[发明专利]三元共聚物和由它制备的膜

说明书

技术领域

本发明涉及通过偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)和氯三氟乙烯(CTFE)的聚合反应获得的三元共聚物，以及所述三元共聚物用于制备各种物品如挤出的膜、纤维、板和模塑物品的用途。

背景技术

铁电材料和弛豫铁电材料(其产生由外电场诱导的机械作用)已经引起了许多注意并因为在各种换能器、传动器和传感器中的应用而已知。在这些材料中，基于VDF/TrFE的共聚物已经大量进行了研究。

基于重叠的并提供有电极的基于VDF/TrFE的三元共聚物的薄膜的传动器的制备是尤其已知的。希望的是，使用弱电压(如低于150V，甚至低于50V)激活这些传动器，这需要薄的膜厚度。另一方面，聚合物膜应该具有足够的硬度以能够容易地进行加工和在制备期间不具有高的破裂和变形风险。而且，当它们经受50至100V/微米的电场时，它们还应该具有高弹性能密度。

文件EP206926描述了由具有不同Curie温度的铁电聚合物的合金构成的电介质材料。使用包含基于VDF、TrFE和CTFE的三元共聚物的合金，尤其，CTFE在所述三元共聚物中的摩尔比为5%或10%(分别为曲线14和15，附图6)。所述合金通过混合不同组分的熔融相进行制备，获得的混合物随后被压制为100至200微米的膜形式。

文件U4554335涉及电介质聚合物材料，其包含25至90摩尔%的VDF，5至70摩尔%的TrFE和1至13摩尔%的CTFE。悬浮液聚合反应、溶液聚合反应和乳液聚合反应被提到作为合适的聚合方法。如此获得的材料随后在200℃进行热压制以形成具有通常150微米的厚度的膜。

文件U4543293涉及经加工和极化的基于VDF的共聚物材料。该共聚物包含40至87摩尔%的VDF，10至40摩尔%的TrFE和3至20摩尔%的氟乙烯(VF)。它们通过本体聚合反应进行制备，和使用二甲基甲酰胺作为溶剂进行流延以获得大约30微米厚度的流延膜。

文件U5087679描述了电介质聚合物材料，其由60至79摩尔%的VDF，18至22摩尔%的TrFE和3至22摩尔%的CTFE组成。具有3mm厚度的膜通过热压制聚合物，随后通过使用水淬火获得。该悬浮液聚合反应、乳液聚合反应和溶液聚合反应可以用于制备这些聚合物。

文件U6355749涉及铁电三元共聚物，其包含50至80摩尔%的VDF，15至40摩尔%的TrFE和2至20摩尔%的大体积单体，如CTFE或六氟丙烯(HFP)。在以实施例形式给出的实施方案中，CTFE的量为6.7至12.5摩尔%。这些三元共聚物的介电常数高于40，和使用这些三元共聚物制备30微米厚度的膜。由该文件教导的制备方法包含本体聚合反应和通过氧活化的自由基引发的方法。

Buckley等在Chem. Matters 14:2590-2593 (2002)中的文章Electrostrictive Properties of Poly(vinylidene fluoride- trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene)涉及通过本体聚合反应和通过用氧活化的自由基引发进行制备的VDF/TrFE/CTFE聚合物，其包含大约5至10摩尔%含量的CTFE(事实上根据表1为5.8至10.3摩尔%)。对这些聚合物测量为大约0.2GPa的平均机械模量。

Xia等在Advanced Materials 14:1574-1577 (2002)中的文章High Electromechanical Responses in a Poly(vinylidene fluoride- trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) terpolymer三元共聚物描述了具有62份VDF、38份TrFE和4份CFE的摩尔组成的第一种三元共聚物，和具有65份VDF，35份TrFE和10份CTFE的摩尔组成的第二种三元共聚物。合成方法基于本体聚合反应。膜通过在溶剂中的流延和退火进行制备，由此产生大约20微米的膜厚度。VDF/TrFE/CTFE聚合物的弹性模量被认为是0.4GPa。