[发明专利]有机/无机复合薄膜及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及有机/无机复合薄膜，且特别是涉及一种具有高透过率的有机/无机复合薄膜。

【背景技术】

有机/无机复合材料可将有机及无机材料的优点相加成，形成兼具两者特性的新型材料。通常，可在高分子内加入一些如玻璃、纤维、粘土、碳黑等无机物来作为填充物或补强剂，以降低成本及提升材料的物理性质。然而，无机物的分散程度及尺寸大小亦会影响其在高分子材料中所能达到的补强效果，或甚至亦会影响到高分子材料原本的特性。

聚偏二氟乙烯(poly(vinylidene fluoride)，PVDF)是氟树脂中机械强度最优异的材料，在高温及高压下仍能保持良好的强度，且韧性佳、硬度大、耐磨性好、具有突出的抗紫外线及耐气候老化的性能，以及具有良好的化学稳定性及热稳定性。同时，聚偏二氟乙烯易于加工，因而具有极佳的应用性。一般而言，利用粘土加入聚偏二氟乙烯高分子形成复合材料具有以下几个优点：1.优良的压电特性、2.优良的机械性质、3.低热膨胀系数、4.高耐热性、5.低吸水率、6.低透气率、7.优良的耐候性。聚偏二氟乙烯主要可分为3种结晶型态：α相、β相及γ相，其中α相最为常见，而γ相系由α相及β相混合而成。在这3种晶相中，以β相的压电特性及机械性质较佳。在通常情况下，β相不能从聚偏二氟乙烯熔体直接获得，仅能由α相经固相转变获得。

聚偏二氟乙烯/粘土复合材料的传统制造方法为将聚偏二氟乙烯及粘土熔融射出(melt-mixing)成型，藉由粘土的添加导致聚偏二氟乙烯产生相变化，例如由α相转变为β相，以增加聚偏二氟乙烯的压电特性及机械性质。然而，依照此种方法所得到的偏二氟乙烯/粘土复合材料为光学特性不佳的薄膜，且粘土添加量仅约5-10wt％。

此外，亦有另一种方法为利用透明且非结晶型的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)与聚偏二氟乙烯(PVDF)混成制作成复合材料，其优点为利用高透明的聚甲基丙烯酸甲酯来改善聚偏二氟乙烯的光学特性。然而，由于未加入无机物，其物性将不具有上述有机/无机混成复合材料的优点，且该复合材料的透过率将会受所添加的聚甲基丙烯酸甲酯及聚偏二氟乙烯的比例影响，当聚偏二氟乙烯的比例越高时，该复合材料的透过率将越低。

因此，业界需要的是一种新颖的聚偏二氟乙烯/粘土复合材料，其兼具有良好的光学特性。

【发明内容】

本发明提供一种有机/无机复合薄膜，包括：聚偏二氟乙烯；以及分散于此聚偏二氟乙烯中的无机纳米片材，其中此聚偏二氟乙烯与此无机纳米片材的重量比为约97∶3至20∶80，此无机纳米片材的尺寸为约20-80nm，其中此有机/无机复合薄膜在380至780nm的波长下的透过率大于约85％。

本发明亦提供一种有机/无机复合薄膜的制造方法：提供无机纳米片材的有机分散液，此有机分散液包含有机溶剂及氢离子型无机纳米片材，其尺寸为约20-80nm；混合聚偏二氟乙烯与此有机分散液，并涂布成薄膜；以及烘烤此薄膜，形成此有机/无机复合薄膜，其中此氢离子型无机纳米片材与此聚偏二氟乙烯的重量比为约97∶3至20∶80，且此复合薄膜在380至780nm的波长下的透过率大于约85％。

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：

【附图说明】

图1显示依照本发明一实施例的聚偏二氟乙烯/粘土复合薄膜及纯聚偏二氟乙烯薄膜的X射线衍射(XRD)图。

图2显示依照一实施例的聚偏二氟乙烯/粘土复合薄膜与纯聚偏二氟乙烯薄膜的热膨胀系数。

图3显示纯聚偏二氟乙烯薄膜的透射电子显微镜图(TEM)。

图4显示实施例1的聚偏二氟乙烯/粘土聚偏二氟乙烯/粘土复合薄膜薄膜的透射电子显微镜图(TEM)。

图5显示实施例2的聚偏二氟乙烯/粘土聚偏二氟乙烯/粘土复合薄膜薄膜的透射电子显微镜图(TEM)。

图6显示通过原子力显微镜(AFM)观察到的实施例2的偏二氟乙烯薄膜的图像。

【具体实施方式】

本发明提供一种有机/无机复合薄膜，其包含聚偏二氟乙烯及无机纳米片材，其中由于无机纳米片材尺寸小且均匀分散，使此有机/无机复合薄膜亦具有极佳的光学特性，例如高亮度、高穿透度、低色偏(b*color)、低雾度(haze)。此外，当无机纳米尺寸的含量较高时，聚偏二氟乙烯实质上为纯β相的聚偏二氟乙烯(不含α相)。