[发明专利]一种聚偏氟乙烯压电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯薄膜的改性及其制备方式，具体涉及一种聚偏氟乙烯压电薄膜及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯压电膜是本世纪70年代问世的一种新型高分子压电材料，具有独特的介电、压电和热电效应，较传统的压电材料相比具有灵敏度高和阻尼易匹配等特点，广泛应用于军事、交通和信息工程等领域。

电气石粉是三方晶系的一族环状结构硅酸盐矿物，具有独特的压电性，常温下即可释放出4~14微米的远红外线。在受到压力、震动以及撞击时会产生电荷，施放出大量负离子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高的压电常数及力学强度，能够适用于对压电要求较高的诸如军事、交通和信息工程等尖端技术领域，同时生产成本较低，适于大规模工业生产及应用的聚偏氟乙烯压电薄膜。

本发明的聚偏氟乙烯压电薄膜，由以下重量份的组分制成：

聚偏氟乙烯树脂100份

电气石粉10~30份

热稳定剂0~3份

所述的聚偏氟乙烯树脂分子量优选为20~100万。

所述的电气石粉为无色或黑色粉末状，粒度为3000~7000目，莫氏硬度7~7.5。

所述的热稳定剂优选为有机锡类和/或金属皂类；其中，有机锡类热稳定剂优选为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸正辛基锡或马来酸二正辛基锡，所述的金属皂类热稳定剂优选为硬脂酸铝、硬脂酸锌或硬脂酸锂。

本发明还提供了该聚偏氟乙烯压电薄膜的制备方法，其包括以下步骤：

（1）将聚偏氟乙烯配制为质量分数10%~30%的溶液，加入电气石粉或者，电气石粉与热稳定剂；

（2）将上述溶液超声分散0.5~2h后，在50~80℃条件下搅拌2~6h；

（3）在光洁的玻璃板上用0.5~1.5mm刮刀涂布，将涂布置于5~15℃水浴中处理10~40min以除去溶剂；

（4）将上述涂布置于30~60℃烘箱中处理24h，即制得一种聚偏氟乙烯压电薄膜。

所述的聚偏氟乙烯溶液采用的溶剂为丙酮、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺。

本发明创新性的采用微米尺度的电气石粉改性聚偏氟乙烯薄膜，较改性前相比具有较高的压电常数和力学强度，其中压电常数最大为60pC/N，较改性前提高140%，拉伸强度最大为80MPa，较改性前提高60%。同时成本降低约66%，成膜后无需复杂后处理，制备工艺简单且可控性强，适于大规模工业生产及应用。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。如无特别说明，实施例中所述份数均为重量份。

制备的样品在23℃、50%湿度下调节24小时后，分别采用GB/T 3389和ASTM D638检测压电常数和拉伸强度。

本发明的具体实施例如下：

对比实例

（1）将100份聚偏氟乙烯树脂配制为质量分数10%的丙酮溶液；

（2）将上述溶液在50℃条件下搅拌2h；

（3）在光洁的玻璃板上用0.5mm刮刀涂布，将涂布置于5℃水浴中处理10min以除去溶剂；

（4）将上述涂布置于30℃烘箱中处理24h，即制得一种聚偏氟乙烯压电薄膜。

所制得的普通聚偏氟乙烯薄膜性能见表一。

实例1

（1）将100份聚偏氟乙烯配制为质量分数10%的丙酮溶液，加入30份电气石粉、1份二月桂酸二丁基锡和1份硬脂酸铝；

（2）将上述溶液超声分散0.5h后，在80℃条件下搅拌2h；

（3）在光洁的玻璃板上用1.5mm刮刀涂布，将涂布置于5℃水浴中处理40min以除去溶剂；

（4）将上述涂布置于30℃烘箱中处理24h，即制得一种聚偏氟乙烯压电薄膜。

所制得的聚偏氟乙烯改性压电薄膜性能见表一。

实例2

（1）将100份聚偏氟乙烯配制为质量分数10%的丙酮溶液，加入28份电气石粉、2份二月桂酸正辛基锡和1份硬脂酸锌；

（2）将上述溶液超声分散0.5h后，在75℃条件下搅拌3.5h；

（3）在光洁的玻璃板上用1.2mm刮刀涂布，将涂布置于5℃水浴中处理35min以除去溶剂；

（4）将上述涂布置于30℃烘箱中处理24h，即制得一种聚偏氟乙烯压电薄膜。