[发明专利]制造高分子材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造包含聚偏二氟乙烯(PVDF)的高分子材料(polymer material，聚合物材料)的方法。

背景技术

近年来，铁电体被用于各种技术领域。铁电体是在没有外部电场情况下具有电偶极子并且响应于电场改变电偶极子的方向的材料。作为铁电体，无机材料如钛酸钡(BaTiO₃)、锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O₃)以及亚硝酸钠(NaNO₂)是广泛已知的。

除了相关领域中的电容器以外，铁电体还被应用于大量电子学领域中的装置、材料等(将在下文中描述)。铁电体的应用包括非易失性半导体存储器，如利用铁电性的铁电存储器(铁电随机存取存储器；FeRAM)、利用压电效应的压电元件和致动器、利用介电性能的场效应晶体管的绝缘层、以及非线性光学材料。如上所述的，铁电体应用于各种用途，并且认为铁电体具有更广的可应用性。

近年来，为了将铁电体直接应用于利用铁电性的存储器，已加速了铁电体的研究和开发，并且为了实现更轻和更柔性的存储器，已研究了有机材料。

作为具有铁电性的有机材料，除了铁电液晶之外，还已经知晓作为高分子材料的PVDF。例如，如在固态离子学(solid state ionics)，178，527-531，2007，A.Martinelli等中描述的，PVDF是一种具有α-、β-、或γ-相晶体结构等的半晶聚合物，并且通常，α-相PVDF不显示铁电性，但β-相PVDF特别地显示铁电性。

为了获得β-相PVDF，需要形成α-相PVDF膜，然后单轴拉伸该膜或在高压下使该膜结晶。更具体地，首先，制备通过混合α-相PVDF和聚酰胺而形成的聚合物掺混物。接着，在500rpm以上的高转速下熔融捏合并挤出该聚合物掺混物，然后辊压该聚合物掺混物以形成薄膜。最后，在对薄膜施加交变电场的同时，在该薄膜上实施极化处理(poling treatment)。由此，获得β-相PVDF的铁电薄膜，例如，如在日本未审查专利申请公开第2006-241195号中所描述的。

此外，作为与β-相PVDF有关的一种技术，利用二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺作为具有高溶解度的溶剂所形成的溶剂掺混物的干燥薄膜(β-相偏二氟乙烯共聚物)是已知的，例如，如在日本未审查专利申请公开第S60-040137号中描述的。而且，利用用于铁电层的β-相PVDF的FeRAM是已知的，例如，如在公开的PCT申请第2008-541444号的日文译文中描述的。

发明内容

虽然β-相PVDF是一种有用的有机铁电材料，但是要获得β-相PVDF非常困难，因为需要大型设备和严格条件来实施拉伸工艺、辊压工艺等，并且在形成薄膜以后需要实施另外的工艺；因此，涉及一种复杂的工艺，并且花费长时间来实施该工艺，而且存在制造稳定性的问题。

期望提供一种制造高分子材料的方法，其允许在短时间内容易且稳定地制造β-相PVDF。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种制造高分子材料的方法，包括步骤：混合离子液体(ionic liquid)和包含α-相聚偏二氟乙烯的高分子化合物以形成一种混合物，然后加热该混合物。

在根据本发明该实施方式的制造高分子材料的方法中，当离子液体和包含α-相聚偏二氟乙烯的高分子化合物进行混合然后被加热时，聚偏二氟乙烯的晶体结构从α-相转化为β-相。因此，允许在短时间内容易且稳定地制造β-相聚偏二氟乙烯。

根据以下描述，本发明的其他和进一步的目的、特点以及优点将更加显而易见。

附图说明

图1是流程图，用于描述一种根据本发明一个实施方式的制造高分子材料的方法。

图2是剖视图，示出了应用根据本发明实施方式的制造高分子材料的方法获得的电化学电容器的构造。

图3是通过拉曼光谱法(Raman spectroscopy)的测量结果(实验例3)。

图4是通过拉曼光谱法的测量结果(实验例6)。

图5是通过拉曼光谱法的测量结果(仅离子液体)。

具体实施方式

下文将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。描述将以以下次序给出。

1、制造高分子材料的方法

2、应用实施例(电化学电容器)

1、制造高分子材料的方法

制造高分子材料的步骤

首先，下面将描述根据本发明的一个实施方式的制造高分子材料的方法。图1示出了制造高分子材料的步骤流程。