γ-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种γ-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，用于解决现有的聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法不能制备γ-相聚偏二氟乙烯薄膜的技术问题。技术方案是将聚偏二氟乙烯树脂粉末溶解在极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，超声处理后得到聚偏二氟乙烯溶液；真空条件下祛气；将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的N型(100)单晶硅片上，静置于水平台上，流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发，得到均匀的初始模样；初始模样在30℃～80℃条件下结晶；经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜经退火，得到γ-相聚偏二氟乙烯薄膜。该方法采用溶液流延方法制备聚偏二氟乙烯薄膜，通过热处理对其晶体结构进行改性，得到了γ-相聚偏二氟乙烯薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，特别涉及一种Y-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法。
技术介绍
文献 1 “R. Hasegawa, Y. Takahashi, Y. Chatani, et al. Molecular Conformation and Packing of Poly(vinylidene fluoride) :Stability of Three Crystalline Forms and the Effect of High Pressure. Polymer. 1972,3(5) :591 ~ 599. ”中报道压电聚合物晶体材料的熔体结晶过程中，热处理对薄膜晶型的影响已被广泛证实。一个显著的实例是 PVDF经高温QOO 220°C )熔融后，缓慢冷却至室温可得到α -相结晶，但如果淬冷到0°C 以下则得到β-相，而如果退火温度在160°C以上则可能得到Y-相晶体。但是由于研究者们所采用具体制备工艺的细节差异以及所选用聚偏二氟乙烯树脂原料的差别，很难得到一致的实验结果，这也说明了溶液法制备工艺的重要性。文献2“聚合物分子量对浸没沉积法制备PVDF微孔膜结构和结晶的影响.王许云、 赵书菊、张林、陈欢林.高分子材料科学与工程.2010，26 (9) :76 79. ”公开了一种聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，该方法的铸膜液在50°C溶解完全后，在25°C下冷却，在室温把膜液卦在玻璃板上，最后浸在50°C去离子水中成膜。其中报道的浸没沉积法制备的PVDF，只得到了 α相和β相结构的PVDF薄膜，并不能得到Y-相晶体。
技术实现思路
为了克服现有的聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法不能制备Y-相聚偏二氟乙烯薄膜的不足，本专利技术提供一种Y-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，该方法采用溶液流延方法制备聚偏二氟乙烯薄膜，通过热处理对其晶体结构进行改性，可以得到Y-相聚偏二氟乙烯薄膜。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案一种Y-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，其特点是包括下述步骤(a)将聚偏二氟乙烯树脂粉末按质量比10% 30%的配比溶解在极性溶剂N， N-二甲基甲酰胺中，在20°C 60°C温度下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液；(b)在0. 2 0. 5Pa的真空度下真空祛气；(c)将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的N型(100)单晶硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发1 池，得到均勻的初始模样；(d)对初始模样在30°C 80°C条件下结晶；(e)经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜在100°C 150°C温度下进行退火，得到 Y-相聚偏二氟乙烯薄膜。本专利技术的有益效果是溶液流延法制备工艺简单，不需要复杂的仪器设备，可以很方便地在实验室中完成。在超声或磁力搅拌过程中，溶液中会出现大量的气泡，直接影响薄膜的成膜质量，所以在溶液配制完成后，必须经过真空祛气，提高了薄膜的致密度，使得所得到的PVDF薄膜更加均勻，没有大的孔洞。热处理对聚偏二氟乙烯薄膜进行热处理的实质，是使薄膜在一定温度条件下结晶。从经过100°C 150°C处理的X衍射图中可以看到， 2 θ为18. 2°，代表α晶相和Υ晶相的衍射峰明显受到抑制，代表α晶相沈.8°衍射峰则几乎消失，代表β晶相20. 8°衍射峰成为衍射主峰，说明在此温度条件下，聚合物中存在大量的β相微晶结构，而经过150°C热处理的PVDF薄膜，衍射主峰依然在20.8°处出现，说明其晶体应当是、相的结构。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。 附图说明图1是本专利技术方法实施例经不同温度条件恒温热处理的后质量分数为10%的聚偏二氟乙烯薄膜X衍射图谱。图2是本专利技术方法实施例经不同温度条件恒温热处理的后质量分数为10%的聚偏二氟乙烯薄膜FIlR图谱。具体实施例方式实施例1，取2. 5g的极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺，按质量分数为10%加入0. 25g 聚偏二氟乙烯树脂粉末，在20°C下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液。在0. 2Pa下真空祛气，以提高薄膜的致密度。将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的N型(100)单晶硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发lh，得到均勻的初始模样。对初始模样在30°C条件下结晶。经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜在100°C下进行退火，得到最终的薄膜。从图1(a)可以看出其中几乎出现所有聚偏二氟乙烯的衍射峰，为典型的α晶型衍射图。从图2(a)可以看出α-相PVDF薄膜的FIlR曲线中，几乎所有的α-相结晶吸收峰，而代表β-、γ-相的结晶吸收峰430、445、 510.840(3!^1都很弱。这与图1(a)中的结果完全一致。实施例2，取2. 5的极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺，按质量分数为20%加入0. 5g聚偏二氟乙烯树脂粉末，在40°C下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液。在0. 3Pa下真空祛气， 以提高薄膜的致密度。将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的N型(100)单晶硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发池，得到均勻的初始模样。对初始模样在50°C条件下结晶。经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜在120°C下进行退火，得到最终的薄膜。从图1(c)可以看出薄膜的X衍射图，其中 2 θ为18. 2°，代表α晶相和Υ晶相的衍射峰明显受到抑制，代表α晶相沈.8°衍射峰则几乎消失，代表β晶相20. 8°衍射峰成为衍射主峰，说明在此温度条件下，聚合物中存在大量的β相微晶结构。图2(b)中代表α-相结晶的吸收峰明显降低，在796cm—1几乎完全消失，而代表β-相445.510cm-1吸收峰明显增强，这与图1(b)的结果也是一致的。实施例3，取2. 5的极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺，按质量分数为30%加入0.75g 聚偏二氟乙烯树脂粉末，在60°C下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液。在0. 5Pa下真空祛气，以提高薄膜的致密度。将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的N型(100)单晶硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发池，得到均勻的初始模样。对初始模样在80°C条件下结晶。经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜在150°C下进行退火，得到最终的薄膜。图1(d)经过150°C热处理的PVDF薄膜， 衍射主峰依然在20.8°处出现，在18.2°和沈.8°处的衍射峰强度较低，说明其晶体是Y 相的结构。图2(c)经过150°C热处理的FIlR曲线，从中可看出，代表α-相结晶吸收峰强度介于图2(a)和图2(b)之间，代表Y-相的430cm-l吸收峰最强，而代表β-相的445CHT1 吸收峰则基本消失，这与图1(d)结果也是完全一致的。 专利技术人在技术方案公开的工艺参数范围内，不同的参数搭配均进行了试验，均取得了良好的效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种γ－相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，其特点是包括下述步骤：（ａ）将聚偏二氟乙烯树脂粉末按质量比１０％～３０％的配比溶解在极性溶剂Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺中，在２０℃～６０℃温度下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液；（ｂ）在０．２～０．５Ｐａ的真空度下真空祛气；（ｃ）将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净干燥的Ｎ型（１００）单晶硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延至基片的边缘，在室温环境下继续静置挥发１～３ｈ，得到均匀的初始模样；（ｄ）对初始模样在３０℃～８０℃条件下结晶；（ｅ）经等温结晶后的聚偏二氟乙烯薄膜在１００℃～１５０℃温度下进行退火，得到γ－相聚偏二氟乙烯薄膜。

【技术特征摘要】
1. 一种Y-相聚偏二氟乙烯薄膜的制备方法，其特点是包括下述步骤(a)将聚偏二氟乙烯树脂粉末按质量比10% 30%的配比溶解在极性溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，在20°C 60°C温度下超声处理，得到聚偏二氟乙烯溶液；(b)在0.2 0. 5Pa的真空度下真空祛气；(c)将配制的聚偏二氟乙烯溶液滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊慧庆，惠迎雪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87