使其整体的驻极体稳定性提高。该专利申请中，第一层膜、第二层膜均是采用高于对应材料的熔点温度进行加热成膜（第一层FEP的典型熔点260℃（PFA的典型熔点305℃），第二层的PTFE的典型熔点是337℃），尤其是在第二层，需要采用高于337℃至少20℃的温度，才能使得PTFE分散液高温成膜。此时，第一层膜中FEP（FPA）会出现加热过度，出现分解的情况，这种情况下会造成第一层膜的驻极体储电能力性能下降。另外，本专利公开的技术方案实际生产过程中工艺较为复杂，（（FEP（PFA）分散液—蒸馏水稀释—掺入导电性碳的水分散液—涂覆于电极板—180℃高温烘干—360℃高温加热成膜—PTFE分散液—蒸馏水稀释—涂覆—180℃高温烘干—360℃高温加热成膜），此工艺不利于节能减排、降本增效。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供复合驻极体材料的制备方法，可以避免生成过程中高温造成材料分解，保证驻极体储电性能。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种复合驻极体的制备方法，包括如下步骤：S1.提供电极板；S2.提供第一高分子聚合物分散液：在第一高分子聚合物分散液内加入无机纳米颗粒，搅拌均匀；第一高分子聚合物为FEP或PFA；S3.形成第一高分子聚合物层：在所述电极板上涂覆添加有无机纳米颗粒的第一高分子聚合物分散液，待其干燥，在温度高于第一高分子聚合物的熔点温度的条件下，保温10至30分钟，随炉冷却至室温，形成第一高分子聚合物层；S4.将第二高分子聚合物薄膜平铺于S3所得的第一高分子聚合物层上方，形成第二高分子聚合物层；第二高分子聚合物为PTFE；S5.将S4所得产品置于温度为第二高分子聚合物的熔点温度
±
5℃条件下，保温20~50分钟，随炉冷却至室温，得到复合驻极体。
[0009]本专利技术在电极板上形成两层结构的复合驻极体，第一高分子聚合物层采用FEP或PFA分散液形成，第二高分子聚合物层直接采用PTFE薄膜而形成。
[0010]现有技术（CN103474241A）中两层都采用分散液的技术方案，由于第二高分子聚合物层分散液需要高温成膜。当采用分散液通过高温成膜时，成膜温度通常需要高出高分子聚合物熔点温度20℃至30℃，第一高分子聚合物为FEP（FEP的典型熔点260℃）或PFA（PFA的典型熔点305℃），第二高分子聚合物为PTFE（PTFE的典型熔点337℃），如果第二层同样采用分散液，那么高温成膜温度需要达到360℃左右，此时，第一层的FEP或PFA就会出现分解，从而所得到驻极体的性能下降。相比现有技术中两层均采用分散液的形式，本专利技术第一高分子聚合物层采用分散液，第二高分子聚合物层采用薄膜，在复合第二高分子聚合物层时，无需将温度升高至PTFE的熔点温度之上，第二高分子聚合物层的PTFE薄膜在较低处理温度下即可以很好复合于第一高分子聚合物层之上20℃至30℃，达到熔点温度即可实现复合驻极体材料的成型，在该温度下，FEP和PFA均不会因为第二高分子聚合物层形成过程中的加热而导致材料分解，不会因此而导致驻极体储电能力下降。
[0011]但是实际生产出来的复合驻极体产品，与两层采用分散液的驻极体相比，其电荷热稳定性显著下降。
[0012]对此，专利技术人进一步研究，通过在第一层分散液中添加纳米颗粒，可以克服第一层采用分散液、第二层采用薄膜这一技术方案所带来的新问题。驻极体储电能力以及电荷热稳定性都有显著提升。
[0013]综上，相比现有技术中的驻极体材料，本专利技术创造性地将第一层采用分散液，第二层采用薄膜，并在第一层分散液中添加无机纳米颗粒，获得电荷热稳定性和电荷储存性能均优异的驻极体材料。
[0014]作为上述技术方案的优选，无机纳米颗粒粒径为20nm至100nm。无机纳米颗粒的粒径，会影响第一高分子聚合物分散液的成膜效果，当超过100nm，会在无机纳米颗粒的周边形成间隙，导致第一高分子聚合物分散液的成膜效果差，从而影响驻极体的电荷性能。同
时，无机纳米颗粒的添加，如何控制到合适的粒径，是有利于第二高分子聚合物薄膜的贴附的，增加两层之间连接牢固度，在20nm以上，即可达到一定效果，尤其在40nm以上，效果尤其明显。
[0015]作为上述技术方案的优选，所述无机纳米颗粒为二氧化硅纳米颗粒。无机纳米颗粒的种类不做限定，专利技术人实验了二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、三氧化二铝等，发现采用二氧化硅纳米颗粒的情况下，电荷性能提升更加明显。
[0016]作为上述技术方案的优选，在形成第一高分子聚合物层之后，先将电极板置于一定温度和压力条件下，维持35min至45min，该温度高于第一高分子聚合物熔点温度20℃至22℃，压力大于外界压力。在形成第一高分子聚合物层之后，在特定温度和压力条件下进行处理，此时，可以在第一高分子聚合物薄膜内部形成微孔，增大孔隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合驻极体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.提供电极板；S2.提供第一高分子聚合物分散液：在第一高分子聚合物分散液内加入无机纳米颗粒，搅拌均匀；第一高分子聚合物为FEP或PFA；S3.形成第一高分子聚合物层：在所述电极板上涂覆添加有无机纳米颗粒的第一高分子聚合物分散液，待其干燥，成膜，形成第一高分子聚合物层；S4.将第二高分子聚合物薄膜平铺于S3所得的第一高分子聚合物层上方，形成第二高分子聚合物层；第二高分子聚合物为PTFE；S5.将S4所得产品置于温度为第二高分子聚合物的熔点温度
±
5℃条件下，保温20~50分钟，随炉冷却至室温，得到复合驻极体。2.根据权利要求1所述的复合驻极体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒粒径为20nm至100nm。3.根据权利要求2所述的复合驻极体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒为二氧化硅纳米颗粒。4.根据权利要求1所述的复合驻极体的制备方法，其特征在于，所述无机纳米颗粒的添加量为分散液重...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祖杨，曹睿颖，黄铖栋，李谦，周航，
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：